「5G」っていつから?どんな技術?できることは何?全て解説します

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みなさん、こんにちは。

当ブログでは、「働くこと」をテーマにしていますが、

これから向かっていく、未来の世界というのは、
働くことはもちろんのこと、仕事や、経済的な面だけでなく、社会全体の価値観といった、ありとあらゆるものまで、私たちに大きく影響を及ぼしていきます。

とりわけ、この未来の世界に、大きな変化を及ぼすものは、テクノロジーですね。

これまでの歴史においても、人類は、テクノロジーの進化とともにありました。

当ブログでは、これまで、AIやIoT、自動運転などをご紹介していますが、
今回は、同じく、第4次産業革命のテクノロジーの1つ、5Gについてご紹介します。

5Gは、日本では、来年(2020年)、令和の時代とともに幕開けとなる技術です。

みなさんも、上のアンテナに、4Gと表示されているスマートフォンをご利用になられているかと思いますが、5Gは、その次の移動通信システムです。

本記事をご覧になれば、
5Gは、これまでと何が違うのか、その技術やしくみについて理解できるとともに、
5Gになることにより、これからの未来の世界はどう変わっていくのか、創造できるようになるでしょう。

是非、ご覧ください。

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5Gへ~移動通信システムの歴史とサービス~

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5Gとは、5th Generation、つまり、第5世代の移動通信システムのことです。

第5世代ということは、過去の世代があって、段階を踏んで現在に至るわけですから、
5Gについて理解を深めるためにも、まずは、移動通信システムがどのように進化してきたのか、見てみましょう。

①1G

1979年、当時の日本電信電話公社が、自動車電話を商用化しました。
1980年、持ち運びのできる、携帯電話のサービスが始まります。

このときの移動通信システムが、1Gで、
ラジオのように、音声を、電波にのる信号に変換して伝送する、「アナログ方式」でした。

②2G

1Gの「アナログ方式」は、伝送品質や伝送距離の面で課題があったので、
データを、0と1でできたデジタルデータに変換して電波にのせる、「デジタル方式」の技術開発が進みました。

1990年代は、この「デジタル方式」による移動通信システム、2Gの時代です。

デジタル方式により、データ通信が、容易にできるようになり、
携帯電話は、通話(音声)だけでなく、メールをはじめとした、
データ通信サービスを利用するための端末、になりました。

1999年

  • iモード(NTTドコモ)
  • EZweb(KDDI)

2000年

  • 写メール(J-PHONE)

携帯電話は、
人と人が、いつでもどこでもコミュニケーションできる、移動電話としての存在から、
いつでもどこでもサービスが利用できる、プラットフォームへと進化しました。

③3G

2001年、3Gは、初めて国際基準として定められた移動通信システムです。

これにより、日本の携帯電話端末を、海外でも使えるようになりました。

2001年

  • FOMA(NTTドコモ)

FOMA(NTTドコモ)は、3Gの商用サービスとしては、世界初の快挙でした。

2008年

  • iPhone 3G(ソフトバンク)

国内初のiPhoneで、スマートフォンの爆発的な普及とともに、ソフトバンクの躍進のきっかけとなりました。

その後、高速化に向けて、

  • 3.5G
  • 3.9G(LTE)

と開発されました。

④4G

2012年
標準化団体で、次世代の通信方式がまとめられ、
4Gのサービスがはじまります。

動画配信サービス、モバイルゲームなどの、大容量コンテンツが普及し、
スマートフォン上のサービスは、巨大な市場をつくり出しています。

まとめ

ご紹介したように、移動通信システムは、
キラーサービスとともに、進化してきました。

  • 1G「音声通話」
  • 2G「メールやウェブ」
  • 3G「プラットフォームとサービス」
  • 4G「大容量コンテンツ」

このように、移動通信システムが進化すると、革新的なサービスが生まれます。
サービスが、移動通信システムに、より高い要求をし、それに応えるべく、
移動通信システムがさらに進化する、ということを繰り返しながら、成長をしてきたのです。

総務省の、我が国の移動通信トラフィックの現状 によると、
国内の移動通信の総量は、飛躍的に伸びています。

このように、移動通信システムの革新が求められている中で、
いよいよ5Gがやってくる、ということになるのです。

5Gの技術とは

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5Gがもたらす変化を知るには、5Gの技術を理解する必要があります。
ここでは、5Gの技術について、ご紹介していきます。

2015年9月に、国際標準化団体は、通信に関する標準化に先立って、5Gのビジョンを検討し、発行しました。

その中で、5Gの、3つの利用シナリオが示されています。

  1. 高速大容量通信
  2. 超信頼・低遅延通信
  3. 多数同時接続

①高速大容量通信

これまで活用することが難しかった、高い周波数の電波を制御する技術が成熟してきたことにより、実現できるようになりました。

5Gに割り当てられた電波

  • サブ6帯(3.7GHz、4.5GHz)
    ※NTTドコモ 2枠、KDDI 2枠、ソフトバンク 1枠、楽天モバイル 1枠
  • ミリ波帯 28GHz
    ※NTTドコモ 1枠、KDDI 1枠、ソフトバンク 1枠、楽天モバイル 1枠

4Gで与えられてきたもっとも高い周波数は、
2014年12月に割り当てられた、3.5GHz帯なので、
5Gの周波数は、これよりも高くなっていることがわかりますね。

次に、肝心の、通信速度ですが、
規格上の性能条件を、分かりやすいように、4Gと5Gの比較でまとめました。

  • 下り(基地局から端末方向の通信)
    4G 最大1ギガbps
    ↓×20倍
    5G 最大20ギガbps

  • 上り(端末から基地局方向の通信)
    4G 最大数百メガbps
    ↓×数百倍
    5G 最大10ギガbps

ご覧の通り、桁違いの高速化、とりわけ、上りの強化が著しいことがわかります。
5Gの活用では、この上りの強化をすることによる、恩恵がとても大きいのです。

※実際の通信速度は、端末の仕様や、通信事業者の、ネットワーク設計に依存します。

②超信頼・低遅延通信

5Gの遅延は、1ミリ秒(1000分の1秒)となっており、
これは、4Gの、10分の1にあたります。

人が実感することができない長さのため、
5Gは、ほぼ、リアルタイム通信、と言っていいでしょう。

では、この低遅延通信をどのように実現しているのか、ご紹介していきます。

エッジコンピューティング

たとえば、スマートフォンで、インターネット上のコンテンツにアクセスし、それをダウンロードする、という通信を考えてみましょう。

通常の通信
normal-communication

通常の通信は、図のように、
スマートフォン→基地局→通信業者のネットワーク(コアネットワーク)→インターネット上のサーバー
という流れでコンテンツにアクセスし、
ダウンロードは、これと逆の流れをたどっていきます。

それに対して、

エッジコンピューティング
edge-computing

エッジコンピューティングは、
スマートフォン→基地局→基地局近辺に設置されたサーバー
という流れでコンテンツにアクセスし、
ダウンロードは、これと逆の流れをたどっていきます。

このように、5Gは、エッジコンピューティングによって、従来とは違い、
短い通信経路で完結する方式、をとっているため、遅延が抑えられています。

エッジコンピューティングとは、
通信業者にとってのネットワークの端(エッジ)である基地局で、必要な処理(コンピューティング)を行う、という意味で名づけられました。

このように、ネットワークの端(エッジ)で処理することにより、リアルタイム性を確保しているのです。

C/U分離

通信には、2種類あります。

制御を目的とした通信
どの端末がどの基地局と接続しているか、端末が通信可能な状況にあるかを識別する

データを伝送する目的とした通信
コンテンツをダウンロードしたり、オンラインショップで注文をだしたりといった通信

現状は、これらが一体的に運用されていますが、5Gでは、
制御系の通信を、Cプレーン(コントロールプレーン)としてくくりだし、
データ伝送系の通信を、Uプレーン(ユーザープレーン)として、
それぞれが、分離した設計となっています。

これを、C/U分離といい、これにより、インターネットを経由する通信と、エッジコンピューティングで処理する通信が並存する場合のネットワーク管理が容易になります。

ネットワークスライシング

ネットワークスライシングのしくみ
how-network-slicing-works

通信は、その使われ方によって、求められる要件にも多様性があります。

例えば、クルマの自動運転を実現するためには、
周りの車両や標識、信号、歩行者といった情報を検知し、その解析結果をもとに、
ハンドルやアクセル、ブレーキを制御するための通信であれば、接続が切断されてはいけません。
また、急な歩行者の飛び出しを検知して、ブレーキをかける、というシーンを想像すると、通信の遅延も許されません。

一方で、電気やガスのメーターのデータを、自動収集し、そのデータを集約して請求額の計算に使うための通信では、リアルタイム性は必要ないので、
定期的に、比較的通信が空いている時間帯に行うことができます。
通信に失敗しても再送すればよく、致命的なトラブルに至ることもありません。

5Gでは、C/U分離を行うことにより、多様な通信が混在する場合に、
ネットワーク全体の混み具合を考慮した上で、最適なリソース配分をしやすくなります。

このとき、通信の種類ごとに、ネットワーク層を、仮想的に薄切りにして、個別の層にするというのが、ネットワークスライシングです。

5Gでは、これも、実装しやすくなります。

③多数同時接続

これは、一つの基地局に、大量の端末を収容できる、というものです。

4Gは、一つの基地局に、100台程度の端末が、同時にアクセスすると、接続できなくなる、ということもありました。
5Gでは、これを100倍にし、1万台程度の端末が、同時にアクセスしても、きちんと接続できるようになっています。

これは、一般消費者のスマートフォン利用を想定しているというよりは、
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時代を見据えたものでしょう。

グラント・フリー方式

多数同時接続は、現在も標準化作業が進められている最中ですが、
ここでは、日本が提案する、グラント・フリー(Grant Free)方式を紹介します。

グラント・フリーのしくみ
grant-free-system

この方式は、国立研究開発法人、情報通信研究機構が提案する方式で、
端末と基地局での間の制御系の通信をシンプルにして、混雑を回避する、というものです。

通常、端末と基地局の間で通信を開始する場合、利用する電波の周波数や、利用する時間を、端末と基地局の間でやり取りをして、基地局が事前許可(Grant)を発行します。
グラント・フリー方式は、その事前のやり取りを省略して、最初からデータを送ってしまう、という方式です。

送信に失敗して、データに欠損が発生してしまうリスクが大きくなってしまいますが、その場合の再送信の仕組みも含めて設計されています。

まとめ

このように、5Gは、

  • 高い周波数の制御
  • エッジコンピューティング
  • C/U分離
  • ネットワークスライシング
  • グラント・フリー方式

など、多様な技術を組み合わせて、

  1. 高速大容量通信
  2. 超信頼・低遅延通信
  3. 多数同時接続

を実現しています。

5Gは、いつからはじまり、また、どう変わるのか

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今後、様々な業界や産業が、5Gを利用することにより、革新していくことが予想されますが、
ここでは、あえて、5Gの影の部分にスポットを当ててみたいと思います。

5Gはいつからはじまるのか

日本における、通信業界各社の、5Gサービスの運用開始時期は、次の通りです。

NTTドコモKDDIソフトバンク楽天モバイル
2020年春2020年3月2020年3月2020年6月

通信業界各社が、総務省に提出した、5G開発計画では、
来年(2020年)度末時点で、すべての都道府県において、5Gサービスの運用が開始される予定、とされています。

しかしながら、5Gを先行し、2018年の時点で、商用サービスを開始した、米国や韓国においても、
5Gのサービス対象となっている都市での契約者から、
5Gの電波を受信しづらかったり、期待するような通信速度がでなかった、
といった報告がなされています。

このことからも、恐らく、日本でも、すべての国民が、ありとあらゆる場所で、5Gを利用できるようになるには、まだまだ時間がかかるでしょう。

※因みに、NTTドコモは、2024年までには、全国をカバーする予定、とのことです。

5Gでどう変わるのか

また、5Gには、十分な通信速度が出たとしても、
我々消費者が、そのメリットをどのように感じられるか、という問題もあります。

恐らくみなさんも、今、4Gを利用していて、通信が遅すぎて困っている、
という方は、少ないのではないでしょうか。

それでは、わざわざ、高い、5G対応のスマホに買い替える意味がないですよね。

記事の最初に、移動通信システムの歴史についてご紹介しましたが、
移動通信システムの進化は、キラーサービスとともにありました。

つまり、これは、5Gにおいても同じです。

我々消費者が、5Gならではの、メリットを受けられるような、
新たなサービスや、コンテンツができたり、
スマホに代わるような、新たな端末が生み出されたりすることが、
5Gの普及には、何よりも重要なのです。

そこで、通信事業者も変化していきます。

通信事業者のこれまでのビジネスモデルは、B2Xと呼ばれるものでした。

これは、B2C(Business to Consumer:消費者向け事業)や、B2B(Business to Business:法人向け事業)、つまり、消費者や事業者に、通信サービスを提供し、その対価として通信料金を得るビジネスモデルです。

ですが、先にも述べましたとおり、5Gの発展には、5Gならではの、新たなサービスやコンテンツなどが必要です。

この創出までも、通信事業者が行うのには、さすがに無理があります。

そこで、通信事業者は、B2B2Xという、ビジネスモデルを掲げています。

B2B2Xモデル
b2b2xインセンティブ
意欲向上や目標達成のための刺激策。

B2B2Xでは、図のように、
通信事業者は、5Gに、付加価値(α)をつけて、他産業の、センターB事業者に提供します。

この、付加価値(α)というのは、エンドユーザーのデータから類推した、
エンドユーザーとセンターB事業者とのマッチングや、
エンドユーザーに関する情報、といったものです。

センターB事業者は、通信事業者から得た、これらの情報や、5Gを使って
エンドユーザーに、これまで自社ではできなかったような、新たなサービスを提供します。

5G時代のビジネスモデルは、このB2B2Xモデルが基本になる、と考えられています。

よって、5G時代とは、通信事業者による、センターB事業者の、獲得競争の時代だ、ともいえるでしょう。

まとめ

  • 日本では、来年(2020年)春ごろから、5Gのサービスが始まるが、
    すべての人が、どこでも5Gを利用できるようになるには、まだまだ時間がかかる。
  • 通信事業者のビジネスモデルは、B2X→B2B2Xに変わり、
    センターB事業者が、5G普及のカギを握っている。

まとめ

5g-summary

「5G」っていつから?どんな技術?できることは何?全て解説します

以上、5Gの、技術やしくみについて、これまでと何が違うのか、
また、普及においては、センターB事業者がカギを握っていることを、ご理解いただけたことと思います。

5Gは、今後、IoTなどのスマートホームをはじめ、様々な産業で利用されていきます。

したがって、5Gでできることも、様々なのですが、
ここでは、センターB事業者のサービス例を、ひとつ挙げてみます。

◇  ◇  ◇

これまで、私たちは、ゲームなどは、ソフトウェアを購入して楽しんできました。

しかしながら、これからは、ゲームは、ソフトウェアを購入してするのではなく、
クラウド上で展開されたソフトウェアを、ネット経由で利用する
という方式に変わるでしょう。

5Gの、大容量で柔軟性の高いネットワークを、事業者は、活かしてくるはずです。

もし、販売してから、ゲームに致命的なバグがあった場合、
これまで、事業者は、ソフトウェアの回収をしなければならず、
これは、費用だけでなく、時間も手間もかかり、事業者にとっては一大事なことでした。

しかしながら、これからは、直接、クラウド上のソフトウェアをいじって修正すればよく、バグにも、簡単に対応できることになります。

よって、バージョンアップなども、容易に行えるようになりますし、
試験的なサービスの提供も、し易くなるなど、
事業者にとっては、メリットが非常に大きいのです。

また、私たちの、このサービスの利用は、
月額課金制(サブスクリプション)になるでしょう。

これは、事業者にとっては、ソフトウェアの売り切りではなく、月額課金制にした方が、安定して収入が入ってくる、というメリットがあるからです。

また、これは、私たちにとってもメリットがあります。

月額課金制ですから、初期費用は安いですし、一度、試してみて、面白くなければやめる、といった判断もすることができるからです。

また、映像も、ハードウェアに制限されることもなくなるので、
これまで以上にきれいな映像でゲームを楽しめ、
VRなどで、よりリアル感を味わうことができるようになるでしょう。

◇  ◇  ◇

このように、5Gを使った、センターB事業者からのサービスにより、
私たちの暮らしや生活は、一層、便利で豊かになっていくはずです。

今後、この、センターB事業者には、注目が集まりますし、
スタートアップ企業も、数多く出てくることが予想されます。

就職や転職においても、人気が高まることでしょう。

スタートアップについては、以前、こちらの記事でご紹介したので、
興味がある方はご覧いただければと思います。

スタートアップとは~スタートアップ企業への転職オススメサイト5選~
みなさんは、スタートアップって聞いたことがありますか? ご存じの方もいらっしゃると思いますが、スタートアップの意味は、起業のことです。 起業には、2種類あり、以前、こちらの記事でご紹介したものは、 スモールビジネス、と呼ばれる起業...

また、私たち自身も、サービスを考えたり、起業するなど、チャンスもでてくるはずです。

いずれにしても、新しい時代の幕開け、5Gで変わる世界を、存分に楽しみましょう。

最後までお読み下さり、有難うございました。
それでは、また。

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