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本日(8/21)の静岡新聞朝刊の「ニュース知っ得」で『５ G 対応スマホ　具体的な特徴は？』の記事が掲載されていました。

『最近、米中の貿易摩擦のなかで中国の通信機器大手「ファーウェイ」が高速の第 5 世代（５ G 」移動通信システム対応のスマートフォンを中国で販売。
５ G の特徴のひとつは、通信速度が現行の４ G と比べ 100 倍以上で通信ネットワークの 時間のずれ 0.0 ０ 1 秒以下 とほとんどない。また、 無数の端末に同時につながる のも特長で、スマホのとどまらず幅広い用途で活用が期待されています。二つ目、 2 時間の動画を 3 秒でダウンロード できる。時間のずれが致命的な結果を招く自動車運転技術や遠隔医療への応用が見込まれている。あらゆる機器を通信でつなぐ 「 IOT 」の基盤として役立つ とされている。

５ G のサービスは、先行する米国と韓国は今年 4 月に開始、中国では 6 月に通信事業者に商用許可が出て試験運転中。日本では、 NTT ドコモなどの通信大手 3 社が今秋から試験的に始め、来春に首都圏などで開始する予定です。政府は 2021 年 3 月末までに全都道府県で５ G のサービス開始を求めています。
各国の５ G 対応スマホの販売状況は、サムスン電子、 LG 電子といった韓国勢が先行しており、サービス開始が遅れている日本ではソニーやシャープなど国内端末メーカーが準備を進めてていて、 19 年度中にも対応端末を発表する見通し です。人気のアップル「 iPhone 」は発売時期が未定です。』

わたしは、スマホの時代に生きる幸せを感じている「シルバーエイジ」ですが、ますます進歩が著しく、楽しみで仕方がありません。そこで、もう少しこの「通信技術」について調べてみたいと考えました。

（出典：富士通記事）

そこで、ネットを調べていて、自分にとって理解しやすかった富士通（株）さんの「次世代モバイル通信 "5G" とは？」について、皆さんにご紹介したいと思います。 （以下転載です）

https://blog.global.fujitsu.com/jp/2017-12-21/01/?utm_source=yahoo&utm_medium=display&utm_campaign=5906_journal_ycd&utm_content=181207_171221_dd3

＜ 2020 年の実用化・商用化に向けての新技術＞

2020 年の実用化・商用化に向けて開発が進められている新技術に、放送分野の「 4K ・ 8K 放送」、自動車分野の「自動運転」、そしてネットワーク分野の「 5G 」があります。今よりテレビ画像が高精細になる「 4K ・ 8K 放送」とドライバーが運転をしなくてもクルマが自律走行する「自動運転」は進化の姿をイメージしやすいですが、 5G についてはどんなことができるようになるのかがわかりにくいかもしれません。それは 5G が、「 4G との違いは速度が●●倍！」といった単純な高速化だけでなく、 新しい価値に満ちた次世代社会を産み出す ことを目的に設計されているからです。 4K ・ 8K 放送と自動運転もその新しい価値の一つで、 5G はこれらを支える役割も担っています。

そこで今回から数回に渡って 5G の全体像をご理解いただけるように、「どんな価値を作ろうとしているのか」、「その価値を作るにはどんなネットワークが必要になるのか」、「そこで求められる技術にはどのようなものがあるのか」などについてご紹介します。

＜通信技術の変遷＞

1G はアナログ携帯電話、 2G でデジタル化とデータ通信がスタート

5G という名称は、新聞や雑誌、ネットニュースなどでしばしば報道されていますから、言葉自体は皆さんにとって馴染みがあると思います。
4G の G は「 Generation （世代）」のことです。つまり 4G は「モバイルネットワークの第 4 世代技術」を意味しています。 5G は、 4G の次に予定されている「モバイルネットワークの第五世代技術」のことで、一般には「第五世代移動通信システム」と呼ばれています。
5G の特徴を知る早道は、モバイルネットワークの発展経緯を知ることです。各世代の移動通信システムの発展経緯を見ていきましょう。

[ 　１ G ]

アナログ携帯電話「 mova F 」（ 1991 ）

最初の携帯電話は、日本、米国、欧州の地域別に技術開発が進められ、アナログ無線技術の地域別仕様が策定されて商用化となりました。この「アナログ無線技術のモバイルネットワーク」が第 1 世代（ 1G ）です。 80 年代から 90 年代にかけてのことでした。

[ 2G ]

i モード対応携帯電話「 F501i HYPER 」（ 1999 年）

90 年代になると、無線技術のデジタル化が進み、デジタル無線技術を用いたモバイルネットワークが標準化され、サービス提供が始まりました。このデジタル無線による携帯電話システムが第 2 世代（ 2G ）です。無線技術がデジタルになると、データ通信サービスの提供が容易になります。そこで、メールをはじめとする携帯データ通信の利用が本格化してきました。国内では、 1999 年に NTT ドコモが i モードを開始し、各種の情報提供やインターネットメールを携帯電話で使えるようになり、携帯データ通信の利用が一気に広がりました。

携帯データ通信を日常的に利用するようになると、ユーザーは高速化を求めます。これに応える技術開発も進められ、 3G のコア技術となる「 CDMA （ Code
Division Multiple Access 、符号分割多元接続）」を用いた「 cdmaOne 」が商用化されました。 cdmaOne は、 3G を先取りした高速化技術であったため“ 2.5 世代”と呼ばれました。

初の世界標準となった 3G 、急激な高速化競争が産んだ 4G

1G 同様、 2G も地域ごとに別々の技術で商用サービスが始まったので、当時の携帯電話は地域限定の携帯電話でした。今のように、 1 台の携帯電話を持ち歩いて世界中で使うことはできなかったのです。

[ 　３ G ]

この問題を解決するために、国際連合の専門機関である ITU （国際電気通信連合）が標準化を進めたのが 3G です。

ITU は 80 年代から 3G の検討を重ね、 1 ）サービス開始時期を西暦 2000 年にすること、 2 ）使用する周波数帯域を 2000MHz 帯にすること、 3 ）最大データ速度を 2000kbps にすること――をターゲットに決めました。この三つの目標が“ 2000 ”という数字に関係していることから、 ITU は 3G を「 IMT-2000 （ International Mobile Telecommunication 2000) 」と命名し、 1999 年に世界標準として IMT-2000 規格を制定しました。 3G によって、一つの端末を世界中に持ち歩ける時代が始まりました。

3G の特徴は 「初めての国際標準」 のほかにもう一つあります。それは 継続的かつ急激な高速化が実施 されたことです。 3G の当初の開発目標だった 2Mbps という最大データ速度は 2000 年代に入って軽々とクリアされ、 10M ～ 20Mbps クラスの高速化技術が実用化されるようになります。

3.5G と LTE （ 3.9G ）を備えるスマートフォン「 ARROWS X LTE F-05D 」（ 2011 年）

これらの 高速化技術 は、その技術的な特徴から二つに分かれます。一つは 3G の技術をベースに高速化する方法で 3.5G と呼ばれました。もう一つはさらなる高速化のために 4G 向けの新技術を先取りした高速化技術「 LTE 」（ Long Term Evolution 」です。将来の 4G 時代にでも利用できる「長期的な革新技術」として開発されたことから命名され、 4G を先取りした 3G 技術ということで 3.9G と呼ばれました。

ITU は IMT-2000 の後継となる国際標準を「 IMT-Advanced 」と命名し、その目指すべき目標として 50M ～ 1Gbps 程度の超高速通信や、固定通信網と移動通信網のシームレス利用などを掲げていましたが、実質的な仕様作成活動は地域ごとの標準化団体が集まって組織した標準化プロジェクト「 3GPP 」と技術者団体である IEEE に任せ、それらの標準化活動の成果を国際標準として認定することにしました。具体的には 3GPP が作成した LTE-Advanced と IEEE が作成した WirelessMAN-Advanced です。 2012 年、 ITU はこの 2 方式を IMT-Advanced として制定しました。これが 4G です。

[ 　４ G ]

その一方で ITU は、 2012 年 10 月 6 日に 3.5G や 3.9G を使ったサービスの名称として 4G の使用を認めるような記述を含むプレスリリースを発表します。背景には、 3.5G や 3.9G で高速化が急ピッチで進んだことと、それらの商用化時に「 4G 」という表現を含んだサービス名称が使われ始めたことがあります。こうしたことから、日本でも 3.9G 技術を用いた「 4G サービス」が登場しています。このように 4G は技術的な定義とサービス名称としての使われ方に若干のズレがあります。ただ、ユーザー目線で 4G を位置付けるなら、 4G は「スマートフォンのためのモバイルネットワーク技術」であると言えるでしょう。

[ 　５ G ]

脱スマートフォンの社会を見据えて、活用シーンに適した技術開発が始まる

それでは 5G はどのような位置付けになるのでしょうか。 5G がターゲットとするのは、「 2020 年代の社会を支えるモバイルネットワーク」です。ちょっと漠然としているように感じられるかもしれませんが、「多くの場面」で「多様なニーズ」に応えられるようにしたいと考えられています。 4G が「スマートフォンのための技術」だったとすると、 5G は「すべての端末とすべてのアプリケーションのための技術」と言えるのかもしれません。

開発の仕方も独特です。速度や遅延時間などのネットワーク性能について明確なゴールを掲げることに加えて、具体的な活用シーンを想定し、その活用シーンに見合った通信仕様や、その仕様をクリアするための新技術が開発テーマに上がっています。

大規模なスポーツイベントでの活用シーンを例に説明しましょう。大規模スポーツイベントにおける活用シーンとしては、スタジアムに来場している利用者に向けて、ゴールシーンやスタジアム内のライブ中継の高精細映像を、スマートフォンやタブレットで視聴するサービスが想定されています。ここでは、比較的小さなエリアに密集している何万台もの端末全てが数 100Mbps でデータ通信するというネットワーク環境を実現しなければなりません。

このネットワーク環境を作るには、 1 ）今のモバイルネットワークで使われていない高い周波数帯域を使って、 2 ）これまで実現できていない 10Gbps クラスの超高速無線通信を、 3 ）数万台クラスの多数の端末が密集している場所でも安定的に通信させる――という新技術が求められます。このほかにも、多数の基地局を限られたエリアに設置して運用するため、「基地局側の消費電力を Wi-Fi アクセスポイント並みの 10W 程度に抑えたい」という大きな課題が出てきます。

この活用シーンに向けた技術開発はすでに始まっています。富士通では、 1 ）密集している多数の端末と基地局が効率よく通信できる技術である「ビームの分割多重」を開発し、 2 ）これまで使われていない高い周波数であるミリ波を用いて、 2 ）多数のアンテナ素子を用いて電波を目的の方向に集中させる「ビームフォーミング」で高速化する技術開発を進めています。

スタジアムユーザー向けの高精細映像伝送サービスで求められる 「ビーム 多重」と「ミリ波帯の利用」のイメージ

課題となる基地局の低消費電力化については、ビームフォーミングを実現するアンテナアレイの消費電力を削減する「サブアレイ間符号化技術」を富士通研究所が開発することで、高速・大容量でありながら低消費電力を実現しました。 Wi-Fi 並みの低電力での超高速通信 10Gbps が実現すれば、ネットワークの構築・運用・設計が容易になり、スタジアムだけでなく、駅や空港、イベント会場などにおいて高精細映像を含むリッチなコンテンツをフル活用した情報提供が現実味を帯びてきます。

今回は 5G の全体概要と、 5G が作る新たな価値の例として大規模スポーツイベントにおける活用シーンと、そこで求められるネットワーク性能や技術仕様をご紹介しました。次回は 5G が実現を目指すネットワーク性能の目標値と、その目標値を達成することでどのような価値が生まれるかについて見ていこうと思います。

著者情報
林哲史
日経 BP 総研 主席研究員

1985 年東北大学工学部卒業、同年日経 BP に入社。通信 / 情報処理関連の先端技術、標準化 / 製品化動向を取材・執筆。 2002 年「日経バイト」編集長、 2005 年「日経 NETWORK 」編集長、 2007 年「日経コミュニケーション」編集長。その後、「 ITpro 」、「 Tech-On! 」、「日経エレクトロニクス」、「日経ものづくり」、「日経 Automotive 」等の発行人を経て、 2014 年 1 月に海外事業本部長。 2015 年 9 月より現職。 2016 年 8 月より日本経済新聞電子版にて連載コラム「自動運転が作る未来」を執筆中。 2016 年 12 月「世界自動運転開発プロジェクト総覧」、 2017 年 12 月「世界自動運転 / コネクテッドカー開発総覧」、 2018 年 6 月「 Q&A 形式でスッキリわかる 完全理解 自動運転」を発行。 2011 年より CEATEC アワード審査委員。

～あとがき～

５ G には大いに期待したいところですが、スマホの通信技術は現行の４ G と５ G の 2 つの電波が並行して利用されることが言われています。４ G のサービスも５ G が出来たからと言って、すべてこれからは５ G で統一というわけにはならず、現行のスマホの機種を５ G に移行できるなどということも現状何も言われていません。実は、スマホを新しい機種の変更しようとして検討していますが、今年購入しようとすると国内スマホメーカーの５ G 対応機種は購入できそうにもありません。４ G 対応機種で価格も５ G が発売前なので、値段も下がることを見越して４ G の上位機種にするかどうか思案中です。実は、まだまだ初心者のレベルで個人的な利用では、 YOUTUBE で映像と音声のちょっとした遅れは、気にはなりますが、それ以外はとんど不自由は感じていませんので、宝の持ち腐れにならないように判断したいと思います。以上