『5G通信の話』青山先端技術研究所・エグゼクティブフェロー 中嶋隆一

 

5Gとは

5Gとは第5世代無線データ通信規格のことであり、あくまでも携帯通信の電波通信の規格の時代区分に過ぎないものです。通信には送受信機間の信号の同期が必要で、いくつかの通信規格の設定が必要になります。そのうち最も重要で最初に決めなくてはいけないものが電波周波数であり、5G規格には、3.5 GHz帯および4.5 GHz帯と28GHz帯の電波が割り当てられています。
携帯電話の電波は基地局で受信されて、ノードなどを経て光など有線回線で相手と交信している基地局に運ばれて、そこからまた電波になって相手の携帯に送信されます。5Gとは携帯電話等の無線通信部分の規格になります。実際のデータ搬送する距離の殆どはノード間を光ファイバー中を移動することになります。5Gの後継は6Gで周波数は300GHzから1000GHzでミリ波とテラヘルツということになりますが、これは光通信に近く果たして到達距離として屋外無線通信規格として実用になるのかわかりません。

周波数の重要性

5Gのアーキテクチャの標準化は3GPPなどの遅延によりまだ決められていません。ただ、周波数を決めなくては中継局の整備などができないために、先に周波数帯だけが決めれれていています。数が5Gで特徴的なのは28GHz帯であり、4Gの主体である800MHz帯の30倍以上の高周波数ということになります。ここで周波数と言われているものは搬送波の周波数であり、この送信電波をある時間間隔でオンオフをスイッチングします。このオンを信号の1、オフを0の信号とすることでデータ作成する材料になります。受ける受信機はこの送信搬送波に受信周波数を同調させ、受信電力の有る無し観察し続け、信号の検知非検知のタイミングを時間チャートでカウントして、送信データを再現します。でることで1ビットに必ず周波数の波が含まれていないと0で信号がないのか波が節のところにあって検知されないのかわからないために周波数は信号を送る速さに直結することがわかります。

5Gの最も重要な所

5G通信では高周波数で回折や減衰の大きい搬送波の送受信のための基地局建設の問題が言われていますが、実は5Gの最大の問題は莫大に増加する基地局間トラフィックの極限化にあります。高速通信や大量通信が可能な状態で、そのまま現状のすべてインターネット回線に載せるというIOTの使い方をしていれば、その分の基地間光ファイバー網を通過するデータ量が増加し、途中のDSUやサーバーが過剰負荷になり、結果としてパケット化の待ち時間が発生し逆に通信速度が下がることが考えられます。

5Gの本当の技術

トラフィックの問題でもわかるように、5Gが克服するための技術は通信速度ではなく、通信の多様化にあります。全てのデータ通信をWWBのような基幹を通さないで各段階で必要な処理をして、必要な場所で必要な通信速度を確保できる通信網を構築することにあります。

・エッジ・コンピューティング
トラフィックを減らすためには、端末自身や端末付近の基地局で膨大なデータを処理して必要なデータを必要な頻度でWEBに載せるように管理する必要があります。そのためにはある程度のAIなどの演算機能、自己ストレージやWEB以外のサーバー機能やストレージを各機器が持つ必要があります。
そのWEBデータについてもAIによって、WEBへのアクセス量が集中しないでできるだけ平均化するように、頻繁にアクセスする必要データを予測して事前にデータをターミナル側のストレージに保存することでアクセスを分散させるようなシステムが必要になるのではないでしょうか。アクセスが集中して遅延が生じることを防止するための技術や、例えば端末のセンサーがセンシングしたデータを無線で送る場合でも、圧縮可能なデータはターミナル側で事前に圧縮してから送信機に送る技術が必要になると思います。

・アドホックネットワーク
また、自動運転時の前方の車両の異常挙動など、データを交換したい相手が電波到達距離にあれば、ネットはおろか基地局も介さないで相互通信したり、基地局内にあれば基地局をスルーアウトするだけの通信も回線のトラフィックの極限に有効であり、また、個々の端末はキャッシュされているサイトデータなどを近傍のサーバーでブロックチェーン化して、WEBを介さないでそのキャッシュを利用するような個々の端末をサーバー化するシステムが有効であると思います。

【執筆者プロフィール】
中嶋 隆一 Ryuichi NAKAJIMA
EPIC Partners株式会社 監査役。青山先端技術研究所・エグゼクティブフェロー。文筆家。
防衛省で31年間勤務し、研究開発業務に従事。定年退職後は、先端技術の研究・コンサルティング、大手企業のCVCのアドバイザーボード、公共領域のコンサルティング支援を行う。
誘導武器開発官付及び先進技術推進専門官、防衛省幹部学校において技術教育教官の経験を活かして、経営者・先端技術研究者等へのコーティングも行う。航空機搭載の電子とミサイルのスペシャリストとして、執筆、講演、セミナー等を幅広く実施。

 

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