なんちゃって意識高い系 ー５Gー
５Gとは？
「5G革命」の真実 --5G通信と米中デジタル冷戦のすべて (WAC BUNKO 301)
- 作者: 深田萌絵
- 出版社/メーカー: ワック
- 発売日: 2019/07/25
- メディア: 新書
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２０２０年春にサービス開始を控えた５Ｇ（第５世代移動通信システム）に関するニュースを、最近見かける機会が多くなってきた。
移動通信システムが４Ｇから５Ｇに移行することは、映画が一瞬でダウンロードできるなど、一般的には通信速度アップのための施策として認識されている。
そもそも、5Gとは、Gとは、という人もいるだろう。
「５Ｇ」とは「5thGeneration」、つまり「第５世代移動通信システム」のことである。５Ｇがもたらす変化を知るためには、５Ｇの技術的な特徴を理解しなければならない。移動通信システムが１Ｇから４Ｇへと移行する過程において、常に「標準化」という作業がつきまとった。
ざっくり、１Gとは、アナログ回線の電話。平野ノラのオッケーバブリー携帯のこと。２Gとは、デジタル回線の電話。メールとかも使える。３Gとは、ドコモでいえば、iモードみたいに、ネットが使える状態。そして、４Gは今のスマホ。
各国の通信業界関係者で国際標準を策定するためには、「５Ｇとはどういうものを実現するのか」というビジョンをすり合わせる必要がある。
通信に関する国際標準化団体である国際電気通信連合では、標準化に先立って５Ｇのビジョンを発表している。それが（１）高速大容量通信、（２）超信頼・低遅延通信、（３）多数同時通信接続の３つである。
高速大容量通信
５Ｇと４Ｇにおける最も大きな違いは、これまで活用が難しかった高い周波数の電波を制御する技術にある。５Ｇに割り当てられた電波は「サブ６帯」の３．７GHz帯と４．５GHz帯、そして「ミリ波帯」の２８GHz帯だ。これまでの４Ｇで最も高い周波数は３．５GHz帯であることから、５Ｇはより高い周波数を利用していることがわかる。
また、基地局のアンテナを集積する「Massive-MIMO」という技術と、基地局のアンテナから一定方向に高い指向性を持つ電波を発信して端末に送る「ビームフォーミング」という技術を組み合わせることで、基地局間の干渉を抑制。短距離しか飛ばない高周波数の電波を遠くまで飛ばせるようになった。
さらに５Ｇでは、高い周波数で連続した電波帯域の確保が可能だ。すなわちデータを運ぶ電波のカタマリ幅を長くできる（＝大きな電波のカタマリとしてデータを送信できる）。
こうした技術を組み合わせることで、５Ｇは４Ｇの１０倍以上の速さを実現するのだ。
超信頼・低遅延通信
５Ｇの遅延は１ミリ秒と、４Ｇの１０分の１にまで短縮している。これも多数の技術の組み合わせによるものだが、その中でも直感的でわかりやすい技術革新として「エッジコンピューティング」を紹介する。
現在のスマホで、ネット上のコンテンツをアクセスする場合、以下のような流れをとる。
・スマホ→基地局→通信事業者のネットワーク→インターネット上のサーバー
一方でエッジコンピューティングを活用した場合、次のような短い通信経路で完結する。
エッジコンピューティングのような方式を導入できるのは、５Ｇのネットワークが「Ｃ／Ｕ分離」という仕組みをとっているからである。
通信には２種類あり、どの端末がどの基地局と接続しているかといった「制御を目的とした通信」と、コンテンツのダウンロードのような「データを伝送することを目的とした通信」に分けられる。現在これら２つの通信は一体となって運用されているが、５Ｇでは制御系の通信が「Ｃ（コントロール）プレーン」、データ伝送系の通信が「Ｕ（ユーザー）プレーン」という分離設計になっている。
これらの技術によって、人には認識できないくらいの、限りなく短い時間の遅延しか発生しなくなる。
多数同時通信接続
多数同時接続とは、ひとつの基地局に大量の端末が収容できることを指す。４Ｇでは、ひとつの基地局の限界は１００台程度だった。しかし５Ｇでは、１万台程度の端末が同時にアクセスしても、しっかり接続できる。これはとりわけ、あらゆる場所にセンサーが埋め込まれ、通信によってデータが収集されるＩｏＴ（モノのインターネット）時代を想定したものだ。
多数同時接続はいまも標準化作業が進められているが、ここでは日本が提案する「グラント・フリー（Grant Free）」と呼ばれる方法を解説する。一般的に端末と基地局の間で通信を始める場合、利用する電波の周波数や利用する時間の事前許可（Grant）を発行しなければならない。だがグラント・フリーではそのステップを省略し、最初からデータを送る。送信失敗してデータが破損するリスクは大きくなるが、その場合の再送信の仕組みも含めて設計されている。
４Ｇまでは、見たい動画の「開始」をクリックして、ダウンロードもしくはストリーミングで閲覧する方法が一般的だった。しかしこれからは、それだと不十分になる。ＩｏＴ時代では、大量のセンサーから膨大かつ小さなデータがアップロードされるからだ。ゆえにグラント・フリーのような多数同時接続技術が求められているというわけである。
５Gについて、この3つくらいは、知っておきたいところである。
米国や韓国では５Ｇサービスを２０１８年より開始して、すでに５Ｇ時代に突入している。じゃあ日本は遅れているのかといえば、取り掛かりとしては、遅れている。しかし、４Gまでは、この点が遅いよね。この点が不都合だよね。といった明確な目標があったため、いち早く克服することが大事であった。しかし、５Gについては、どういったことができるのか、までどの国も手探り状態である。そういった意味で、いち早く取り掛かったとしても、優位性がえられるわけではない。
しかし、５Gは近い将来必ず私たちの日常に存在するものになる。世界を激変させる可能性を秘めた５Ｇに関する理解を深めることは必須である。
