5G

Beyond「次世代サイバーインフラ/Beyond5Gに向けた研究開発」
TELEC講演会2021

2021/6/24
東京大学

総長特任補佐東京大学工学系研究科教授

中尾彰宏
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中尾彰宏
• 東京大学総長特任補佐• 東京大学大学院工学系研究科教授• 学術会議連携会員(2020-)• Beyond5G推進コンソーシアム・国際委員会委員長• 第5世代モバイル推進フォーラム(5GMF)
ネットワーク委員会委員長• スペースICT推進フォーラム
5G/Beyond5G連携技術分科会主査• 総務省 地域情報化アドバイザー• 総務省 総合通信基盤局 電気通信市場検証会議委員• Broadband Association 理事・ Local5G普及研究会 委員長 東京大学理学部物理学科卒• 株式会社FLARE NETWORKS 取締役・最高技術顧問© 2020 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

東京大学大学院工学系研究科情報工学専攻修士修了
Princeton University, Computer Science, Ph.D.
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https://b5g.jp
https://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01kiban14_02000484.html

3Beyond 5G推進体制
Beyond 5G推進コンソーシアム

既存
連携

総会

第５世代モバイル推進フォーラム（5GMF）※相互に特別会員として入会。

企画・戦略委員会

国際委員会

Beyond 5G推進に向けた総合的な戦略の検討
Beyond 5G白書の作成

連携

Beyond 5G推進に向けた国際動向把握
我が国の取組状況の国際的な発信※知財取得や国際標準化を戦略的に推進。

〇会費無料
一般会員

個人会員

• 民間企業（通信事業者・ベンダー・観光・経済・金融・物流 等）• 研究機関 等

・大学教授

連携・アライアンス締結を目指す

特別会員

等

連携

・関係省庁 ・5GMF
・公的機関（地方公共団体等）

Beyond 5G新経営
戦略センター等

Beyond 5G R&D推進プラットフォーム※テストベッドの構築や研究開発支援を通じて官民の研究開発を推進。

支援

Beyond 5G推進タスクフォース
国内外の類似活動

国内外の学会・教育機関

総務省内関係部局で構成
Beyond 5G推進コンソーシアムの活動を支援

出典：B5G推進コンソーシアム総会資料より

4

出典：総務省Beyond5G戦略懇談会資料より

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総務省資料

出典：B5G推進コンソーシアム総会資料より

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B5G推進コンソーシアムとフィンランド6G Flagshipと連携協定を締結(2021/6/8)

https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUA0717D0X00C21A6000000/

https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUC075AL0X00C21A6000000

76G Flagshipとの連携協定(MoU)の理由
・6Gの実現に世界の「司令塔」として「旗艦」の役割を果たすプロジェクト, 日本が参考にするべきポイントが多い
・目的は以下の3つであるが、日本にはどれも必要なものばかりである(1) 5Gの成功のための産業支援、(2) 6Gを実現する基盤技術の開発、(3) 未来社会に向けたDXの加速
・世界経済に与えるインパクトとして以下の4つが掲げられている。特にテストベッドの果たす役割が大きい。
(1) 5Gのもつポテンシャルを更に拡張し経済の発展の駆動力とする(2) スタートアップ（起業）の推進、そして、起業の苗床としてのテストベッド(5GTN)の整備(3) 専門家の人材育成 DXのトレーニングの場としてテストベッドを活用(4) R&Dの成果を迅速に市場に投入する Time-to-Marketの短縮を実現するエコシステムの形成
・「技術の輸出」という出る方向だけではなく、「最新の技術をもった人材をプロジェクト内に取り込み、テストベッドでの実証に取り込む」という世界から人材の流入を狙う 「双方向性のグローバル化」
ホワイトペーパーは12本出しているが、国内の知見だけではなく国外の知見を取り入れたものになっている
つまり、グローバル化が双方向性で進展している。これも日本に必要な視点
8

総務省資料

出典：B5G推進コンソーシアム総会資料より

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NTT（図・写真の再利用許諾済み）

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NICT ネットワーク仮想化委託研究(2011-2014) PI：中尾彰宏
Clean Slate Design of the Internet

主要な成果• 情報通信基盤に「仮想化」という概念を定義し国内外に学術分野を確立• 産学連携で諸外国と対等に渡り合える「仮想化技術」（SDN/NFV)の素地を形成• 国際標準化に貢献
ITU勧告 SG13 (Y.3000-)• 「新世代」のネットワークにおける産学官連携のモデルケースの確立© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

11参考：総務省：Beyond 5G研究開発促進事業
令和2年度第3次補正予算(案):499.7億円(競争的資金300.0億円、共用研究施設・設備199.7億円)

https://www.soumu.go.jp/main_content/000724306.pdf

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スマートフォンや基地局等の通信インフラ設備におけるシェア構造の変化
スマートフォンメーカ 及び 基地局ベンダーに関する世界シェア
2009年

2019年

Blackberry
15.5%

スマートフォンメーカシェア（販売台数）

Others 52.1%

219百万台11.4%

LG TCL-Alcatel
ZTE

Motorola
0.6%
vivo
2.7%
7.6%

Apple2.4%
5.0%
HTC
0.5% 3.2% 3.2%
Sony
2.3%
2.7%
Samsung
1.7%

Oppo 8.0%

XiaomiNEC
35.3%
Fujitsu
1.3% 0.9% 0.4%
Samsung462.8億ドル

基地局
ベンダーシェア
（出荷⾦額）

ZTE

1,387百万台

8.9%

Ericsson

17.3%

Fujitsu
NEC Others

Huawei※基地局定義 マクロセル基地局

17.2%
Nokia

2.1%

10.3%
0.7%
ZTE
0.3%
10.7%

Huawei30.8%

364.4億ドル

9.2%

12.8%

HuaweiAppleSamsung

22.8%

21.2%

14.1%

Motorola
LG Fujitsu
Sharp NECOthers

Samsung

2.4%
1.0%

19.9%
Nokia

24.8%
Ericsson
出所）Informa出典：B5G推進コンソーシアム総会資料より

構成部品では日本企業が世界トップシェアを確保している
電子部品の概要と世界シェア
対象項目

対象品目
チップ積層セラミックコンデンサ（MLCC）（出荷数量ベース）

概要

電子回路の中で電圧を制御する部品（出荷数量ベース）

無線信号の中から必要な周波数だけを取り出すフィルタ

セラミック発振子（出荷数量ベース）

デジタル回路のクロック信号源等に使用

無線LANモジュール（出荷数量ベース）

携帯端末等につける無線LANモジュール

Bluetoothモジュール（出荷数量ベース）

携帯端末等に付けるモジュール

インダクタ（出荷数量ベース）

高周波回路全般で使用

カメラ・アクチュエーター（出荷数量ベース）

カメラのオートフォーカスや手振れ補正用に使用

CMOSイメージセンサ（出荷数量ベース）

スマートフォンのカメラ等で使用

無線通信デバイス関連

通信用計測機器（LTE）

正常に通信が行われているか計測する機器

半導体・基板構成部品関連

フォトレジスト（出荷数量ベース）

半導体製造工程の1つであるリソグラ
フィープロセスに用いられる材料

表面波（SAW）フィルタ

世界シェア123

村田製作所

Samsung EM（韓）

太陽誘電

約40%

約20%

10~15%

村田製作所

Qualcomm（米）50%以上

30~35%

村田製作所
75%
村田製作所

USI（中）

TDK

50~60%

スマートフォン関連出所）IDC・楽天証券等各種レポートより作成

村田製作所

アルプスアルパイン

50%
TDK

村田製作所

太陽誘電

ミネべアミツミTDKSONYSamsung（韓）OmniVision (米)

50%

24%

14%

アンリツ

Keysight
Technologies (米)Rohde & Schwarz
（欧）

JSR

東京応化工業

信越化学

27%

24%

17%

25~30%
アルプスアルパイン
70~80%

出典：B5G推進コンソーシアム総会資料より

フィンランドのB5Gの動向
多くの情報が集約されており、世界的に見ても取組みレベルが最も進んでいる
産学官連携の動向• 6G Flagshipプロジェクト （2019年1月に6Genesisプロジェクトを立ち上げ）• 国際会議6G Wireless Summitをすでに2度主催（2019年3月、2020年3月）• 2020年3月の第2回会合の結果をもとに、12編のWhite Paperがリリースされている。
R&D予算• Academy of Finlandによってスタートした6Genesisは、国家研究資金プロジェクトに指定されており、2019〜2026年までの8年間で€250M（約317億円）の投資が予定されている。
B5G戦略の狙い• 5G Test Network Finland（5GTNF）でのビジネスインキュベーションを足場にして、6Gに取り組む• 全体感を見失わないためにも他国を積極的に巻き込み、情報を集約させ、6Gビジネスをリードする狙い• Beyond 5G（6G）に対する国家戦略とそれに沿った産学官連携ならびに他国との連携といった取組みについては、現時点ではフィンランドが世界で最も進んでいる国と評価できる© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

出典：B5G推進コンソーシアム総会資料より

米国のB5G動向
純粋な研究開発だけでなく対中国という観点でも世界に与える影響力が強い
産学官連携の動向①国防省傘下DARPAの研究開発②NSF（National Science Foundation）の研究開発支援③FCCのTHz帯に関する制度的支援④5G戦略法の成立国際会議6G Symposiumの開催。
⑤Next G Allianceの立ち上げ

PAWR Project

R&D予算• ①のJUMPの6センター全体で5年間で約2億米ドル• ②ではNSFと民間合わせて1億米ドル規模の投資を行う予定• バイデン大統領は選挙期間中の公約で、5Gをはじめとする先端･新興技術の研究開発に4年間で3,000億ドル投資すると宣言
B5G戦略の狙い• 5Gの標準化およびネットワーク機器ビジネスでは中国勢の後塵を拝し、国家安全保障上でのリスクを抱える結果となった• 中国勢を排除しつつ、半導体〜IoT〜GAFAでのクラウドビジネス覇権の獲得を狙う© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

出典：B5G推進コンソーシアム総会資料より

諸外国におけるBeyond 5Gに関する白書の分析• 諸外国にて発行されている白書における技術への言及状況• 白書にて言及されることと、当該国の持つ強みは必ずしも一致しないことに留意求められる機能カテゴリ※１

超高速・大容量超低遅延諸外国の白書における技術への言及状況（フィンランド、欧州、中国、韓国発行の主要な白書における記載に基づく）• ミリ波Thz、mMIMO高度化、信号波形変調符号化については調査した全ての白書において言及されている。
• メタマテリアル研究やIAB（無線アクセスバックホール統合伝送）については、一部に留まる。
• ネットワークコンピューティングについては多くの白書にて言及されている。
• 伝送メディア変換技術や高精度時刻同期については我が国以外では言及されていない。

超多数同時接続• 「超高速・大容量」と同様、mMIMO高度化の記載が中心となっている。
• ガラスアンテナ技術などはフィンランドの白書で言及されている。

超低消費電力• 光・電子融合技術やゼロエネルギーデバイス（無線給電）などはフィンランド・中国の白書で言及されている。
• 今後は本カテゴリ単体ではなく、SDGsに関する取組の一環としての記載が増えるものと想定される。

超安全・信頼性• 量子暗号技術については、欧州（独、英）の白書にて言及があるものの、従来認識されていなかった技術領域などの言及はなく、特定の国で突出した言及はされていない。

自律性
拡張性• 仮想化技術やディスアグリゲーション技術に関してはフィンランド、欧州（伊）、韓国の白書で言及されている。
• フィンランドの白書では、上記2技術の上位概念として、RANやコアネットワークの融合技術にも言及がある。
• 統合型モビリティ運用技術はほぼ全ての白書にて言及されている他、周波数共用や光センシングについての言及も多くの白書で言及が認められる。
• フィンランドの白書ではドローンを含むロボティクスとの連携などについても言及されている。
※１）Beyond 5G推進戦略（令和２年・総務省）「Beyond 5Gに求められる機能」における技術分類に基づく
情報出所）古賀総研

諸外国の白書発行状況に関する調査

出典：B5G推進コンソーシアム総会資料より

B5GのR&Dにおける公共財としての大学の役割
過去の実績
2011-2014 NICT委託研究【新世代ネットワーク】
ネットワーク仮想化・スライス技術を産学連携6社で推進

1. 新世代の情報通信技術の先導的研究

過去の実績

2. 学術界の繋がりを活用する国際連携2016­2019 総務省委託研究【5GPagoda】
5Gスライシング技術を日欧連携産学11社で推進
現在進行中

3. 未来社会協創を実現する若手人材育成

東京大学・連携研究機構

4. 情報通信の迅速な革新推進のための民主化アプローチ
5. キャンパス・テストベッドによる新技術の苗床© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

現在進行中
Local5Gの実証
Local6Gからの6G

構想・予定
B5G基金を活用する研究成果のキャンパス展開

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次世代サイバーインフラ連携研究機構

https://cyber.nakao-lab.org

2021/4/1 設立

サイバー空間を現実世界（フィジカル空間）と一体化させる知識集約型社会のバックボーンとして中核的な役割を担う5G/Beyond5Gをはじめとする次世代サイバーインフラ実現のための連携研究に取り組む。多様な観点から本学の総合知を活かし、技術の研究開発だけではなく、カーボンニュートラル・グリーンリカバリーなどの地球環境へ配慮、誰も取り残すことのない包摂性と高度な倫理と技術の社会受容性・合意形成の考慮を含む横断的アプローチで次世代サイバーインフラの構築を加速し我が国の国際連携・産学官民連携を牽引するフラッグシップとなる組織を目指す 大型国家プロジェクト 5件 受託 ・ B5G基金にも新たな研究開発提案を申請
⼯学系研究科
先端技術研究基礎技術研究情報理⼯学系
研究科
情報理工学研究

情報基盤センター
情報基盤技術研究

研究領域1

大容量・低遅延・多数接続（光無線・高周波数・高精度同期）

研究領域2

低消費電力化(半導体・デバイス）・セキュリティ・量子情報

研究領域3

自律性・柔軟性（ソフトウェア化, 機械学習）

研究領域4

未開拓領域(宇宙・衛星HAPS通信/海洋・海中通信）

空間情報科学研究センター
空間情報応用

研究領域5
研究領域6

先端科学技術研究センター
先端技術応用

⽣産技術
研究所
価値創造応用

新領域創成科学研究科
人間環境応用5G/B5G ユースケース・課題抽出・地域創生

未来ビジョン
研究センター
データガバナンス・情報戦略© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

理学系研究科

法学政治学
研究科
情報法・規制・倫理

公共政策学
連携研究部
情報経済政策

情報戦略・情報倫理・政策・データガバナンス

情報学環
学際情報学研究19

次世代サイバーインフライニシアティブ

https://www.u-tokyo.ac.jp/adm/fsi/ja/index.html

未来社会協創推進本部

2017年7月、東京大学は、総長を本部長とする「未来社会協創推進本部」を設置しました。 その目的は、東京大学憲章に示した「世界の公共性に奉仕する大学」としての使命を踏まえ、地球と人類社会の未来への貢献に向けた協創を効果的に推進することです。

次世代サイバーインフライニシアティブ
登録プロジェクト

Chair: Akihiro Nakao© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

https://www.u-tokyo.ac.jp/adm/fsi/ja/projects/cyber/20

Satellite Communication System :R&D of Satellite and 5G/Beyond5G (2020- NICT+UTokyo）
衛星通信ネットワーク区間の遅延（約 500msec）や、衛星通信と地上網との伝送速度差（約 100 倍）、衛星通信と地上網（5G、IoT 等） との通信プロトコル等の大幅な違いにより、 衛星通信と地上網との連接における TCP/IP 通信における実効伝送速度の低下や、エンド to エンドの適切な通信が出来ない点が課題
CUPS：Control and User Plane
Separation(制御信号/ユーザ信号分離）

5G機能ブロック細分化

HTS
NSSF

制御信号
Network Function
Virtualization(NFV）
によりネットワーク処理
機能実装

NEF

AUSF

ユーザ信号

PCF

NRF

AMF

UDM

AF

SMF

ビーム制御

5G UE
5G端末

I-UPF
gNB

Ø QoS制御Ø コーデック（データ圧縮等）
Ø プロトコル変換
Ø キャッシュ

5G基地局
低遅延サービス

UPF
MEC

UPF

地上広域ネットワーク

リソース要求衛星NOC
ビーム・リソース情報

５Gオーケストレータによるスライス管理制御（ネットワークスライシング）

MEC: Multi-access Edge Computing

衛星−地上系連携接続の提案構成

HTSと5Gの両者の柔軟なシステム技術の融合により技術課題が解決され、多様なサービスの高効率なネットワーク収容により経済性の高いシステムが可能となる© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

Press Release 2021/4/26

国内初、静止衛星とローカル5Gとの接続による映像伝送実験
国立大学法人東京大学（（所在地：東京都文京区、総長：藤井 輝夫）大学院工学系研究科 中尾研究室（教授：中尾彰宏）、以下 東京大学）、日本無線株式会社（本社：東京都中野区、 代表取締役社長：小洗 健、以下 JRC）並びにスカパーＪＳＡＴ株式会社（本社：東京都港区、 代表取締役 執行役員社長：米倉 英一、以下 スカパーＪＳＡＴ）は2021年3月16日、静止衛星とローカル5Gを接続する共同実証実験を行い、国内で初めてローカル5Gと衛星回線の統合ネットワークにおける映像伝送に成功致しました。
本実験は、国立研究開発法人情報通信研究機構（本部：東京都小金井市、理事長：徳田 英幸）が実施する『研究開発課
題：Beyond 5G における衛星-地上統合技術の研究開発』に係る研究 開発委託事業の一環として実施されました。

© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

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『Beyond 5Gにおける衛星-地上統合技術の研究開発』を受託

2020年11月2日報道発表

・衛星通信連携のためローカル5Gバックホール連携接続の研究開発
東京大学中尾研究室で研究開発している SDN/NFV、ネットワークスライシング
及び統合的なネットワーク管理技術を活用し、Beyond 5Gにおいてローカル5Gのトラフィックを衛星地上接続のバックホールで効率的にネットワーク収容する技術の確立を目標とします。
23© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

6GはLocal6Gから始まる
通常の進化

公衆網

6G

5G
課題ドリブン

自営網

共通仕様

Local6G

Local5G
現場発の進化

「現場発の仕様が革新を起こす」
価格破壊・自営網展開キット (L5G-IAB; Local 5G-In A Box)
低消費電力基地局（半導体開発）
衛星Local5G通信
アプリケーションスライシング
カスタムセキュリティ
AIによる運用自動化
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Local5G Federation Roamingまとめ：5GからBeyond5G/6Gに向けた情報通信の進化• 人間の基本的な社会活動は相互のコミュニケーションに支えられている。
• 日常生活の平時はもちろんのこと、被災時や緊急時の有事における１ビットのデータ（安否確認）通信であっても情報通信の重要性は疑う余地がない• コロナ禍でさらに情報通信の果たす役割の重要性は疑う余地がなくなっている• 万物を繋ぐコミュニケーションを完全にするために、ありとあらゆる技術を駆使して、未開拓領域の情報通信を一つでも多く可能とする研究を推進すべき• 民主的R&Dの重要性• 双方向性のグローバル化と「個人の繋がり」からの国際連携を推進すべき© 2021 Akihiro NAKAO, All Rights Reserved.

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