2019年11月18日 | お役立ち情報

5Gとは？1Gから5Gまで通信システムの変化を振り返る

次世代のモバイル通信技術として2020年春から日本でも商用サービスが提供される予定の「5G通信」。ネットニュースなどで報じられているため「5G」という言葉自体は知っているものの、それがどんなもので、どれだけすごいのかについては、いまいちピンときてない人も多いのではないでしょうか。

そこで今回は、1Gから5Gまで通信システムの進化の歴史を振り返りながら、5Gの実力について解説していきます。

1G～5Gまでの進化の歴史について解説

携帯電話やスマホなどの回線速度を表す「G」という記号。これはGeneration（世代）の頭文字をとったもので、いわば携帯キャリア（ドコモ、ソフトバンク、KDDIなど）が持つ無線データ通信網の技術革新を表したものと言えます。

現在、利用されている3Gや4Gはもちろん、その基礎となった1Gや2G、そして新次元の通信規格として注目される5Gについて、紹介していきます。

1G：アナログ無線による通信規格

1980年代、車に設置されていた自動車電話やショルダーフォンなどに採用された、初の移動体通信の規格（第1世代移動通信システム）。当時、日本、米国、欧州の地域別に技術開発が進められたため、アナログ無線技術の地域別仕様が策定されて商用化されました。音声をアナログの電波で通信する規格であったため、ノイズが大きく盗聴もされやすいというリスクがありました。

当時のサービスはNTTの大容量方式と呼ばれるHiCAP（ハイキャップ）や米国のMotorola（モトローラ）のTACSが主流でしたが、デジタル化が進み、1999年にHICAPが、2000年にはTACSもサービスを終了しています。

2G：メールなどに対応したデジタルの通信規格

第2世代移動通信システムとして1993年に登場したデジタル方式による通信規格。無線技術がデジタルになったことで携帯電話によるデータ通信の利用が本格化すると、1999年、NTTドコモが「iモード」のサービスを開始。これにより、メールやインターネットを携帯電話でも使えるようになりました。

携帯電話の主なサービスには、PDC、cdmaOne、GSMなどがありましたが、2Gのサービスは2012年に終了しています。

3G：世界標準となった高速通信規格

1Gや2Gの時代の携帯電話は、日本、米国、欧州の地域別に技術開発が進められたため、今のように1台の携帯電話を世界中で使うことはできませんでした。それを可能にしたのが、国際通信連合（ITU）が定める「IMT-2000（International Mobile Telecommunications-2000）」の規格に準拠した通信規格「3G」です。

また、2Gから通信速度が劇的に進化し、2Gでは最大64kbps程度（下り）でしたが3Gでは最大3.6Mbps（下り）まで高速化を実現。このサービスによって、テレビ・動画・音声などのコンテンツが充実しました。

その後、第3.5世代のシステムとして、最大受信速度が14Mbpsまで引き上げた「ハイスピード」というサービスが登場（auが2003年、NTTドコモとソフトバンクモバイルが2006年にサービス開始）。さらに、通信速度を発展させた第3.9世代のシステム（スーパー3G）も登場しています。なお、携帯電話の主なサービスには、CDMA2000などがあります。

4G：100Mbps～1Gbpsの高速化通信規格

3Gから4Gへ移行する中間技術として登場したのが「LTE」です。これは、Long Term Evolutionの頭文字をとったもので、3Gをさらに高速化させた3.9Gにあたる通信規格です。厳密にはLTEは4Gではありませんが、4Gに限りなく近い技術であることから4Gととらえるケースが多いようです。

4Gは携帯電話から一気に高機能化したスマホのために、最大受信速度が1Gbpsまで引き上げられました。主なサービスにはLTE-Advanced、WiMAX2などがあります。

5G：光回線以上の超高速通信規格

4Gの通信速度（100Mbps～1Gbps）に対し、5Gでは下りで最大10Gbpsと4Gのおよそ10倍速くなると予測され、将来的には下りで最大20Gbpsに達するとも言われています。光回線の最高速度はNURO光の10Gbpsですが主流のサービスは2Gbpsであることからも、光回線以上のポテンシャルを秘めた、まさに新次元の通信規格として期待を集めます。

5GはIoT時代のICT基盤として新しい進化を追求

各世代の進化の歴史を振り返ると、1G・2Gは音声通話の品質向上、3G・4Gはデータ通信の高速化・大容量化が求められてきました。そして、5GはIoT（Internet of Things）時代のICT（Information and Communication Technology:情報通信技術）基盤として、さらなる高速・大容量化はもちろん、新しい進化の方向性を追求しています。

5Gの特徴

5Gの特徴は大きく「超高速＆大容量」「超低遅延」「多数同時続性」の3つに分けられます。1Gから4Gまでに見る大きな進化は通信速度の向上でした。5Gでも超高速＆大容量によって通信速度をさらに飛躍的に向上させるとともに、超低遅延や多数同時接続といった特徴によって、あらゆるモノと人とがつながるIoT（Internet of Things）時代のコミュニケーションツールとしての役割が大いに期待されています。

超高速通信によって

5Gの通信速度は4Gのおよそ10倍相当の約10Gbps（＝2000Mbps）。この超高速通信によって4Kや8Kといった高精細映像にも対応できるようになります。これにより例えば無人機を遠隔操作する際、高精細な映像で現場の状況を正確に把握することができます。

またテレビなどにおいても、超高速のブロードバンドサービスの提供により、2時間の映画を数秒でダウンロードすることが可能となります。

超低遅延によって

5Gの遅延（タイムラグ）は4Gに比べて1000分の1秒以下とされ、ほとんど認識できないほど誤差がなくなります。これにより、リアルタイムに遠隔地のロボットなどを操作することが可能になり、特に車の自動運転において効果が期待されています。

多数同時接続によって

5Gは、1つの携帯電話基地局に対して同時に接続できるデバイスの数が増えます。IoTのさらなる広まりに向け、多数同時接続を実現する5Gが接続できるモノの数は、4Gの数十倍とも言われています。

現在、IoT向けのネットワークにはWi-Fiや通常の携帯電話網が用いられていますが、Wi-Fiは利用エリアが限られるため、目指したのは携帯電話網を中心としたネットワークの構築でした。そのため、5GではIoTで携帯電話網によるネットワークが多数利用されることを想定し、LTEの10倍以上の同時接続を実現する仕様がなされています。

5Gで生活はどう変わる？

通信速度の飛躍的な向上はもちろん、新しい進化の方向性が期待されている第5世代の移動通信システム「5G」。ここでは、5Gの活用によって起こるさまざまな変化について、その一部を紹介します。

情報の精度が変わる

スマホやPCだけではなく、家具や家電、車などいろいろなモノがインターネットに接続できるIoTも、5Gによってますます本格化します。目的地までのルート検索をより詳しく教えてくれたり、現在空席がある近くのカフェを探すことができたり、生活の中で欲しい情報がさらに詳しく知ることができるようになります。

テレビの楽しみ方が変わる

5Gは圧倒的なデータ容量でこれまでのテレビ以上に情報を届けてくれるようになります。スポーツ中継ならチームや選手の基本情報はもちろん、さらに詳細な情報を知ることができ、ゲームの様子も360°の視点から見たい部分をフォーカスして見ることができるようになると言われています。

また、専用のアイウェアを装着することで、スポーツ選手やアーティストたちを立体のホログラム映像として間近で楽しむといった夢のような体験も可能にしてくれます。

通信の快適さが変わる

ある一定区間でなかなかネットにつながらなかったり、接続が切断されたりすると、残念な気持ちになりますよね。都心部や電車の中、あるいは野外フェスなど人が密集している場所ではネットにつながりにくくなってしまいますが、これは4Gで定められた規格（同時接続できる数は1㎢あたり10万デバイスまで）によるもの。

5Gでは、1㎢あたり100万デバイスまで増えるため、より快適にインターネットが利用できるようになります。

働き方が変わる

大量のデータを世界中にタイムラグなく通信できるため、スムーズで高精細な通信会議を実現。自宅にいながらオフィスにいる感覚で仕事ができたり、出張などの移動時間を効率的に業務に割り当てることができたり、さまざまな分野で働き方が大きく変わると予測されます。

車・運転が変わる

車の運転においても、これまで以上に詳しい情報をリアルタイムで受け取れるようになるため、走行エリア付近で起こった事故なども瞬時に通知し、より最適なルートを提案してくれます。運転以外にも、IoTによってスマホを使わず、カーナビなどでインターネットの音楽配信などが利用できるようになります。自動運転においても5Gの技術が大いに期待されています。

医療が変わる

山村地帯や離島など都市部から離れたエリアでは、生活圏内に病院がなかったり、あっても規模が小さく専門的な治療が受けられないといったケースが見受けられます。こうした医療の問題を解消してくれるのが5Gを活用した遠隔操作です。高精細なリアルタイムな映像伝送技術によって、どこにいても高度な医療を受けることができるようになり、災害時などの救急医療にも活躍が期待されています。

農業が変わる

農業における人手不足や高齢者問題においても5Gの技術は大いに期待されています。農作物を上手に育てるには、長年の経験による知識や技術が必要とされる上、広大な農地を管理するには大変な労力を要します。そこで注目されるのが5Gを活用したスマート農業です。ドローンなどの無人の機材を5Gでつなぐことで、農作物の状態の確認や、肥料散布なども遠隔操作で行えるため、少ない労力で効率的に農作物を管理できるようになります。