第5世代移動通信システム（5G）の主要機能や展望をまとめて解説

2022/1/21

テクノロジー

第5世代移動通信システムの普及が進んでいますが、まだ利用できるエリアは限定的です。今回は、第5世代移動通信システムがどのような性能を持っているのか、移動通信システムの歴史、第5世代移動通信システムの将来展望などについて説明します。

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第5世代移動通信システム（別名、5G）とは

近年の目まぐるしい情報通信技術の発展により、2020年から各大手キャリアで「第5世代移動通信システム（5G)」のサービス提供が開始されました。そもそも5Gは「5th Generation」を省略して表現したもの。従来の第4世代通信システム（4G）に次いで開発された通信規格のことを言います。

しかし、第5世代移動通信システムは、まだ利用できる範囲が限定されており、人々の日常生活に幅広く普及しているとは言えない状況。そのため、「第5世代移動通信システムについてよくわからない」という人はまだ多いようです。そこで今回は、第5世代移動通信システムの主要性能や移動通信システムの歴史、第5世代移動通信システムの将来展望について詳しく説明します。

第5世代移動通信システムの特徴や仕組み

第5世代移動通信システムには、以下の3つの主要性能があります。

●高速・大容量
●低遅延
●多数端末接続

この言葉だけ聞くと、第5世代移動通信システムがどのような性能を持っているかイメージしづらいかもしれません。しかし、それぞれがどのような特徴を持っているかを知っておけば、第5世代移動通信システムの性能の高さを理解できるでしょう。ここからは。第5世代移動通信システムの主要性能について、詳しく説明します。

高速・大容量

1つ目は、高速・大容量であること。

第5世代移動通信システムは、4Gよりも膨大なデータを超高速で通信できます。従来の第4世代移動通信システムの通信速度が100Mbps～1Gbpsであることに対して、第5世代移動通信システムでは理論値でも20Gbpsの通信速度になると言われているのです。これは、第4世代移動通信システムの20～100倍にもなり、第5世代移動通信システムが圧倒的な速度で通信できることをイメージできるでしょう。

さらに、第5世代移動通信システムは、4Kや8Kといった大量のデータ量が必要な通信もスムーズにおこなえるのが特徴。従来は、データを送受信するだけでもかなり時間を要してしまい、うまくストリーミング再生できないというケースが多いです。また、映画のような大容量コンテンツをダウンロードしようと思っても、それなりに時間が必要になってしまいます。第5世代移動通信システムを利用すれば、これらの通信もスムーズにおこなえるため、今まで以上に高品質なコンテンツを気軽に楽しめるようになると期待されているのです。

低遅延

2つ目は、低遅延であること。

第5世代移動通信システムでは、通信遅延が1ミリ秒以下、つまり0.001秒以下になると言われており、限りなくリアルタイムに近い通信ができるとされています。これは第4世代移動通信システムの1/10程度であり、通信遅延によるストレスが少なくなるだけでなく、データ通信への信頼性も高まるようになります。

それだけで低遅延の通信ができると、離れた地域からでも、まるで現地にいるかのような感覚でIoT機器を利用できます。移動の時間や費用を抑えながら遠隔地とのコミュニケーションや機器の操作ができれば、日常生活や経済的な効率性が大幅にアップするでしょう。

多数端末接続

3つ目は、多数端末接続ができること。

第5世代移動通信システムが利用できると、基地局1つあたりが接続できるデバイス数が、1平方キロメートルあたり100万台にもなると言われています。これは、第4世代移動通信システムよりも30～40倍程度とされており、インターネットに接続できるIoT機器が圧倒的に多くなるのです。

すでにインターネットに接続しているIoT機器は、スマートフォンやタブレットなどが多く、パソコンに限定されなくなっています。今後はエアコンや照明器具、テレビや冷蔵庫といった幅広い家電製品もインターネットに接続されると言われていることから、第5世代移動通信システムが普及すれば、さらに生活が便利になるでしょう。また、信号機や標識といった社会インフラも、インターネットに接続されるようになると考えられています。社会全体に第5世代移動通信システムが普及すれば、より暮らしやすい社会を築けるでしょう。

移動通信システムの歴史

第5世代移動通信システムが登場するまでには、さまざまな通信システムの革新が繰り返されてきました。移動通信システムの世代が変わることで時代がどのように変化したのかを知っておけば、移動通信システムについてさらに理解を深めることができるでしょう。

ここからは、移動通信システムの歴史について詳しく説明します。

第1世代移動通信システム

第1世代移動通信システムは、1980年代から普及した通信技術。これまでは、移動通信の手段として自動車から電話をかけることが一般的でした。しかし、1985年に誕生したショルダーホンによって、自動車から離れていても通話ができるようになりました。当時の機種は重量が3kgもあったので、文字通り肩にかけて持ち運びや通話をしていたのが特徴です。

1987年になると、NTTが携帯電話サービスを提供開始しました。重さは900g程度、体積は900ccもありましたが、肩にかけて電話を持ち運ぶ必要性がなくなったのが大きな変化です。

そんな第1世代移動通信システムは、音声を電波に乗る方法に変換して通信するアナログ方式。利用できる機能は音声通話のみで、通信距離や通信品質の悪さが課題となったため、各通信会社はデジタル方式の通信システムを急いで開発するようになりました。

第2世代移動通信システム

第2世代移動通信システムは、1990年代から普及が始まった通信技術。通信方式がアナログからデジタルに変わったのが大きな特徴です。データ通信を手軽におこなえることから、音声通話だけでなく、メール送信やインターネット閲覧もできるようになりました。着信メロディーや着信画面のダウンロード、地図提供サービスやモバイルバンキングといった移動通信をおこなう人に向けたサービスが急速に普及したのも印象的です。

特に人気となったのはNTTドコモが提供する「iモード」。ほかにも、現在のKDDIであるDDIセルラーグループが提供する「EZweb」や現在のソフトバンクであるJ-フォンが提供していた「J-スカイ」も人気を集めました。ただ、通信速度が遅かったり、データ量の重いコンテンツをスムーズに送受信できなかったのが難点。さらに快適に通信できる仕組みづくりが求められたこともあり、高速通信の開発を急ぐようになったのです。

第3世代移動通信システム

第3世代移動通信システムは、2000年代から普及した通信技術。第2世代移動通信システムでは実現できなかったような速度で通信できるようになったため、より大容量のコンテンツが急速に普及したのが特徴的です。その通信速度は最大14Mbpsにもなり、これまで利用していた各種コンテンツがスムーズにダウンロードできるようになっただけでなく、「着うた」などの音声コンテンツもスムーズに利用できるようになりました。

また、第3世代移動通信システムは、これまでは実現できなかった海外での利用を可能にしたことも特徴。国際基準の移動通信システムが普及したことによって、通信技術を利用して世界中の人々とつながれるようになったのも印象的です。

第4世代移動通信システム

2010年代になると、さらなる高速通信を可能にする第4世代移動通信システムが登場しました。これまでは自宅に有線でインターネットを接続しなければ実現できなかった高速通信も、第4世代移動通信システムが登場することによって、移動中に高速通信を利用したコンテンツを楽しめるようになったのです。

特に普及したコンテンツが、ゲームや動画といったデータ容量の多いもの。外出先でもこれらのコンテンツをスムーズに楽しめるようになったので、スマートフォンやタブレットが急速に普及したのです。2010年代後半にかけて基地局の整備が日本全国幅広いエリアに整備されたので、これまでは第4世代移動通信システムの電波が届かなかったようなところでも、快適にインターネットを楽しめるようになりました。

第5世代移動通信システム（5G）導入のメリットや将来展望

今後、第5世代移動通信システムが日本の幅広いエリアに普及すれば、私たちの日常生活や社会システムが大きく変化すると予想されています。たとえば、以下の6つのような例があります。

●多視点からスポーツ観戦を楽しめる
●自動運転で事故や渋滞を減少させられる
●高精細映像を用いた遠隔手術が可能になる
●柔軟な働き方に対応できる環境が整う
●没入感の高いVRやARを楽しめる
●IoT技術がより進化する

第5世代移動通信システムが、これらの場面で具体的にどのように機能するかを知っておけば、移動通信システムの変化に柔軟に対応できるようになるでしょう。ここからは、第5世代移動通信システムの将来展望について、詳しく説明します。

多視点からスポーツ観戦を楽しめる

1つ目は、多視点からスポーツ観戦を楽しめるようになること。

従来の通信技術では、所定のアングルからでしかスポーツ観戦を楽しめませんでした。しかし、第5世代移動通信システムが普及すると、スポーツ会場のさまざまな場所にカメラを設置して、そこからリアルタイムで試合の様子を中継できるようになります。スポーツ選手にカメラを搭載できれば、選手の視点でもスポーツ観戦を楽しめるため、スポーツをさらに臨場感あるものとして体感できるでしょう。

人によっては、試合中ずっと注目していたい選手もいます。第5世代移動通信システムを利用すれば、好みの選手を選ぶことで、その選手の様子を試合中ずっと追いかけることが可能。気になる選手がベンチにいるときにどう過ごしているのか、試合中にボールを持っていないときはどのような行動をしているのか、といったことも把握できるので、オリジナリティあるスポーツ観戦を実現できるでしょう。

自動運転で事故や渋滞を減少させられる

2つ目は、自動運転で事故や渋滞を減少させられること。

自動運転にもさまざまな段階がありますが、第5世代移動通信システムを利用できるソフトウェアを自動車に搭載すれば、より安全な自動運転が可能になると言われています。たとえば、周囲の車の移動状況や距離感をリアルタイムで監視し、危険が迫っているようであれば事前に回避するようにドライバーに通知するといったことが考えられます。周囲の交通状況に応じた最適ルートをリアルタイムで検出できれば、渋滞を減少させるだけでなく、効率的な移動を実現することも可能です。

自動車だけでなく、歩行者のスマートフォンや信号機、標識や橋など、あらゆる機器がリアルタイムで接続すれば、より幅広い角度から安全な交通社会を築けるようになるでしょう。

高精細映像を用いた遠隔手術が可能になる

3つ目は、高精細映像を用いた遠隔手術が可能になること。

第5世代移動通信システムが普及すれば、離れた場所からでもリアルタイムに手術用の機器を操作できるようになります。4Kや8Kといった高精度の映像を見ながら、データ遅延をほとんど感じることなく手術を進められるので、まるで現場で手術をしているかのような感覚で治療を進められるでしょう。

また、第5世代移動通信システムを活用すれば、モニターには患者情報や手術の手順、過去の症例をAIで分析した結果などをリアルタイムで表示することも可能になります。手術中のリスクを最小限に抑えて治療を進められるので、より安全な医療技術が発展するでしょう

柔軟な働き方に対応できる環境が整う

4つ目は、柔軟な働き方に対応できる環境が整うこと。

近年求められている働き方改革の推進も、第5世代移動通信システムが普及すればさらにスムーズに進むと言われています。たとえば、リアルタイムの通信によって、オンライン会議がまるで対面しているかのように進められたり、社内データと連携させながら自宅で作業できたりするといったことが想定されます。

出社することなく自宅で勤務できれば、育児や介護などで自宅を離れられないという人でも、空き時間を利用して生産性の高い仕事をすることができるでしょう。

没入感の高いVRやARを楽しめる

5つ目は、没入感の高いVRやARを楽しめること。

VRやARは従来の通信技術でも利用されていますが、第5世代移動通信システムが普及することによって大幅にコンテンツの質が高まると言われています。たとえば、コンサート会場やスタジアムに足を運んだかのような感覚でエンターテイメントを楽しんだり、目の前のテーブルにスタジアムが表示されて、すべての選手の動きをボードゲームをしているかのように俯瞰できるといったことが考えられます。

より没入感の高いコンテンツを楽しむことによって、毎日の暮らしがさらに充実したものになるでしょう。

IoT技術がより進化する

6つ目は、IoT技術がより進化すること。

身の回りのさまざまな「モノ」がインターネットに接続することを表すIoTは、現在でもスマートフォンやタブレットを代表として普及が進んでいます。しかし、第5世代移動通信システムが一般化すれば、インターネットに接続できるモノはさらに増えるといわれているのです。

たとえば、家庭内のプランターの土の状況や苗の生育状況をスマートフォンでリアルタイムに把握したり、居室内の温度や湿度の変化をスマートフォンで把握しながら空調を調節するといったことが可能になります。ビジネスにおいても、リアルタイムで在庫管理をしたり、顧客のニーズを把握して柔軟に運営方法を変化させられるので、より効率的に売上を出せるようになるでしょう。

第5世代移動通信システム（5G）の課題とデメリット

さまざまなメリットが叫ばれる第5世代移動通信システム（5G）ですが、課題やデメリットはないのでしょうか？　現在、指摘されている問題点について、解説します。

インフラ整備が構築できていない

現在、主流の4Gは基地局の整備が進み、全国津々浦々で4Gの高速通信が利用できる環境が整っています。同様に5Gの通信網を全国で利用するためには、改めて専用の設備を設置する必要があります。4Gの設備をそのまま流用することはできません。したがって、5Gの通信網が整備されるまでは、利用できる地域が限られ、どこでも利用できる環境にはありません。利用者の多い、都市部から準備、環境が整っていくため、全国的に利用できるようになるまでには、まだ時間がかかることが予想されます。

第5世代移動通信システム（5G）に対応する端末が少ない

第5世代移動通信システム（5G）を利用するためには、対応する専用の端末を手に入れる必要があります。そのため、まだ利用できる端末が少ないのがデメリットです。とくに年々、スマホの価格は高騰しており、最新モデルが登場しても、すぐに買い換える人は少なくなっています。利用者が少なければ、5Gに関連するビジネスも盛り上がりません。せっかく登場した5Gですが、その通信速度の速さや遅延の少なさといったメリットを最大限に享受できるサービスやコンテンツが十分に出揃うまでには、まだ時間がかかると言えます。

セキュリティリスクが懸念されている

米・アイオワ大学とパデュー大学の研究チームは、4Gが持っていた①端末の位置が特定されやすい　②通話やショートメールが傍受しやすい　といったセキュリティの脆弱性を5Gは克服できていないと指摘しています。この指摘に異議を唱える研究者もおり、また総務省でも5Gのセキュリティ対策を検討していると言われているため、将来解消される見込みはあります。ただ現時点でセキュリティへの懸念があることは知っておくべきでしょう。

第5世代移動通信システムの普及と発展に期待しよう

ここでは、第5世代移動通信システムがどのような性能を持っているのか、移動通信システムがどのような歴史を歩んできたのか、第5世代移動通信システムの将来展望について説明しました。

第5世代移動通信システムが社会の幅広いエリアに普及するまでにはしばらく時間がかかりそうですが、新しい移動通信システムが私たちの日常生活にどのような影響を及ぼすかを事前にイメージしておくことは大切です。ここで説明した内容を参考にして、時代の変化に適応できるような知識を身につけておきましょう。