みんなが「5G」通信を誤解している…日本企業は“本命”技術で世界に先行

　米国と韓国の一部で5G通信サービスが始まり、5Gでは日本が遅れているといった意見が出ているが、これは正しくない。というのは、ダウンリンク20Gbps/アップリンク10Gbpsという最終目標の高速データレートを、米ベライゾンも韓国勢も実現できていないからだ。

　新聞や調査レポートなどで、「5Gになると2時間の映画を3秒でダウンロードできる」という表現がよくみられるが、これは20Gbpsが実現できて初めていえることである。しかも、ダウンリンクがたとえ20Gbpsになっても、一人がその通信容量を占有できるわけではなく、10人が同時に使えばデータレートは10分の1以下になる。

　また、動画や映画のダウンロード時間を短縮するために世界各国が5Gを開発しているわけではない。五輪やサッカー、ラグビーのワールドカップや人気歌手のコンサートなどが行われている場所で、多くの観客が選手や歌手の情報をダウンロードしたり、スマートフォンで動画を撮影してアップロードしたりすると、データレートはたちどころに遅くなる。LTEだと400Mbps程度の高速レートでも4000人が同じ時間にアップロードやダウンロードすると、100kbps以下になってしまい、とても遅く感じてしまう。

　その10倍の4Gbpsにすれば1Mbpsで済むため、少しはマシになる。5Gの狙いは、同じ場所にいる大勢の人が一斉にダウンロードやアップロードする際に、データレートが悪化しないようにすることだ。通信トラフィック量が急増すると、基地局で処理できなくなる恐れもある。だからこそ、もっと余裕のあるデータレートである20Gbpsと10Gbpsという規格を、3GPP（欧州の規格委員会）で決めたのである。スタジアムやコンサートなど人が多数集まる場所では、もちろんWi-Fi利用時のデータレートを高める必要があるが、その場合は光ファイバも敷設していることがマストとなる。

　最終目標が20/10Gbpsといっても、このデータレートが今すぐ実現するわけではない。

　以上から、日本が米韓よりも遅れているという指摘は的外れなのだ。5Gの本命はミリ波帯の周波数を使ったサービスである。しかし、これはまだ世界で開発が始まったところであり、日本のNTTドコモやソフトバンク、KDDIなどの通信オペレータは決して遅れてはいない。ドコモはすでに10Gbps以上の実験に成功している。日本では28GHzのミリ波の割り当てが始まり、開発が進んでいる。

　5Gの特長を整理すると、高速のデータレートのほかに、応答速度であるレイテンシが1ms以下であること、そして携帯電話以外のデバイスも通信できることである。レイテンシとは応答時間といってもよい。従来は数百msでもよかったが、これを1ms以下に改善しようというわけだから、ほぼリアルタイム性が求められると考えてよい。

　3つ目の携帯電話以外のデバイスとは、まさにIoT（モノのインターネット）デバイスのことである。これまでの携帯電話サービスでは、第1世代はアナログ、第2世代がデジタルで帯域圧縮を利用できるようになった。つまり、アナログでは1人1回線だったのが、デジタルでは数人で1回線を所有できる。第3世代のデジタルはより高速になり、CDMA（符号分割多重アクセス）という方式でさらに圧縮が増した。この方式の基本特許を米クアルコム社が持っていたため、同社はほぼ独占的に特許を使うことができ、大いに潤った。しかし1社だけが大儲けという事態に対して反発は大きく、訴訟問題に発展している。

　そしてLTEという4G時代は、デジタル変調方式がCDMAからOFDM（直交周波数デジタル変調）に変わり、クアルコムは基本特許を持っておらず、同社はこれまでとは違い苦しい立場に立たされることになった。特許の数はやはりクアルコムがもっとも多いが、基本特許ではないため、3G時代ほど潤わなかった。

　そして5G時代は、4Gまでは携帯電話向け規格だったのと違い、IoTのようにあらゆるものがインターネットにつなげるための通信方式に変わる。デジタル変調方式は、もっと大容量を受け入れられるように、256QAM（直角位相振幅変調）あるいは1024QAMを利用するOFDMになるとみられる。

　では、5Gになると何が変わるのだろうか。データレートが高速になると、特に動画の伝送を短時間でできるようになる。

　さらに、VRの利用拡大が一気に広がりそうだ。これまでのVRは専用デバイスをパソコンにつなぎ、重い演算処理はパソコン上で行っていたが、5GではパソコンなしでゴーグルだけでVRの画面を見ることができるようになる。

　自動車のカーエレクトロニクスでは、自動運転や運転支援システムなどの利用において、運転席から見える映像をリアルタイムで基地局に送信できるようになる。また、高速で走行している場合を除き、位置情報や交通量情報などをリアルタイムでクルマとセンタ間で通信できるため、これまでよりも高い精度でより速く渋滞情報を入手できるようになる。

　5G通信は公衆網だけではなく、工場や企業、学校など一般施設内でも利用できる。工場内ではモーターやポンプの動作などと同期を取り製造装置間で通信できるようになれば、生産性を向上できる。それも従来のような有線だと設置場所に制限ができるが、ワイヤレスのセルラーネットワークであれば、どこにでも取り付けられる。

　たとえばIoTセンサで取得するデータが温度や湿度など不連続なデータで低速利用の場合、周波数帯域幅が仮に高速の200MHzだとして、もし20kbpsで送信すると1万個のIoTセンサで取得したデータを同時に通信することができる。5Gセルラーネットワークを通してIoTデータを送る場合には、NB-IoTやCAT-M1などIoT専用回線を使える準備ができている。

　20/10Gbpsという目標に向けた技術としては、やはりミリ波が本命である。

　そこで、ビームフォーミングで端末と基地局に電波を向ける必要がある。しかも端末が移動していれば、それを追いかけるビームトラッキングも加わる。そのためのロジックLSIが必要で、アンテナ技術も開発しなければならない。アンテナを縦横8個ずつや16個ずつ並べた平面アンテナを開発しなければならない。

　5G技術はそれほど簡単ではない。しかし、困難な技術であればあるほど他社が真似できない。このため、5Gは2020年頃から本格的に始まり、発展・進化していく。5Gは商用化が始まったばかりで、これで終わりというわけではない。最終的に20Gbps/10Gbpsが実現（化）するのは、おそらく2025年以降になるだろう。

（文＝津田建二／国際技術ジャーナリスト）