次世代通信「5G」とはなにか – 2020年春に商用サービスが開始される「5G」の概要と活用分野

パソコンやスマートフォンなどの情報端末だけではなく、家電、自動車、工場といった、あらゆるモノがネットワークにつながり、私達の生活や産業に革新的な構造変革をもたらすと言われているIoT(Internet of Things: モノのインターネット)。
IoTではあらゆるモノがインターネットに接続するため、今までとは比較にならないほど接続数と通信データ量が飛躍的に増加します。こうした通信の課題を解決する鍵となるのが、次世代通信システム「5G」です。日本では2019年に通信キャリア各社が5Gの「プレサービス」を開始しており、2020年春からはいよいよ「5G」の商用提供が開始される予定です。そこで本記事では商用サービス開始が目前に迫った「5G」についての概要と活用シーンについてご紹介いたします。

5Gとは何か

5Gは「5th Generation(第5世代移動通信システム)」のことで、モバイル通信に用いられる次世代通信規格です。日本国内では各通信キャリアが2020年春頃からサービス開始を 予定しています。
5Gの大きな特徴は「超高速通信」「多数同時接続」「超低遅延」の3つが挙げられます。

超高速

5Gの最大の特徴ともいえるのが、最大20Gbps(ギガビット・毎秒)もの速度を実現する「超高速」通信です。 現行のモバイル通信規格の主軸を担っているLTEや4Gと比較すると、その実効通信速度は約100倍にも達します。この超高速を実現するための鍵が「Massive MIMO」と「高周波帯域」です。
5Gでは、100以上のアンテナ素子を使い指向性の高いアクティブアンテナを用いて、ビームフォーミングによる干渉回避と、多数のユーザ同時接続を可能にするアンテナ技術が採用されます。これが「Massive MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)」です。
また、5 Gで利用する周波数帯域は400MHzという「高周波帯域」が用意されています。
この「マッシブMassive MIMO」と「高周波帯域」の組み合わせにより、4G比較で100倍と言われる通信速度が実現できるのです。

多接続同時接続

5Gの2つ目の特徴は、1つの基地局から同時に接続できる端末数が飛躍的に増えるということです。4Gでも各セルの接続数は数千程度確保できますが、これが5Gでは1平方キロメートルあたりの接続数が100万に達します。実際、2018年3月に情報通信研究機構(NICT)が実施した5Gの実証実験では、Grant Free方式と呼ばれる無線アクセス方式により、基地局一台につき約2万台の端末の同時接続が可能であることが確認されました。※1 この実証実験では比較のために従来のLTE方式も用いた実証も行いましたが、LTEでは100台程度の端末であっても一斉に接続を試みると接続できなくなる場合があったそうですので、この増加がいかに飛躍的なものであるかがお分かり頂けるかと思います。

※1 5G実証試験において端末約2万台の同時接続を確認 ー 国立研究開発法人情報通信研究機構

低遅延

最後に、5Gの最大の特徴ともいえるのが「低遅延」です。「低遅延」とは端末と基地局感の通信タイムラグのことを表すもので、4Gのネットワーク遅延が0.05秒程度であるのに対し、5Gはなんと0.001秒以下の低遅延が実現できるといわれています。接続タイムラグが限りなく0に近づくことにより、リアルタイムでの処理を要求されるような業務に活用されることが期待されています。

5Gの活用分野

そもそも、なぜ5Gが必要とされているのでしょうか。それは、あらゆるモノをインターネットに接続する「IoT(Internet of Things)」がここ数年で急速に普及してきたことが背景にあります。私達のまわりのあらゆる機器が通信ネットワークに接続されることになれば、通信データ量は飛躍的に増えることとなります。またリモート運転のように機械をネットワーク経由でタイムラグなくスムーズに操作することが求められることも予想されます。そうしたニーズに応えるためにグローバルで技術開発が進められてきたのが「5G」というわけなのです。LTEや4Gの普及がスマートフォンの普及を後押ししたように、5Gの登場はIoTの本格的な普及に貢献するものと考えられます。

スマートファクトリーの推進

製造業における「5G」の活用シーンとして真っ先に考えられるのが「スマートファクトリー」の推進です。工場内のあらゆる機器や設備などのデータをリアルタイムで取得・収集し、そのデータを分析・活用するすることで、工場全体の可視化と効率化を実現します。
スマートファクトリーの重要な機能であるAIについても、5Gの大規模なIoT接続との組み合わせにより、より高速に、より信頼性の高い決断を下すことができます。

医師不足の問題を遠隔医療で解決

日本では高齢化が急速に進む一方で、若い世代の人口と労働力は減少しており、医療業界における需給のバランスが崩れて慢性的な医師不足や偏在化が問題となっています。しかし5Gの特性を活かせば、医療で使用する画像を高精細化して送受信できるため、医師と患者がお互い離れたところにいても診療・診断が可能となります。また、高度な技術が必要となる医療手術のシーンにおいても、熟練医が遠隔地から手術支援を行うことで、医師不足の地方都市でも高度な医療を受けることも可能となります。

スマート農業

日本の農業には数々の課題が山積しています。農業従事者の高齢化や担い手の減少、ノウハウの暗黙知化、所得の低下等、農業の持続性の確保が年々難しくなってきています。そうした課題を解決する鍵となるのが「スマート農業」です。「スマート農業」とはAIやIoT、ロボット技術などを活用して、農業の省力化や効率化を推進する取り組みのことをいいます。 例えば、株式会社オプティムが提供する「スマート農業プロフェッショナルサービス」では、ドローン、小型センサー、スマートフォンカメラなどで取得した各種データをAI分析することによって、害虫駆除や異常確認といったこれまで多くの労力を必要としていた作業を自動化することが可能になります。※2 
こうしたサービスも5Gの普及がすすめば、より大量の計測機器を利用したデータ収集が可能になるなど、できることの幅がもっと広がります。

※2 農業×IT AI・IoTで高度な生育分析を実現するサービス「Agri Field Manager」

まとめ

今回は5Gの活用分野として「スマートファクトリー」、「遠隔医療」、「スマート農業」の3分野に絞ってご紹介しました。これら以外にも数多くの分野で、5Gの活用が検討されています。 2020年春からの5Gの商用サービス開始を目前に控え、5G以降のビジネスモデルを検討する上で、この記事がひとつのヒントになれば幸いです。

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