5Gとは?4Gとの違いを徹底比較!

5Gとは

 

5Gとは第五世代移動通信システムの略称(5th Generation)である。2018年、アメリカで世界初のサービスが開始した。日本では2019年よりプレサービスを開始し(NTTドコモ)、2020年より商用サービスがスタートする予定である(NTTドコモ、KDDI、ソフトバンク、楽天/2020年2月現在)。

 

4Gとの比較

 

4Gと5Gを数値で比較すると下記の表のとおりとなる。

  4G 5G
①    最大通信速度(下り) 1Gbps 20Gbps
②    遅延速度 10ms 1ms
③    同時接続数 10万台/平方キロ 100万台/平方キロ

最大通信速度は4Gの20倍、遅延速度は4Gの10分の1、同時接続数は4Gの10倍である。

 

 

5Gのメリット、強み

 

5Gは4Gとの比較をすると①高速・大容量、②低遅延、③多接続という特徴がある。

下記の文章でそれぞれの特徴についての詳細を示す。

 

高速・大容量について

 

5Gの通信速度は下りが最大20Gbps、上りが最大10Gbpsである(下りはダウンロード、上りはアップロードを表す)。20Gbpsが具体的にどのくらいの速度かというと

2層式のDVD-ROMのデータ量がおよそ8.5Gbyteであるが、そのデータを

8.5Gbyte ÷ 20Gbps = 0.425秒

でダウンロードできてしまう。

 

映画などのコンテンツが1枚のDVD-ROMに入っていると想定すれば映画1本を1秒以内でダウンロードできる計算となる。

※上記の表記は「最大」であるため、実際の通信速度はこれよりも下がる可能性がある。

 

4Gの場合の実際の通信速度を例に挙げると、最大が下り1Gbpsであるが、

2割から3割程度となる場合がある。

 

高速・大容量通信は、アンテナ技術の改善と利用する周波数帯域幅の拡大によってもたらされている。

アンテナ技術についてはMIMO(Multiple-Input and Multiple-Output:複数のアンテナを利用し、通信速度を向上する)と呼ばれるアンテナが利用されており、100以上のアンテナが基地局にある。

利用する周波数帯域幅については、100MHzが用意されている。(4GLTEは20MHz)

 

 

低遅延について

 

5Gの遅延は1msであり従来と比較して10分の1となっている。

これは、無線区間でのデータの送信感覚短縮と基地局間やインターネットへ抜けるためのコアネットワークの刷新によってもたらされている。

無線区間では、端末と基地局間でのデータやり取りをするための伝送時間間隔を0.25msに縮めている(4Gでは0.1ms)。間隔を短くすると一度に伝送できるデータ量は減るが、広い帯域幅を用いることで多くのデータの伝送をすることでデータ量も損なうことなく、低遅延の通信が可能となっている。

 

 

多接続について

 

5Gの同時接続数は一つの基地局当たり100万デバイス/平方キロメートルである。

具体的にイメージしてみるために、東京ドーム内の人がどのくらいアクセスが可能かを考えてみる。

東京ドーム1個分の面積が0.047平方キロメートルであるため、1基地局だとすると、4.7万デバイスが同時に利用できることになる。仮に東京ドームでのプロ野球の試合中のデバイス利用について考えてみると、2019年の東京ドームのプロ野球巨人戦平均動員数が44883人であった。このため野球観戦をしている人が一斉にデバイスを利用しても問題なく利用できるようになる。

他接続を実現するためにはネットワークスライシング技術を利用している。これは、通信で利用する周波数を様々なサービス用途に分けて提供できる技術である。これにより、高速通信、高信頼、低遅延など領域を区切ることで多数のデバイスにサービスを提供できる。

 

上記のメリットを活かした実用例として遠隔医療と自動運転がある。

 

 

遠隔医療について

 

2020年1月にNTTドコモが和歌山県にて県立医科大学と地域の診療所(40kmほど離れている)を無線通信で接続し、医大の専門医がその場にいなくても診療所の患者を遠隔医療で診断する実験を行った。診療所の医師が4Kの高精細画像を撮影し、それを5Gの回線で医大側へ伝送し、医大の医師が詳細にわたり診療を実施した。

また、広島大学とNTTドコモは2019年にスマート治療室(SCOT)を設置し、脳外科手術を行う執刀医に対して遠隔地に設置したSCOTの熟練医がリアルタイムで遠隔手術支援を実施した。

5Gを用いて高精細画像やバイタルデータ等をリアルタイムの伝送に実施し、遠隔地にいても手術支援が可能となっている。大容量かつ低遅延通信ができる5Gならではの技術となっている。

 

 

自動運転について

 

2019年、KDDIは5つの企業および名古屋大学とともに愛知県の一般公道にて5Gを利用した自動運転技術の実証実験を行った。

高精細映像を取得しながら遠隔管制室と5G通信でデータのやり取りを行い、遠隔管制室からハンドルやアクセルおよびブレーキを操作することで時速30kmでの安全な走行に成功した。

この技術についても大容量かつ低遅延通信ができる5Gならではの技術である。

 

まとめ

5G通信は2020年に商用サービス導入を予定している次世代通信である。

5G通信がこれまでの4G通信と比較して優れているところは①高速・大容量、②低遅延、③多接続である。4Gの20倍の通信速度、10分の1の遅延速度、10倍の同時接続数である。

5Gを用いて利用される技術には遠隔医療と自動運転があり、いずれも実証実験に成功しており、サービス化の段階に突入している。

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