今さら聞けない
5個のキホン

5Gを使いこなすため
5個のキホンを知る

 「超高速」「超低遅延」「多数同時接続」という3つの特徴を持つ5G。どれも4G比べて性能が飛躍的に向上していると言われている。一方で、そもそも5Gはなぜ速く、遅延時間が短いのか?誰が規格化しているのか?そうした「5Gのキホン」をおさらいしてみよう。

5Gはなぜ速い?

 無線通信の速度は、限られたリソースをいかに効率よく利用するかによって決まる。これまで、移動体通信の速度向上に大きく寄与してきたのは無線アクセス方式である。無線アクセス方式とは、複数のユーザー端末が相互干渉のない状態で基地局に接続する技術のこと。これまで第1世代(1G)はFDMA(周波数分割多元接続方式)、第2世代(2G)はTDMA(時分割多元接続方式)、第3世代(3G)はCDMA(符号分割多元接続方式)、第4世代(4G)では下りについてOFDMA(直交周波数分割多元接続方式)、上りではSC-FDMA(シングルキャリアFDMA)と世代を追って方式が変わり、周波数の効率利用すなわち速度向上に大きく貢献してきた。しかし、5Gは下りでOFDMA、上りでSC-FDMAと、第4世代と同じ方式を使っている。


 それでは、5Gで何が変わったかといえば、アンテナ技術である。5Gでは、マッシブMIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)と呼ぶアレイ状のアンテナが採用され、基地局では100を超えるアンテナを活用する。また、「ビームフォーミング」と呼ぶ指向性を持って一定方向に電波を送る技術を組み合わせることで超高速通信を可能にしている。


 さらに、利用する周波数帯域幅も拡大した。1つの通信が利用する帯域幅は、3Gでは5MHz、4Gは20MHzであるのに対して、5Gでは100MHz(ミリ波帯については400MHz)が用意されている。


 これらの組み合わせにより、4Gとの比較で100倍と言われる通信速度が実現できるようになるというわけだ。

5Gはなぜ超低遅延?

 5Gの特徴の一つである「超低遅延」性には、大きな期待が寄せられている。これまでにはない利用方法が広がる可能性があるからである。具体的には、自動運転や遠隔医療などの用途が挙げられている。


 超低遅延性を実現できた理由の一つが、無線インターフェースの改善。ここでは、データ送信時における基地局と端末間のプロトコルを簡略化し、さらに基地局が配下の端末に対して無線リソースを割り当てる際の伝送時間間隔(TTI)を短縮した。TTIについては、LTEでは1ミリ秒だったが、5Gでは4分の1の0.25ミリ秒に縮めている。


 もう一つの理由は、移動通信ネットワークにおける新しいアーキテクチャーの導入。5Gでは、「MEC(モバイル・エッジ・コンピューティング)」と呼ぶコンピューターシステムのアーキテクチャーを採用した。MECでは、もともとクラウド上でサービス提供を行っていたサーバーを、端末に近いネットワークの「エッジ」部に配することで、クラウドまでの通信に要する時間を省こうという考え方に基づいている。


 以上2つの理由により、エンド・ツー・エンドの「超低遅延」を実現している。