5Gのキーテクノロジー解説
2020/10/4
NECワイヤレスアクセスソリューション事業部
矢作 潤一

1

© NEC Corporation 2020アジェンダ・5Gの概要・5Gのキーテクノロジー

５Gの概要非連続な革新技術＝5G

5© NEC Corporation 2020

5Gの特徴6© NEC Corporation 2020

5Gで期待されるサービス

7© NEC Corporation 2020

5Gにおける既存サービスからの性能要件の拡張

8© NEC Corporation 2020

数字で見る5G9© NEC Corporation 2020

産業構造の変化への戦略的な対応

10© NEC Corporation 2020

５Gのキーテクノロジー

５Ｇの新たな無線技術(5G NR(= New Radio))
サブキャリア間隔

最小送信単位

LTE

15kHz

1ms

NR

15kHz

1ms

30kHz

0.5ms

60kHz

0.25ms120kHz0.125ms

NRの周波数
FR1(Sub 6)

6GHz以下※国内では3.7GHz帯、4.5GHz帯

FR2(ミリ波)

24.25GHz〜52.6GHz※国内では28GHz帯ミリ波の特徴
出典︓総務省資料
http://www.soumu.go.jp/main̲content/000593247.pdf
12© NEC Corporation 2020••

直進性が高い空間伝搬での減衰が大きい

Massive MIMO / ビームフォーミング
多数のアンテナ素子の位相・振幅を調整し、任意の方向にビームを成形。
• 空間多重による周波数利用効率の向上• カバレッジの拡大

Massive MIMOアンテナの一例

https://jpn.nec.com/press/201702/20170227̲01.html
13© NEC Corporation 2020

ビームフォーミングの種類▌アナログビームフォーミング

アンテナ素子

 アナログ(RF)信号に対してアンプ位相/振幅を制御。

移相器
分配/合成回路▌デジタルビームフォーミング

アンテナ素子 デジタル信号に対してアンプ位相/振幅を制御。

周波数変換器
A/DA/DA/D

デジタル信号処理回路
14© NEC Corporation 2020

A/D変換器分散アンテナ技術

https://jpn.nec.com/press/202001/20200124̲01.html
15© NEC Corporation 2020

URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communications)▌5Gの3大要件の1つであり、以下を同時に満たすことが要求される。
32バイト以上のパケットデータ量の99.999%以上の送信成功率
無線区間1ミリ秒（ms）以下の遅延▌URLLCを実現するための技術
mini slot
self contained subframe
configured grant / semi persisitent scheduling
pre-emption
repetition
low coding rate MCS
packet duplication

16© NEC Corporation 2020

遅延を短くする
mini slot
self contained subframe
#0

#1

#2

#3

#4

#5

#6

#7

#8

#9

configured grantsemi persisitent scheduling#10 #11 #12 #13

DLリソース割り当て

1slot = 14symbol
mini slot = 14symbol未満PDSCH

DCI

pre-emption
Best Effort
URLLC

17

© NEC Corporation 2020

制御信号
…

制御信号

PUCCH

ULリソース割り当て…

信頼性を上げる
repetition
制御信号
DLリソース割り当て
制御信号
ULリソース割り当て

low coding rate MCS
冗長ビットを増やす

18© NEC Corporation 2020

packet duplication

5Gの無線アクセスネットワーク• NSA(Non Stand Alone)型 ： 4G(LTE)との併用で動作• SA(Stand Alone)型： 5G(NR)単独で動作
４G EPC５G 5GC

eNB

gNB

４G５G

19

gNB
５G

制御信号
データ

５G 5GC５G 5GC

eNB

gNB

eNB

gNB

４G

５G

４G

５G

UE

UE

UE

UE

option 3(NSA)

option 2(SA)option 7

option 4© NEC Corporation 2020

ネットワーク構成の比較
CNMSC
Iu

EPCSGSN

MME/
SGW

MME/
SGW

S1
Iupc RSASN
CR
NC

EUTRAN

Node B

UMTS

20© NEC Corporation 2020

N4AMF

UPF

X2
eNB

LTE

gNB-CUgNB

X2eNB

N115GCNG

Iur
Iub
UTRAN Iub
Node B

SMF

X2

eNB

Xn

gNB-CUF1
F1 gNB
NG-RANgNB-DU/RU

gNB-DU/RU

5G NR

5G(NR) 基地局の構成
４G

５G
バックホール

バックホールCUBBU

BBU = Baseband Unit

ミッドホール
DU

フロントホール
RRH

21

RRH = Remote RadioHead© NEC Corporation 2020

CU = Central Unit

DU = Distributed Unit
フロントホール

RU

RU = Radio Unit

C/U分離• 4Gでは、Release14で導入されたCUPS(Control and User Plane Separationof EPC nodes)により実現• SGW → SGW-C/SGW-Uに分離• PGW → PGW-C/PGW-Uに分離• 5Gでは、最初からC/U分離を導入
5GC

SMF

AMF

出典︓総務省資料
http://www.soumu.go.jp/main̲content/000593247.pdf
22© NEC Corporation 2020

(Access and Mobility
Management Function)
subscriber認証・
セキュリティ、端末の位置管理(Session ManagementFunction)
セッション管理

UPF(User Plane Function)
ユーザデータのパケット転送

モバイル・エッジ・コンピューティング
MECの特徴• 超低遅延• トラフィックの最適化• 通信コストの削減• セキュリティ• BCP• 端末タスクのオフロード(UX向上)• データ解析などの中間処理の実施

出典︓総務省資料
http://www.soumu.go.jp/main̲content/000593247.pdf
23© NEC Corporation 2020

ネットワークスライシング
単一の物理ネットワークを特性の異なる複数の論理ネットワーク(スライス)に分割※エンドツーエンドのネット
ワークスライスを作るには「5G SA」が必要

出典︓総務省資料
http://www.soumu.go.jp/main̲content/000593247.pdf
24© NEC Corporation 2020

DSS(Dynamic Spectrum Sharing)▌NRと既存LTEを同一周波数帯で共存させる技術
 RE(Resource Element)単位で共有するためには以下が必要

LTE

現在

• LTE用リソースとNR用リソースの衝突回避

周波数• LTE/NRキャリア直交

時間

下り– LTEの下り中心周波数とNRの下り参照周波数を一致させる

固定の比率で割り当て
周波数

上り

NR

– LTEの下り中心周波数と時間NRの下り参照周波数を一致させる– NRの上りキャリアを7.5kHzシフトして送信

LTE

LTE

動的に割り当て
周波数NR時間25© NEC Corporation 2020