いまさら聞けない？5Gってなんだ

こんにちは。
Maromaro デザイナーのshunです。

近年、当たり前になってきた5G。
導入された当初は色々話題になっていましたが、最近はもう5Gが基準になって、たまに4Gに戻ったりすると「こんな遅い時代あったっけ？」と思うくらいです。
そんな5Gですが、「なんかめっちゃ早い通信規格」くらいしか知らなかったので、5Gについて調べてみたのでご紹介します。

5Gの概要

5G = 5th Generation

を略したもので、第5世代移動通信システムの通称です。

5Gの特徴

5Gの特徴としては大きく以下の3つが挙げられます。
①高速大容量通信
②高信頼・低遅延通信
③多数機器の同時接続

つまり簡単に言えば、効率よく、大量に、多数同時に、快適な通信が可能になった。ということです。
数値的に言えば

4Gと比べ
・通信速度：20倍
・遅延：1/10
・同時接続機器数：10倍
とのことです。スッゲーじゃん、5G

5Gまでの歴史

そんなすごい5Gですが、5Gまでのこれまでの歩みを簡単に振りかえってみましょう。

1G時代

1G時代では「音声を電波に乗る信号に変換して通信するアナログ方式」が採用されていました。

1985年：ポータブル電話機「ショルダーホン」登場
1987年：初の携帯電話登場

私はまだ生まれていないので、完全に平野ノラさんのイメージです。
この時は音声のみの通信だったようです。

2G時代

アナログからデジタル方式に代わり、データ通信が簡易になり高機能化へ。

1990年代〜普及
1999年：iモード(ドコモ)、EZweb(AU)、J-スカイ(J-フォン)などのネットサービスが登場

音声だけの時代から、ネットの時代へ。メールやオンラインコンテンツが携帯電話から通信できた最初の時代です。

3G時代

大容量コンテンツが利用可能に。国際標準化により携帯を海外でも利用できるようになりました。

2000年代〜普及
2002年：着うた（au）サービス開始
2008年：iPhone3G（ソフトバンク）発売

着メロから着うたに変わった時代ですね。
音楽って結構サイズ大きかったんですね。au一家だったので、LISMO(2008~)とか使って音楽聞いてたことを思い出します。
パケット放題プランでも、「パケット放題じゃなかったら7万円くらい使ってますよ」的な紙がauから届いて親に怒られたりしてました。

4G時代

スマホ普及が増大し、よりスムーズなインターネット環境になりました。

2010年代〜普及
2010年：ドコモからXi（クロッシィ）サービスを開始
2012年：4G LTE商用サービス開始（au、ソフトバンク）

初めてのスマートフォンもiPhone4Gでした。確かにこの頃から通信速度が遅い！みたいな感覚はどんどんなくなってきた気もします。

5G時代

そしてついに登場5G

2015年9月：国際電気通信連合が5Gのコンセプト発表
2017年：技術性能要件の確定
2019年：アメリカ、韓国、イギリスなど世界19カ国で商用サービススタート
2020年春：日本での商用サービススタート

つい最近来たんだなぁと思ってたらもう5年前^^;

通信速度の変遷

ついに○Gbpsの時代へ。
4Gから突然数値が爆上げされており、その理由も調べてみました。

5Gの高速通信の仕組み

数の暴力？　高速大容量通信を可能にした技術「Massive MIMO」

5Gにて高速大容量通信を可能した鍵が「Massive MIMO」と「ビームフォーミング」です。
Massive MIMOは言うなれば「数の暴力」です。（言い過ぎ）

MIMOという技術は4G時代から採用されており、複数のアンテナから同じ内容の電波を発し、端末で受信、合成するメカニズムです。そうすることで、複雑な波形の電波を確実に伝送できたり、障害物や電波干渉にも強い特徴を持っていました。

そんなMIMO技術で飛ばすアンテナ素子数を10倍にした技術がMassive MIMOです。
基地局のアンテナひとつから飛ばせるアンテナ素子が4Gの頃は4つだったのでが、Massive MIMO技術では256素子ほど飛ばせるものもあるようです。

(画像：ソフトバンク ネットワーク技術Massive MIMO より)

それに加えて、電波を細くし、遠くまで集中的に発射する技術を「ビームフォーミング」と言います。
この2つの技術で高速通信を実現しています。

産地直送？「高信頼・低遅延通信」の仕組み

通常の通信では、端末がコンテンツにアクセスする際は
デバイス→基地局→インターネット→クラウドサーバ
の順でアクセスし、その逆の流れでダウンロードするのが一般的ですが、
基地局にエッジサーバーを置いて、端末と間を介さずやり取りすることで「物理的な距離を縮めて通信速度を上げる」、言うなれば産地直送の仕組みが5Gにて対応できるようになりました。

早く・間違いなく届くことで、高い信頼性や必要になる、遠隔医療や自動運転、航空事業など人の命に関わる現場でも活用が期待されています。

(画像：Monstarlab Blog ５Gとは？実用化でできることを簡単に解説 より )

行列に並ばない？多数同時接続を可能にした「グラント・フリー」

通常、デバイスと基地局で通信のやり取りをする際、通信の周波数や利用時間などに関するグラント（許可）を基地局が発行して、その許可された範囲でデータを送信するというやり取りが行われていました。
（許可された中で行うことで、通信を確実にする目的があり、この方式が採用されています。）

ただ、5Gでは、「グラント・フリー」として、基地局の許可なしにデータの送信を行います。
通信の混雑がなくなり、より多くのデバイスを基地局が捌けるようになりました。
通信の確実性は少し落ちますが、再トライの仕組みを含めても、4Gの10倍以上のデバイスが接続可能となります。

(画像：エンジニア求人ナビ〈5G ✕ ITエンジニア 後編〉「5G」の“すごさ”と、その“すごさ”を実現したコアな先端技術！ より)

やっぱりすげーじゃん５G

世界中の人が、どんどんコンテンツをシームレスに体験できるようになり、コンテンツを作る我々としてもその特性を理解しつつも、ユーザーにより良い体験ができるようなサービス提供が求められますね。

通信というインフラの上で成り立って仕事ができている我々も、通信技術の進化に置いていかれないように常にアンテナを張っておきたいと思いました 通信だけにね。

以上、Maromaro Shunでした。