日本でももうすぐ開始!5Gと4Gで何が変わる?何ができる?

日本でももうすぐ開始!5Gと4Gで何が変わる?何ができる?

日本でも2020年3月から5Gサービスが開始予定とされています。5Gという言葉をニュースなどで目にする機会も増えていますが、5Gとは何なのか、何ができるのか、はっきりと分かっていない方も多いのではないでしょうか?
5Gが一般化することで、私たちの生活は大きく変化することが予測されています。ここでは、5Gの特徴や仕組みから、5Gで何ができるようになるのかを紹介します。

5Gとは何か

5Gとは「5th Generation(第5世代移動通信システム)」の略で、次世代の通信規格です。 5Gが普及すれば、今まで以上にさまざまなモノがネットワークに接続され(IoT:Internet of Things)、生活のあらゆるところで通信が行われると予測されています。これまでの技術が大きく進歩したり、新しいサービスが生まれたりすることで、社会全体がより便利かつ快適になるでしょう。

5Gの特徴

5Gには、次の3つの特徴があります。

  • 高速・大容量

    5Gでは、通信速度が飛躍的に向上します。2時間の映画を数秒でダウンロードでき、容量の大きな動画をダウンロードするときでも待ち時間を気にする必要はありません。

  • 超高信頼・低遅延

    5Gでは、通信の遅延がごく小さくなり、より安定した接続が可能です。クラウドゲームでも通信の遅延を意識せずにプレーを楽しめます。

  • 多数同時接続

    5Gでは、より多くの機器を同時にネットワークに接続できるようになります。モバイル端末だけでなく、家電やウェアラブルデバイスといったさまざまな機器がネットワークに接続されるIoTの利用が本格的になっていくでしょう。

5Gは4Gとどこが違うのか

5Gは、4Gよりも通信技術が飛躍的に進化しています。5Gの通信速度は4Gの20倍、遅延は4Gの1/10で、4Gの10倍のデバイスを同時に接続できるとされています。
それにより、モバイル端末だけでなく、あらゆる機器からストレスなくネットワークを使えるようになるのです。

日本では5Gはいつから始まるの?

総務省によると、ソフトバンクとKDDIでは2020年の3月に、NTT ドコモでは2020年の春に、楽天モバイルでは2020年の6月頃にサービス開始の予定です。サービス開始時には、5G対応エリアは限定されると思われますが、徐々に広がっていくでしょう。
また、すでにプレサービスの提供は始まっています。ソフトバンクは2019年3月に3日間、ヤフオクドームで5Gを使ったVR試合観戦の実証実験を行いました。バックネット、1塁側、3塁側、ライトスタンドに配置されたカメラからの3Dパノラマ映像を、5Gを使ってストリーミングで配信。スーパーボックス席にいながら、ほかの場所に設置されたカメラからの映像に切り替えて見ることができ、いろいろな場所に移動しているような体験ができました。
日本以外では、韓国やアメリカ、中国など、すでに5Gのサービスが始まっている地域もあります。

5Gになると何ができるようになる?

5Gのサービスが開始されると、PCやモバイル端末だけでなく、さまざまな電子機器がネットワークに接続されるようになります。そして、いま以上にネットワークがいろいろな目的で使われるようになるでしょう。例えば、次のような用途が想定されています。

車の自動運転

5Gの超高信頼・低遅延という特徴を生かして、車の自動運転が広がることが期待されています。ネットワークに接続して自動運転で走行する車が増えると、互いに通信して車間距離を保ち、安全に走行することが可能です。例えば、車のブレーキやアクセルなどの操作を遅延なく周囲の車に伝えることで、衝突を回避することができると言われています。自動運転の車が増えることで事故が減るとなれば、自動運転の車の割合も増えていくでしょう。

遠隔医療

5Gの高速・大容量通信と低遅延という特徴を生かして、遠隔医療の可能性がさらに広がると考えられます。遠隔医療により、地方の医師不足を解消し、医療に関する都市部と地方の格差を小さくすることができるでしょう。遠隔地からの映像を利用した診断を行うことができるからです。さらに、ネットワーク経由でリモートコントロールできる医療機器を使って、より詳細な診療や処置を行うことも可能になると言われています。

VR、AR、MR

5Gの高速・大容量通信と低遅延を利用することで、VR、AR、MRなどを利用した多彩な表現が可能になります。
VR(Virtual Reality)は仮想現実のことで、ディスプレイやゴーグルに投影された仮想空間で現実とは異なる世界を体験できます。AR(Augmented Reality)は拡張現実と言われるもので、現実世界に仮想現実を加えて現実を拡張した世界を体験できる技術です。MR(Mixed Reality)は複合現実と呼ばれており、現実世界を反映した仮想世界を体験できるものです。 これらの新しい技術は、エンターテインメント、ゲーム、医療、商品開発、技術開発などのさまざまな分野で利用されはじめています。

4K・8K映像の配信

5Gの高速・大容量通信を利用することで、4K・8K映像など大容量のコンテンツをスムーズに配信することが可能になります。遠隔地からもスポーツやライブなどのエンターテインメントを会場にいるのと同じように楽しむことができます。

スマートホーム

5Gの多数同時接続を利用することで、照明やエアコン、洗濯機、鍵など、家にあるさまざまな家電や設備をIoTデバイス化しスマートフォンから操作するスマートホームの実現が可能です。現在のIoTデバイスは家庭用のWi-Fi回線を利用しているケースがほとんどですが、5Gが普及することで、より多くのIoTデバイスを直接操作することも可能になり、それらを連携させることで利用の幅が大きく広がるでしょう。

スマートオフィス

5Gの高速・大容量通信と低遅延を利用し、オフィス以外の場所でも、オフィスと同じ環境でストレスなく働くことができます。テレビ電話やVR会議でコミュニケーションを担保しつつ、時短勤務やリモートワークの環境を整え、働き方改革を実現することが可能です。オフィスの設備を最小限にして、さらにエネルギー消費も減らすことができ、コスト削減にもつながります。

スマートショップ

5Gの高速・大容量通信を利用することで、高精細なネットワークカメラを店舗内に設置する柔軟性が高まります。また、AIも活用すること顔認証や物体検知、人流解析を実現し、無人店舗やセキュリティ、マーケティングを高度化することができます。

5G通信の仕組み

これらの特徴を実現するため、5Gには、これまでにない仕組みや技術が取り入れられています。主なものは次の3つです。

高速・大容量通信が可能な高周波数帯の活用

5Gでは、大容量の高速通信を可能にしながら電波の飽和状態を解消するため、これまでモバイル通信には使われていなかった高周波数の帯域を利用します。4Gでは3.6GHz以下の周波数帯が使われていましたが、5Gでは3.7Ghz帯や4.5Ghz帯(Sub6)、28GHz(ミリ波)が使われます。
広帯域な高周波数を利用すると通信速度が上がるため、大容量の通信が可能です。一方で、周波数が高くなると直進性が増して障害物で回り込まなかったり、電波が減衰して遠くまで届きにくかったり、という事態も発生します。そこでビームフォーミングとビーム追従機能を利用し、できるだけ遠くへ電波を届けられるようにしているのです。

MIMOの超多素子アンテナ技術で実現する
広角のビームフォーミング

MIMO(マイモ:Multiple-Input Multiple-Output)では、通信に複数のアンテナ素子を利用し、同時に多くの信号を送信します。それによって、周波数帯域を増やさなくても通信を高速化することが可能です。また電波を重ねて増幅したり、電波を打ち消し合って不要な電波を消したりすることもできるので、より効率的に遠くまで電波を飛ばすことができます。
MIMOはLTE(4G)でも使われていましたが、5Gのためにいくつもの技術革新が行われています。Massive MIMO(マッシブ マイモ)ではアンテナ素子を128本まで増やし、個別のユーザに専用の通信路を割り当てた、より快適な通信が可能です。Distributed MIMO(ディストリビューテッド マイモ)では、複数の基地局を協調・連携させ、相互干渉による通信の低速化や不具合を防ぎます。MultiUser MIMO(マルチユーザ マイモ)があれば、ひとつの基地局で複数のユーザとの通信を行っていた既存の基地局でも、ユーザごとに専用の通信路を割り当てることが可能です。

Massive MIMOアンテナ搭載の5G基地局のビームを
ユーザの動きに合わせて追従

Massive MIMOでは、いままでのアンテナ本数とは比べものにならないほどのアンテナ数(最大128本)で高度なビームフォーミング技術を実現します。ユーザ個別に専用の電波を割り当てることによって、混雑している場所にいても速度が安定した快適な通信が提供されます。
また、例えば高速で移動する鉄道に乗車中である場合、快適な通信環境の実現には、端末の方向に正確にビームを向けることができなければなりません。この課題を解決するにはビーム追従機能とビームフォーミング機能を地上基地局と移動端末の双方に持たせることが必要です。

5Gが普及するとネットワークをストレスなく使えるようになる

5Gは、新しい技術を用いてこれまでの4Gを大きく発展させています。5Gが普及すれば、ネットワークの性能が上がるだけでなく、ネットワークを活用する幅も大きく広がります。スマートフォンやPCに限らず、あらゆるものが当たり前にネットワークに接続する世界になっていくでしょう。