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５Ｇでどう変わる・・・!?
その１

2019.09

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５Ｇでどう変わる!?
2019年は５Ｇ（第5世代移動通信）元年の年となった。と言っても、現場で実際にそのビジネスに関わっていない者（筆者）にとっては全くピンとこない。トランプ大統領がファーウェイ社製品の購入を禁じたニュースから、ファーウェイ社が５Ｇ基地局を世界中に設置していることを知った。それから５Ｇについて関心を持つようになった人も多いのではないだろうか。もっとも、アクセンチュアの調査では、顧客へのサービス競争力強化に「５Ｇ」が貢献すると答えたエ
グゼクティブが7割を超える反面、まだまだ多くのエグゼクティブが「５Ｇ」のもたらす破壊的なイノベーションのイメージができておらず、その理由が新しいテクノロジーに関する知識不足にあると答えている。
今月のレポートは私の素朴な疑問「５Ｇでどう変わる・・・？」をまとめてみた。少しでもイメージが沸くといいのだが・・＜移動通信の変遷＞
まずこれまでの変遷を見てみましょう。
１Ｇ ： 音声を電波に乗せられる信号に変換して伝送するアナログ方式であった。
まず始めは1979年に商用化された自動車電話。当時移動中に電話できるということで用もないのに利用した記憶がある。当時の1ヶ月の基本料金は3万円、通話料金は3分で280円であった。
そして、80年代に持ち運びのできる「携帯電話」のサービスが始まった。今見ると実に滑稽な大きさである。「ショルダーホン」と呼ばれ、車外でも使用できる自動車電話という位置づけで、重量も約3kgと重かったため、携帯時はショルダーバッグのように肩にかけて持ち出す必要があった。
２Ｇ ： 90年代にデジタル方式の移動通信システム音声だけでなくデータ通信の実装が容易になり、携帯電話はメールをはじめとするデータ通信サービスを利用できるようになった。99年にＮＴＴドコモの「iモード」がリリースされた。
３Ｇ ： 2001年に初めて国際標準が定められる。携帯電話が海外でも使用できるようになる。
NTTドコモから発売された「FOMA」は３G商用サービスとして世界初のものであった。
2008年には、ソフトバンクから国内初のiPhoneである「iPhone３G」がリリースされ、端末の性能向上やサービスの充実とともに、移動通信システムの継続的な進化が図られた。

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５Ｇでどう変わる!?
４G ： 2012年に次世代通信方式が標準化され、LTE（Long Term Evolusion）として提供され、今に至る。
従来の通信規格よりも圧倒的に速度が速く、たくさんのデータを一度に送受信できるのが特徴。速度は３Gの約5倍動画も見放題になって。クラウドサービスの提供によって容量も格段に大きくなっている。
そして、５Gである。
LTEが出てきたときは、「圧倒的に速度が速くなって」と驚きを持って登場し、スマホ世界を創り上げてきた。
しかし、４Gから10年もたたないうちに５Gが実現、発展しようとしている。
５Gは圧倒的という言葉では言い表せない革新的技術である。
ここで５Gの特徴をまとめてみよう＜５Gの特徴＞高速大容量（eMBB：enhanced Mobile Broadband） 現行LTEの100倍4Gの通信速度50Mbps～1Gbpsに対し、5Gでは10～20Gbpsにまで速度が向上。最大100Gbpsにまで到達する見込みである。
ﾕｰｻﾞｰ体感伝送速度が４Gの100倍、1秒間に通過できる容量が４Gの1000倍になることで、４Kや８Kなどの超高画質が非常に快適に視聴可能になり、DVD1枚のデータを数秒でダウンロードできるようになる。
超信頼・低遅延（URLLC：Ultra Reliable and Low Latency Communication） 現行LTEの1/10
通信速度が向上すれば、送信と受信を繰り返すときに生じる遅延も短くなる。4Gでは10ミリ秒（0.01秒）ほどの遅延があるが、5Gではこれが約1ミリ秒（0.001秒）にまで短縮される。
遅延が短くなればデータをリアルタイムで送受信できるようになるため、音や画像のズレも減らすことができ、また、ロボットの遠隔操作等もよりスムーズに行うことができるようになる。
この遅延については、スマートフォンの利用シーンではさほど気になるものではないが、移動通信システムで制御して自動運転している車を利用するシーンを想定すると、突然の飛び出しに反応できないなど、致命的な事態を招く可能性がある。
多数同時接続（mMTC：massive Machine Tyape Communication） 現行LTEの100倍
IoTの普及に伴って、ワイヤレス通信を利用する機器が増えているが、電子機器同士の同時接続にも5Gは大いに役立つ。
5Gを使えば同時接続可能な機器の数が増えるので、4Gや3Gでは対応できない膨大な数の機器を同時に接続できるようになる。
「高速大容量」は移動通信システムとして進化であるが、「超信頼・低遅延」と「多数同時接続」については５G独特の技術要件であり、新たな付加価値と言える。

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＜運用面から見た５Gの進化＞
５Gは運用面いおいても技術進化が織り込まれている。３Gでは通話用の回線交換方式とデータ通信用のパケット交換方式が混在していたが、４G／LTEになってすべての通信がパケット交換が行われるようになり、通信がフルIP化した。その結果帯域全体における流量に応じた最適化が行いやすくなった。
５Gではさらに、ネットワーク機器の機能を仮想化（＊）するNFV（Network Function Virtualization）や仮想ネットワークを構築・制御するSDN（Software Defined Network）の技術を取り込み、より柔軟なネットワークサービスを提供できるようになる。通信帯域をネットワーク仮想化技術によって通信の目的や種類に応じて分割（スライス）し、個別の運用ができる「ネットワークスライシング」の実現が目指されている。
仮想化とは、ソフトウェアによって複数のハードウェアを統合し、自由なスペックでハードウェアを再現する技術で、限られた数量の物理リソース（CPU、メモリ、ハードディスク、ネットワーク等）を、実際の数量以上のリソース（論理リソース）が稼働しているかのように見せかけること。
もう少し簡単に言うと、ソフトウェアを使って「無いものを有るように」見せかけたり、「1つのものを複数に、または複数のものを一つに」見せかけたり、さらには「複数のものをまとめたあとで好きな数/量に切り分け」たりすること。
例えば、少数のスイッチとケーブルでサーバーを繋いだ単純なネットワーク環境のうえで、仮想的なケーブルやスイッチ、ルーターなどを配置して、きめ細かなネットワークを実現できる。

NFV (Network Function Virtualization)
直訳のとおり、ネットワークにおける特定の「機能」を仮想化するアプローチ。
例えば「不要な通信の特定と遮断」というファイアウォールの機能や、「サーバーやネットワークへの負荷の分散」というロードバランサの機能などを、(例外もありますが多くの場合) 仮想マシンにソフトウェアとして入れたうえで、システム上の然るべきポイントへ、然るべき数、柔軟に配置するという手法。従来であればわざわざ専用の機器を物理的に調達していたところを、多少のパラメーターの指定だけして仮想マシンを作成するだけで済むので、作業工数は劇的に減る。
SDN (Software Defined Network)
日本語に訳した時の「ソフトウェアで定義されたネットワーク」という意味そのままに、ソフトウェアによってどんなネットワークにするかを定める手法である。
従来のように、機器やケーブルなど「物理的なものをどう繋ぐか」でネットワークを構成することはせず、各機器の中のソフトウェアによって、通信がどこをどう通るかを制御しようという考え方である。このSDNこそが、ネットワーク仮想化と呼ばれる技術領域の中核を成す考え方のひとつ。

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このような運用面から見た特徴は、ネットワークの柔軟性の向上による「フレキシブルネットワーク化」による恩恵を受けられることが企業にとっては非常に重要になる。
５Gでは、これまでの３G、４G／LTEと異なり、一般企業が携帯電話キャリアに頼らず自前でプライベートな基地局・無線ネットワークを構築する「ローカル５G」が想定されている。WiFiと比較して信頼性の高い携帯通信技術を、携帯電話の事業免許を持たない一般事業会社が、自営の社内ネットワーク構築に利用可能となる。

５Ｇとは、４Ｇを発展させた「超高速」だけでなく、「多数接続」、「超低遅延」といった 新たな機能を持つ次世代の移動通信システム
・「多数接続」⇒ 家電、クルマなど、身の回りのあらゆる機器（モノ）がつながる
・「超低遅延」 ⇒ 遠隔地にいてもロボット等の操作をスムーズに行うことができる

出所：総務省「新世代モバイル通信システム委員会報告（案）」 2018.6
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＜日本の現状＞マッキンゼー調査より
日本は依然として世界で最も進んだ通信インフラシステムを誇る国のひとつであることは疑いない。通信事業者の財務状況は健全であり、ネットワークインフラは可用性の面では世界最高の部類に入り、LTEネットワークにアクセス可能な人口は全体の93％に達している。
しかしながら、将来にわたる日本の関連産業群のグローバルでの競争力の維持、公共部門における最高水準のサービスの確立、という観点からは、独自の技術革新、進化を遂げた日本のモバイルネットワークのエコシステムにも綻びが見え始めている。足元では、都市の高い人口密度とモバイル普及率により、ネットワークの容量不足とそれに伴う利用の制約という課題が見え始めている。また、日本独自の規格に合わせてきたエコシステム全体が脆弱になりつつある。
今回、日本の通信業界の幹部52名を対象にマッキンゼーが実施した調査からも、業界幹部の間でネットワークインフラ、エコシステムの潜在的な課題認識が浮かび上がってきていることが分かる( サーベイ1)

容量不足と利用の制約
日本は、過去20年間インフラに多額の投資を行ってきた。その結果、日本のネットワークは世界で最も密な部類に属し、一般的に高水準のカバレッジを誇っている。しかし、人口密度が高い都市での需要の増大によって、ピーク時を中心に接続スピードが圧迫されている。前述した日本の通信業界幹部対象のサーベイによると、回答者の半数以上が、現在のネットワークが抱える主な問題点はピーク時の低スピードまたは全般的な低スピードのいずれかと考えている( サーベイ2)。
実際に国際的なスピードのベンチマークでは、日本の平均的なネットワークのスピードは他の世界のリーダー国（韓国など）よりも遅く、韓国など他の人口密度が高い国よりも劣ることが判っている。
モバイルデータトラヒックの右肩上がりの増加によって、ネットワークは将来さらに圧迫されることが予想される。

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５Ｇでどう変わる!?

日本のデータトラフィックは一貫して年率30%近く増加してきた。（右の図）
その要因は高品質の動画の需要が多いことがあげられる。
この伸びに対応するためにはかなりの容量追加が必要であり、５Ｇへの期待が大きくなっている。

今後予想されるデータトラフィックの伸長を考慮すると、ネットワークの5G への進化は不可避と言える。
5Gのインフラでは4Gよりも低コストでのデータ通信が可能となる。
実際に、多々ある5G のメリットの中でも、日本の通信業界の幹部は、新たなユースケースや追加収益源など以上に、スピードと容量の拡大に期待を置いている(右の図)

次世代ネットワークによる性能の改善とユースケースの増加は、通信セクターだけでなく、他の多くの産業や日本社会全体にとっても極めて重要である。
通信セクター以外の多くの産業の成功も、最前線にあるモバイルネットワークに左右される。企業がイノベーションで優位を保つためには、世界的に競争力のあるインフラを梃子に将来の製品・サービスを作り出すことが必要である。コネクティビティが社会に定着するにつれ、モバイルネットワークは産業プレーヤーが製品やサービスの基盤とする必須のインフラになる。5G による恩恵が大きいと考えらえる自動車やロボットなどの産業にとっては、その意味合いは特に大きい(右の図)。日本は依然として自動車・ハイテク産業などからの付加価値への依存度が高く、その成功は日本の経済全体にも影響を及ぼす。

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また、日本政府と社会全体にも多大なメリットがある。高齢化が進み人口構成が課題を抱える中で、日本がそれによる経済的な影響を軽減し、国民の生活の質を維持するための鍵を握るのは、公共サービスの生産性の向上と効率的な医療である。現在、日本では60歳以上の人口が全体の31％を占めるのに対し、中国では13％、米国では18%にとどまっている(下の図)。
この切迫した状況に対応するうえで、次世代ネットワークにより可能となる技術はなくてはならないものである。特に医療・高齢者向けサービス分野で重要な要素となり得る。LPWAを通じてリアルタイムで健康状態をモニターするセンサー、遠隔操作のロボットを用いて地方病院で行う手術、家事の提供、高齢者に食品や薬を届けるロボットなど、用途は様々である。

さらに、教育や防災の面でも、政府と社会が享受する利益は大きい。極めて信頼性の高いネットワークインフラがあれば、災害警報の精度を高めて警報をよりタイムリーに発し、市民を安全な場所に誘導できる。教育も接続性の向上により改善できる分野だ。テレプレゼンスによる遠隔での協働作業、職業訓練や危険な環境をシミュレートするインタラクティブなツールとしてのARやVR、授業内容について教師にリアルタイムでフィードバックを提供して教室での授業を改善するIoT の応用、などが用途として考えられる。

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＜５Gの想定されるユースケース＞
５Gの特徴で見たように５Ｇは、単に４Ｇを発展させた「超高速」だけでなく、「多数接続」、「超低遅延」といった新たな機能を持つ次世代の移動通信システムであり、IoT 時代に、多種多様なネットワークを包含する総合的な ICT 基盤を提供し、自動車、産業機器、スマートメータなど新たな分野におけるモバイルサービスの利活用が進むことが期待されている。
右の図のようにこれまでは携帯電話会社が中心になりBtoB、BtoCモデルを作り上げてきたが、５Gの世界においては、あらゆる産業やローカル地域が利用活用できるようになることが大きな違いであり、そのサービスは無限大に広がっていく。

ただし、事業として５Ｇを成立させるためには、従来のモバイル産業における営みとは異なるアプローチが必要である。それが、「B2B2X」と言われるビジネスモデルで、通信事業者等がバーティカル産業などのパートナー企業と連携しながら、サービスを提供することが想定される。新たに、どのような者と組み、どのようなビジネスモデルを構築できるかが、事業成功のポイントとなり、新たなビジネス創出に向けた、業界を超えたエコシステムの構築が必要不可欠となっている。

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５Gの想定されるユースケースは種々多数であるが、大きく分類すると以下のように整理することができる◆ ローカル５G ： 都市部、都市周辺部、過疎地などでの利用◆ 産業システム ： プロセスオートメーション型産業、ディスクリート（組立）型産業など◆ 各個別産業分野 ： 自動車産業、医療、ロボット産業など
これらの５Gの想定されるユースケースについての詳細は次回のレポートでまとめる
最後のページに総務省で応募した「５G利用のアイデア」と総務省を中心に今年から始める５G実証試験の概要を掲載する。

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総務省では「次世代モバイル通信システム委員会」において、５Gへの取組み環境の整備や５G利用についてのアイデア募集など幅広い分野で５Gへの取り組みが議論されている。総務省が一般公募した５G利用のアイデアには800件近いアイデアが提案された。
賞名

提案者名

提案件名

総務大臣賞

愛媛大学大学院理工学研究科分散処理シス 5Gの特性を活かした高技能工員の労働環境改善・労働安全確保・技術
テム研究室
伝承の実現

地域課題解決賞

永平寺町総合政策課

同時多接続と低遅延が可能とする近未来の雪害対策

5G特性活用賞

不破 泰

山岳登山者見守りシステムにおける登山者発見・空間共有機能の実現

審査員特別賞

久保 竜樹

新しい一体感をもたらす5Gスポーツ観戦

審査員特別賞

株式会社沖縄エネテック

広範囲同時センシング映像の5G大容量データ転送による有害鳥獣対策

優秀賞

株式会社ディ・キャスト「究極のパウダースノー」倶知安・ニセコエリアのUX向上

優秀賞

岩手県立大学ソフトウェア情報学部チームCV
画像認識とドローンを活用した鳥獣駆除システム
特論（塚田・細越・関・横田）

優秀賞

3650/TIS株式会社

ガードドローン ～ 5G＋ドローンによるスポット街灯、警備サービス

優秀賞

株式会社CCJ、株式会社シー・ティー・ワイ

5G利用のお掃除ロボットとコミュニケーションツールとしての活用

優秀賞

損害保険ジャパン日本興亜株式会社、SOMPOホールディングス株式会社

5Gを活用した高精度顔認証およびセンサーによる見守り・行動把握

優秀賞

大分県

濃霧の高速道路でも安全に走行できる運転補助システムの確立

さらに、今年から各地区で５Gの実証試験が実施されている。

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