5G徹底解説第２弾〜５Gの仕組み編〜

どうもおはこんにちばんは、くんひろです。

今回は前回に引き続き、５Gの仕組みについて詳しく解説していきたいと思います。

よろしければ前回の記事にも目を通していただけると、よりわかりやすいと思います。

kunhiro-kigyou.hatenablog.com

解説に使った本は「５Gビジネス見るだけノート」です。

次の10年を決める「ビジネス教養」がゼロからわかる! 5Gビジネス 見るだけノート

次の10年を決める「ビジネス教養」がゼロからわかる! 5Gビジネス 見るだけノート [ 三瓶 政一 ]

本当にこの本は見やすくて、３時間もあれば読み終わってしまう上にイラストが多いので頭に残りやすいです。

とってもオススメです。他の見るだけシリーズも買ってみようと思います。

目次

移動システムの変遷

５Gの特徴は前回の記事にも書きましたが

・高速、大容量

・低遅延

・同時多数接続

の３つでした。５Gの仕組みを解説する前に今までの携帯電話システムの変遷をまとめました。

１G 

1979年NTTにより携帯電話サービスが開始されました。当時は音声のみのアナログ方式でした。

平野ノラさんの持っている電話をイメージしていただければいいと思います。

２G

1993年デジタル方式の２Gのサービスが開始されました。小型化はもちろん、iモードや写メールなどが流行ったのはこの世代です。

音声以外にもメールデータなどのデータ通信が可能になりました。

３G　

2001年３Gが登場します。通信が高速、大容量化。ワンセグによるテレビ視聴やカメラ機能、ブラウザ機能が生まれました。

この辺から僕ら世代は記憶にあると思います。

シャって携帯を横にしてワンセグを見ている人に憧れを持っていた時代です。

 ４G

 いよいよ現代の４Gの登場です。動画やモバイルゲームなど大容量コンテンツの携帯配信が一般化されました。

４Gと５Gの違い

 ４Gと５Gの違いを上で述べた３つの特徴で比較します。

・最大伝導速度は20Gbps。理論上４Gの100倍のスピード。

・低遅延は1/10以下

・同時多数接続は４Gの100倍

しかしサービス開始当初は高速、大容量、低遅延は実装されますが、同時多数接続はまだ先のようです。

各国で、コストを抑えながら５Gに移行するためのNSA方式（ノンスタンドアローン方式）がとられています。

NSA方式とは５G用の基地局と４GのLTE基地局を併用する方式です。

普及し始めると徐々に５G基地局を増やして行き、SA方式（スタンドアローン方式）に移行して行きます。

SA方式は５Gの基地局で送受信を行う方式です。

しばらくの間は４Gと５Gの併用が続くと思われます。

都市部の特定のエリアは５Gで、そこのエリアから出ると４Gのような形です。

なぜ通信速度が速くなるの？

 どんな技術を使って５Gはそんなにも速くなったのでしょうか。

まずは電波の基本特性を理解する必要があります。

低周波：電波は遠くまで飛ぶが運べる情報は少ない

高周波：電波は遠くまで飛ばないが運べる情報が多い

５Gはミリ波と呼ばれる高周波（3.6GHz,6GHz,28GHz）を使う予定です。

高周波の電波は今まで商業用では使われてこなかったため、電波を乗せる幅（サブキャリアの間隔）を広く取ることができ、データ量を増やすことが可能となりました。

しかし高周波の特性として、曲がりにくいという特性があります。

そのため、建物などの障害物の影響を受けやすく電波が遠くまで届きません。

遠くまで届けるために出力を上げると人体に影響が出る可能性があります。

これらの問題を一挙に解決したのが

ビームフォーミング

という技術です。

従来はアンテナから電波を同心円状に出していました。

これにより広範囲をカバーできますが、遠くに行けば行くほど電波が弱くなるという欠点がありました。

しかしこのビームフォーミングは同じ出力の電波を楕円状に凝縮して、特定方向に多数放出することで、遠くまで届き、かつ遮蔽物に邪魔されなくなったのです。

ビームフォーミングのイメージ図

５G技術のもう１つの特徴としてネットワークスライシングとエッジコンピューティングという仕組みがあります。

これは一言とでいうとネットワークの分業化と支店制度です。

求められるサービスごとにネットワークリソースを分配し、必要となる最適なネットワークのサーバーを近くに設置することで低遅延を実現しているのです。

ネットワークスライシングのイメージ図

エッジコンピューティングのイメージ図

本日のまとめ

・５Gは４G比べて100倍速く、1/10低遅延で、100倍多くつなげる。

・はじめは５Gと４Gの併用でサービス

・凝縮して多方向に出すビームフォーミングにより可能に

・５Gの技術は分業化と支店制度

感想

 見返してみると凄まじい変革の時代を生きてきたのだなと改めて実感します。

小学生、中学生の時はあたり前のようにガラケーを使っていました。

当時はガラパゴスなんて認識もないです。

それがいつの間にか高校生、大学生になってiPhoneを持つことがステータスのようになり、LINEのやり取りが当たり前になり、Twitter、Instagramを使うのが当たり前になりました。

５Gの普及するスピードは４Gが普及するスピードよりも早いと考えられています。

どんな世界になるのか非常に楽しみです。

長くなってしまって申し訳ないですが次回いよいよ実用例を見て行きたいと思います。

ぜひ次回も読んでいただければと思います。

ではでは