5Gの方式と基本アーキテクチャまとめ

5Gに関して、調べたことをまとめました。
アーキテクチャの部分はほんとに基本的なところしか書いていないので、まとまったら日々更新していきます。
6Gは各MNOでどういうロードマップになっているんだろう。。
Wifi6でええんやなかろうか。

# 5Gの方式
5Gには以下の方式がある。
参考:(https://k-tai.watch.impress.co.jp/docs/column/keyword/1235918.html)

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/159589/cc434f2f-6393-c2fd-983c-eb0e1421a39c.png)

## NSA(ノンスタンドアロン方式)
4G LTEのコアネットワーク（EPC）と5Gの基地局（en-gNB）とを組み合わせた構成
この構成は、ネットワーク内のインタフェースが4G LTEで使用されているものをそのまま流用できることから、通信事業者や通信機器ベンダーにとって導入障壁が低いことが特徴。
NSAの5G通信時には、4G LTEと5Gの通信を同時に行う「デュアルコネクティビティ」や、同時に複数の周波数帯での通信を行う「キャリアアグリゲーション」などの技術も使用される。
何もないところだと、LTEの設備から構築しないといけないので高価。
ちらっと聞いたところでは億単位とも。。。。
MNOはやりやすい。

## SA(スタンドアロン方式)
コアネットワークも含めて5Gの新しい技術に基づいたものとなる。
スタンドアローン5G NRは2番目のNRという意味で「Phase2 NR」と呼ばれることもある。
スタンドアローン型の5Gは、4G LTEのコアネットワークに頼らず、コントロールプレーンとユーザープレーンの両方に5Gを利用している。
いろんなネットワーク機器ベンダーが参入している(しようとしている)


# 3GPPについて
3G世代あたりから無線仕様の検討。作成を行う標準化プロジェクトのこと。
アメリカ：ATIS
欧州：ETSI
日本：ARIB、TTC
韓国：TTA
といった世界的な集まり。


# 周波数帯
28GHz帯と4.5GHz帯の2種類があり、すでに28GHz帯については、利用免許申請が可能な状態になっている。

下に示すように、MNOは、割り当てられたうちの28GHz帯のNSA方式で5G対応のネットワークやスマホを出そうとしている。
4.5GHzはドコモが持っているので、ローカル5Gで各ネットワークキャリアが参入しようとしているが、
屋外で使えるかは謎。
いずれにせよ早くとも2021年ごろから。

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/159589/0b04d563-338f-a54d-96c1-9fed8dbafabd.png)


【2020/3/25時点】
ドコモが以下の提供エリアを提示しているが、
見てわかるとおり、ごく一部の施設である。
28GHz帯の透過の悪さや通信距離などそのためのスモールセルの配置などを考慮すると範囲を広げることがコスト的にかなり厳しいと推測される。
NTTドコモ5Gサービス提供エリア一覧：https://www.nttdocomo.co.jp/binary/pdf/area/5g/5g_area.pdf


# 5GコアネットワークとRAN構成
参考:https://k-tai.watch.impress.co.jp/docs/column/keyword/1179021.html
※RAN:Radio Access Network
※CU：Central Unit 集約基地局
※DU:Destributed Unit リモート局
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/159589/54c663e7-1843-2f0e-15eb-11b308aabc5f.png)

左にのNSA方式だとLTEでも用いられているEPC(Evolved Packet Core)を用いている。また、en-gNBというLTEの無線基地局eNodeBを改良したものを用いる。
右のSA方式だとCoreNetwork部分およびgNBという無線基地局が5G専用で作られている。




## O-RANとは
オープンな無線アクセスネットワーク

### 5G以前は。。
LTEでは、携帯電話の基地局に無線の送受信装置のみのを配置し、コントロールする制御部は収容局に集約するというC-RAN(集中型無線アクセスネットワーク、Centralized Radio Access Network)が用いられている。
C-RANでは、集約ノードと分散ノードとの間で、CPRI(Common Public Radio Interface)をフロントの標準仕様としている。しかし、データや制御信号などが、ベンダーによって異なる実装になっているので異なるベンダー機器の組み合わせでネットワークを結ぼうとすると、都度調整する必要が出てくるのでてまがかかる。

### 5Gでは
マルチベンダーのC-RAN構成を実現するために、ドコモやAT&T、チャイナモバイル、ドイツテレコムなどがアライアンスを設立(O-RAN)して、アーキテクチャの仕様の共通化やオープン化が進められている。

## O-RANアライアンスについて
2つの原則を打ち立てている。
### ①オープン
サービスの俊敏性とクラウド規模の経済性をRANにもたらすためオープン化することを目指している。
### ②インテリジェンス
ネットワークは自動運転でなければならず、新しい学習ベースのテクノロジを活用して運用中のネットワーク機能を自動化させる。(よくNTTのHPに載っている工事情報とかああいうのがなくなるイメージ？)

## おまけ 6G
参考:https://businessnetwork.jp/Detail/tabid/65/artid/7143/Default.aspx

※NTTドコモのコンセプトによると、100Gbpsを目指すものらしい。
※空(高度1万km)、海(200海里)、宇宙もスコープにはいっているらしい。
※ネットワークのあらゆる場面でAIを活用するらしい
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/159589/9317803f-9bcd-a421-3903-8e15946f6d08.png)

## おまけ2 sXGP
ローカル5Gの代わりとしても注目されている。
1.9GHz帯
PHSや防災無線などと周波数帯がかぶっているので、停波する恐れあり。(いざというとき使えない)

## おまけ3 Wifi6
規格は「IEEE 802.11ax」
10Gbp/s
セキュリティがあってないようなもの
なので、公衆5Gで大容量、高速でデータをやりとりするなかで、そこからのラスト1マイルという使い方。
もしくは、今と同じように駅やイベント会場などでの不特定多数の多目的用途として使う。
ローカル5GはきちんとしたO-RANなどの規格にも準拠しているので逆に、それらのイベントなどの裏方(監視、機器制御(ドローンとかロボットとかマシンとかカメラとか))に使うというやり方が浸透しそう。