2019年07月04日

5Gでは4Gまでより高周波の帯域を使うので、高速大容量通信を実現する。電波の届く範囲が限られるため、従来よりも基地局を多く、密に設置する。


「佐野正弘(携帯電話ライター)著:ゼロから分かる5Gの基礎知識、週刊エコノミスト、2019.5.28」はためになる。概要を自分なりに纏めると以下のようになる。
1.「5G」は携帯電話の通信規格の「第5世代」という意味で、現在・主流の「4G」の次の世代に当たる。米国や韓国など一部の国では2019年から商用サービスを開始した。日本では19年4月、総務省が携帯電話会社大手4社に5G用の.電波周波数帯を割り当てた。各社は19年9月20日開幕のラグビーワールドカップ(W杯)日本大会に合わせて、試合会場周辺など特定の場所で試験的にプレ商用サービスを提供し、20年の東京五輪・パラリンピックに合わせて全国規模で本格的に商用サービスを提供する予定である。
2.1Gは無線で通話できる初期の技術で、まだ、音声の信号をそのまま伝えるアナログの通信技術を用いていた。2G時代には、デジタル化が進み、音声を0と1で表すデータで送受信するデータ通信ができるようになった。この結果、NTTドコモの「iモード」のようにモバイルでインターネットが利用できるサービスが生み出された。さらに3Gではデータ通信.需要の高まりを背景に通信が高速化したことから、米アップル社製の「iPhone」(アイフォーン)をはじめとしたスマートフォンの登場と発展につながった。4Gは、スマホ全盛期のデータ通信需要の高まりとともにスタートした。通信速度の高速化に加え、データ通信網で音声通話データを送受信する技術「VoLTE」も導入された。
3.つまり、3Gまでは、音声通話を起点にデータ通信も付随させる技術思想だったのが、ついに4Gで音声通話とデータ通信の主従関係が逆転した。5Gでは、携帯電詔やスマホだけでなく、あらゆるモノがインターネットに接続する「IoT」向けの通信網として使われることが想定されている。単に通信速度が速くなっただけでなく、進化を遂げている。
4.1〜5Gの各段階で先端技術を開発した象徴的な企業が存在した。lG時代には無線通信技術を強みにインフラ・端末で覇権を握ったモトローラ〔米)、2G時代にデザイン重視の携帯電話端末で消費者の心をつかんだノキア(フィンランド)、3G時代にはスマホがヒットしたアップルや緯国サムスン電子が世界的に存在感を高めたが、携帯電話会社や端末メーカー以外にも、その例はある。3G時代には米半導体大手クアルコムがスマホのモデムチップのばぐだい基本特許を抑えて莫大な収益を上げた。4G時代は、GAFA(グーグル、アップル、フェイスプック、アマゾン)や、中国IT大手のテンセントやアリババなども、高速大容量通信を追い風にEC〔電子商取引)やSNS(交流サイト)などで勢力圏を拡大した。
5.5Gには大きく分けて3つの特徴がある。1つは通信速度が一層速くなる「高速大容量」であり、理論値では現在4Gで実現している毎秒約1Gビットの20倍となる、最大同2Gビットを実現できる。
6.2つ目は、データ受信の遅延が1m/sと非常に小さい「低遅延」であることである。具体的には、画像データや機械の制御信号を送る際に、受信する側にタイムラグがほとんど生じない。これは遠隔で、確実に正確な操作が要求される自動運転や遠隔医療などを、無線通信で実現する上で重要な要素である。
7.3つ目は、1つの基地局に多数の機器を同時接続できる「多接続」である。5GはIoTへの活用が期待されていることから、街中に設置された多数のIoT機器を同時に接続できるよう、敲初から多くの機器を同時に接続できる仕組みが用意されている。
8.高速大容量、低遅延、多接続と、3目つの特徴を持つ5Gは、従来の携帯竃話やスマホよりむしろ、それ以外の分野で活用が期待されている。例えば高速大容景は4Kや8Kなどの高精細映像配信を可能にするだけでなく、大容量通信が必要な仮想現実(VR)や拡張現実〔AR)での利用拡大につながる。低遅延は自動運転や遠隔医療のほか、高速大容量と合わせて遠方の人と同じ場所にいるかのような体験が得られる「テレイグジスタンス」の実現に貢献する。そして多接続は、「スマート工場」や「スマートシティー」などIoTを活用した効率化を図る「スマート化」の実現に大きく貢献する。
9.電波の周波数が低いほど波長が長く、地表面に沿ったり、あるいは低い山や建物を回り込むこともできる。そのため、周波数が低い電波は遠くに飛びやすく、使い勝手がいい。ただ、低い周波数帯はすでに使われているものが多く、高速化に必要な広い帯域幅を確保するのが難しい。
10.一方、高周波になるほど利用が進んでおらず、広い帯域幅が空いていることから高速化しやすい。だが、電波の周波数が高いと直進する性質が高く、建物などを回り込めないため届く範囲も短い。そこで、5Gでは4Gまでより高周波の帯域を使うことで、高速大容量通信を実現しようとしている。電波の届く範囲が限られるため、従来よりも基地局を多く、密に設置することでそれをカバーする。
11.電波の使い方を示す仕組みで、FDD(周波数分割複信〉は送信と受信とで異なる周波数帯域を用いるのに対して、TDD(時分割複信)は回じ周波数帯域を使い、短い時問で送信と受信を切り替える。送信は「上り」とも呼ばれ、動画や写真データをアッブロードすること、受信は「下り」とも呼ばれ、音楽やPDFなどのデータをダウンロードすることを指す。FDDは仕組みがシンプルで、TDDのような切り替えが必巽ないことから通信効率が高く、高速化しやすい。しかし、帯域、要するに道幅が固定されてしまうのに加え、電波の混信を避けるため上りと下りの帯域の問に「ガードバンド」と呼ばれる空き帯域を設ける必要があり、電波の無駄が生じやすい。
12.一方、TDDは、例えば送信データが膨大ならば送信の時間を多く取るなど、柔軟に送受信切り替えが可能である。しかし、基.局と端末とで同時に送信・受信とを切り替える必要がある上、その切り替え時にデータが混信しないよう 一定の時間を空ける必要があり、FDDと比べ通信効率が悪く高速化しにくい。だがFDDのようにガードバンドを設ける必要がないので、割当てられた電波を無駄なく使えるという大きなメリットがある。
13.4Gまでは主にFDDが用いられ、TDDは一部に用いられる程度だったのだが、5Gでは電波を無駄なく使えることを重.視し、FDDではなくTDDを使う仕組みとなっている。
14.5Gは携帯電話大手が全国で展開する通信網だけでなく、「ローカル5G」と呼ばれる、特定の場所だけで利用する5G通信網を構築できる仕組みも用意されている。ローカル5Gを使うことで、例えば携帯電話会社のネットワークが入らない山奥にある工場であっても、5Gが持つ低遅延や多接続といった特性を使えるようになる。
15.総務省ではすでに携帯電話会社向けに5Gの周波数帯を割り当てたが、それとは別にローカル5G専用の周波数帯域が設けられている。将来的にはローカル5Gを展開したい事業者、例えば周囲に人が少ない場所で運営している製造業や鉱工業、エネルギー関連事業者などが、地域や場所ごとにその竃波の許諾を受けて活用することになる。


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池上湖心 プロフィール
○略歴
大東文化大卒、
在学中 上條信山に師事
書象会に所属、書象会理事
審査会々員
○作品展の開催
・主宰している「さざ波会」
 作品展を毎年8月開催
(於:稲毛ギャラリー)
・土曜会(グループ展)
 作品展を毎年10月開催
(於:銀座大黒屋)
○公募展の受賞、入選
・日展入選
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