２０２０年の5G導入に向けて

中村 武宏(株)NTTドコモ© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

5G動向とスケジュール© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

5G世界動向

Future IMT Vision in ITU-R WP5D
National/international projects on 5GSpecialsessions on 5G
in international
conferences
Global initiative to define operator requirements for 5G
Vision2020/ Network2020
5G Workshop in Sep. 2015
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3

日本の5G導入に向けた計画

出典： 総務省 電波政策ビジョン懇談会最終報告書，平成26年12月© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

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5G想定スケジュール20142015

2016

20172018

2019

2020

202x

5Gサービス開始

5G+ 導入5G商用システム開発

WRC15

Proposals

Requirements

Rel. 14

Rel. 13

WRC19

WorkshopRel. 15

Specifications

Rel. 16

Channel Model SI

Requirement SI
Technology SIWIs
WIs© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

55Gユースケースと要求条件© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

５Ｇに向けたサービスのトレンド
全ての「もの」が無線でつながる社会を実現し、無線サービスの高度化、拡大だけではなく、ビッグデータを活用した新たな産業創出等が期待される全ての「もの」が無線でつながる© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

無線サービスの拡張・多様化

7Use Case Categories : ITU-R vision for IMT-2020 and beyond
Use caseをeMBB. mMTC, URLLCの3種にcategorize
今後の標準化議論の基本的な検討分野
eMBB

eMBB

Enhanced Mobile Broadband
Gigabytes in a second
3D video, UHD screensWork and play in the cloud
Smart Home/Building
Augmented reality
Industry automation
Mission critical application,e.g. e-health

Voice
Smart City

Self Driving Car

Future IMT

Massive Machine Type
Communications

Ultra-reliable and Low LatencyCommunications

mMTC

URLLC

Three use case categories© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

mMTC

URLLC

Eight Key Capabilities
8５Ｇが目指す世界（目標性能）
世界的にほぼ共通の要求条件が合意されている
今後、3GPP, ITU-Rにて、評価条件とともに具体的な要求条件を決定•容量/km2 1000倍大容量化
低遅延化

高速通信
•ユーザ体感スループット 100倍
（ピークデータレート 10Gbps以上）

5G•無線区間の遅延

1ms以下

多数の端末との接続

低コスト ＆ 省消費電力•同時接続端末数 100倍

•ネットワークと端末の低消費電力化(人が密集する環境，M2M等)（バックホールの低コスト化を含めて）© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

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DOCOMO 5G プロモーションビデオ

NTT DOCOMO 関連動画
https://www.nttdocomo.co.jp/corporate/technology/rd/tech/5g/5g_movie/index.html© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

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5G要素技術と展開シナリオ© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

５Ｇ無線アクセス性能向上手段: “The Cube”
5Gの要求条件を満たすためには，複数の手段を組み合わせることで，飛躍的な無線アクセス性能向上・容量増大を目指す
要求性能（容量）

周波数利用効率向上
TRx
TRx
TRx
TRx
TRx
TRx
TRx
TRx

非直交マルチアクセス

Controller

3D/Massive MIMO
高機能受信機
新無線伝送フォーマット

高密度ネットワーク対応

従来性能

ホットスポット

人口密集エリア
ショッピングモール

送受信協調アクセス技術

周波数帯域幅拡張
既存セルラ帯域

スモールセルの効率展開

高周波数帯
広帯域

超広帯域

低コスト／省エネルギー
ネットワークの実現

周波数

高周波数帯利用による広帯域化© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

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２０２０年以降における５Ｇの段階的進化
５Ｇは２０２０年以降も新技術，新周波数を柔軟に追加して発展し，さらに高い要求性能を実現する将来への拡張性に優れた無線通信システム
2020

2025

2030

5G+

5G
5G New RATの導入

無線技術のさらなる高度化(Tight interworking with LTE)

（さらに超多素子なMassive MIMOなど）

2020年までに利用可能な周波数帯を利用（既存バンド含む）

さらに幅広い周波数帯を追加利用ピーク: 数Gbps© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

周波数

ピーク: 10Gbps以上
13

５Ｇの展開イメージ① 2020年、大都市のような高速・大容量化を最も必要とするエリアから5G導入– 5Gの新たな無線アクセス技術（New RAT)と新周波数（準ミリ波？）によるスモールセルを、高度化したLTE（eLTE）のセルにオーバーレイして導入– New RATとeLTEは密に連携して運用– オリンピック・パラリンピックの施設付近でも導入② その後、5Gのエリアを郊外、田舎まで拡大。都市部では、さらに高い周波数でかつ広い帯域幅を有する周波数帯（ミリ波）を活用してさらに高速・大容量化。5Gをさらに拡張した技術（5G+）
を導入
都市部エリア2019年まで

LTE

LTE

郊外・田舎エリアLTELTE

New RAT
LTE

LTE

5G+

5G+

2020年

LTE

eLTE

5G+
5G+

202x年
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周波数5G

User data rate （Downlink）

2020年以降に向けたデータレートの改善
5G
PeakAverage

1010000000
Gbps
1 1000000
Gbps

LTE-Advanced

平均 ~1Gbps P
ピーク ~5Gbps

HSDPA

10000
10 Mbps
1000
1 MbpsAve. ~240Mbps, Peak ~600Mbps

WCDMA
Ave. ~24Mbps, Peak 150Mbps

100
100 kbps

10 kbps101995

平均 ~4Gbps
ピーク >10Gbps

5GLTE

100000100 Mbps

5G+

Ave. ~2Mbps, Peak 14Mbps
2000

2005

2010

2015

2020

2025

2020
2005
2010
2015
2000
 データレートは指数関数的に増加(ほぼ10年で100倍) (Moore lawに近い増加)© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

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eMBB and New Use Cases

5Gの導入当初は、5Gの新無線技術だけでなく、拡張したLTE技術も使って多様なユースケースをサポート
2020年（5G導入当初）

202X年

eMBB

eMBB

eLTE

Massive
MTC

New RAT
Low latency

Critical
MTC

5G新無線技術はeMBBを最優先にサポート。他はeLTEを活用。
© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

eLTE

Massive
MTC

New RAT

Critical
MTC

5G新無線技術はすべてのユース
ケースをサポート16

5Gの主要技術
New RATNew numerology
Lean radio framewith shorter TTI
Less inter-cell interference, energy
Wider bandwidth andlow latency
New RATt

fsaving, good forward compatibility
5G (2020)

5G 5G 5G 5G 5G

Tight LTE integration

C/U-plane split

NOMA on LTE(dual connectivity, CA)

Further cellular enhancementwith massive connectivity

eLTE/ new RAT(C/U-plane)

5G (202X)

5G 5G 5G 5G 5G+++ +LTE

Well localized
waveformFrequency

Massive MIMO/beamforming
Cell range extension

New RAT© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

Improved spectral efficiency

f

NOMA

f

Intentional
non-orthogonality(U-plane)

Flexible duplex with
unlicensed spectrum(e.g. LTE-assisted access)LicensedBand(LTE)TimeOMA

IoT related LTE
enhancements
Low cost / Long battery life devices

Unlicensed
Band(New RAT)

f17

Core network for 5G• EPC can host 5G RAN– EPC is well suited for eMBB and mMTC type traffic– Existing infrastructure can be used and also allows for early 5G introduction• New Core can be defined if study proves it is beneficial– E.g. for support of new services like ultra-reliable and low-latency communications– But it should be supported in co-existence with (v)EPC in the form of NW slicing

 Should allow for independent evolution of RAN and CN
CN(v)EPC(v)EPC slice

S1

RANLTE
DU(e.g.forforURLLC)
URLLC)(e.g.

New I/FS1

LTEDU

5GX2’

Initial phase (around 2020)© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

NewCoreCoreslices
slices
New

5G
DULTE
DULTE
DU

5G

X2’

Later phase (around 202X?)

5G
DU

Centralized deploymentとフロントホール
Core

Central unit

Central Unit/Upper
layer of NR BS

Fronthaul
Lower layersof NR BS

Lower layersof NR BS

Lower layersof NR BS

Distributed unit

Centralized deployment (3GPP TR38.801 V0.4.0）•

遅延時間の小さいフロントホールを利用可能な場合、Central unitに多くの機能を配置する
ことにより、CoMP（Joint Processing）や複数セル間での協調スケジューリングにより特性改善が可能
トレードオフ•Distributed unitに上位レイヤまでを含む機能を配置することにより、 フロントホールにおける遅延要求や所要ビットレート等の条件を緩和可能© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

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Central unitとDistributed unitの機能分担
RRC

HighRLC

PDCP

Data

Option 1

Option 2

LowRLC

Option 4

Option 3

HighRLCHighMAC

LowRLC

LowMAC

Option 5

HighMACHighPHY

Option 6

LowMAC

Option 7

HighPHY

RRC

PDCP

Data

Function Split between central and distributed unit
(3GPP TR38.801 V0.4.0）

機能分担(Option 8)を用いた場合のフロントホール所要帯域（例）(3GPP TR38.801 V0.4.0）

RF

Option 8

Low-PHY

Centralunit

RF

Distributedunit

現在のCPRIにおける機能分担

Frequency System Bandwidth

Number ofAntenna Ports

10 MHz20 MHz200 MHz

1GHz

21Gbps2Gbps

20Gbps100Gbps

84Gbps

8Gbps

80Gbps

400Gbps

6432Gbps

64Gbps

640Gbps

3200Gbps

256128Gbps

256Gbps

2560Gbps

12800Gbps© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

Low-PHY

アンテナ数、システム帯域幅に比例してフロントホールにおける所要帯域が増加

20機能分担変更によるフロントホール所要帯域低減
RRC

HighRLC

PDCP

Data

Option 1

RRC

Option 2

PDCP

LowRLC

Option 4

Option 3

HighRLCHighMAC

LowRLC

LowMAC

Option 5

HighMACHighPHY

Option 6

LowMAC

Low-PHY

Option 7

HighPHY

Option 8

Low-PHY

Centralunit

Data

各機能分担におけるフロントホール所要帯域と最大許容遅延(3GPP TR38.801 V0.4.0）Option 1

所要帯域

RF

Option 2

Option 3

Option 4

Option 5

Option 6RF

Distributedunit

現在のCPRIにおける機能分担

Option 7

Option 8

DL4 Gbps

4 Gbps

> 4 Gbps

5.2 Gbps

5.6 Gbps

5.6 Gbps

9~10 Gbps

157Gbps

UL

3 Gbps

3 Gbps

> 3 Gbps

4.5 Gbps

7.1 Gbps

7.1 Gbps

15~60 Gbps

157Gbps

片道最大
許容遅延

10 ms

1.5 ~
10 ms

1.5 ~
10 ms

100 msec

数百msec

250 msec

250 msec

250 msec（条件）周波数帯域幅：100 MHz, 8レイヤ多重、変調方式（DL:256QAM, UL:64QAM）
無線ピークレート（DL: 4Gbps, UL: 3 Gbps)© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

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Future Core Network
Network Slicing can accommodate versatile services in a single network.
Smart energy

ServiceInstanceLayer

Network
Slice
Layer

Remote surgery

Disaster recovery

Health careEnterprise hosting

ITS

Public servicexSP hosting

Ultra-reliable

High security

Provide XaaS

Smart agriculture Machine control

Traceability

Games

Massive IoT

Ultra low latency

Virtualization Layer
PhysicalNetwork
Layer

COTs
Servers

Enterprise
Network

SliceManagement
SystemThe Internet

SDN transport
equipment© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

COTsServers

ResourceController

Current
Telecom
Network22

Future Core Network Key Technologies
Virtualization / Cloud Technologies
NFV / SDN
Network slicing

Telecom(3GPP) Technologies
C/U Split
Control functions are split from transport nodes
and consolidated in the control plane.

An optimal virtual NW is constructed perservice

Cloud native telecom software toincrease NFV benefit..

Edge computing

Routing optimization

App execution and content caching areconducted by near edge servers.

Improvement for efficiency and low
latency

The Internet / Public Cloud

Common CP - Functions

The Internet

MobilityAnchor(Mobility Management(MM))
Core Cloud

CP - Functions(Session Management (SM) )Mobile Network

UP - Functions

Separation ofmobility/session
management

Session separation

CP - Functions

Edge
Cloud

Edge
Cloud

Edge
Cloud

TunnelThe InternetTunnel
lessAnchor less orMultiple Anchor(Session Management (SM) )UP - Functions© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

23

Future Core PoC ： Dynamic network slicing technology
Dynamic slice selection based on policy,
situation, and location

Slice
Current
industry agreements
Management

Service-slice mapping
Network slice 1（MBB）

Broadband
service(e.g. Movie)

Network slice 2（No mobility）

IoT service(e.g. sensor)

Network slice 3（Local breakout）

Low latency
service(e.g. AR/VR)

・・・

Function

Proposed

Network slice n
Virtualization Layer

 Service-based slice selection
 Dynamic allocation policy
SDN transport
equipment© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

other newservices

COTs servers
24

2020年5G実現に向けたロードマップ
2013

2014

2015

2016

2017

2018

Requirements

標準化

Proposals

WRC15
Rel. 13

2019

2020

2021

2022

2023

Specifications

WRC19
Rel. 14

Rel. 15

Rel. 16

WIs

WIs

Technical SI

欧州プロジェクト

国内外
プロジェクト

5G研究開発国プロ
5GMF総合実証試験

ドコモ実証実験

要素技術実験

システムトライアル＠東京

ドコモ
商用開発
～サービス開始© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

5G商用システム開発
5Gサービス開始

5G+への発展25

5G 実証実験© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

26

5G実証実験協力 【世界の主要13ベンダとの協力】
5G experimental trials are being started since Q4 of 2014
Existing bands
UHF bands
Ex. 800MHz, 2GHz

Exploitation of higher frequency bands
Low SHF bands
3-6GHzHigh SHF bands
6-30GHzEHF bands> 30GHz
Frequency

Key devices/Chipsets vendors© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

System solution
vendors

Measuring instruments
vendors27

開催概要
ドコモでは“スマートイノベーションへの挑戦”を2020年ビジョンとして掲げ、総力を挙げて取り組んでいます。
本イベントでは、それに資するネットワークやモバイルサービスに関する技術に加え、AIプラットフォームやIoTに関する技術など、ドコモの最新の研究開発の取り組みについて、講演、展示を通じて分かりやすくご紹介いたします。ＮＴＴドコモの研究開発が創造する新技術、サービスをこの機会に、是非ご覧ください。

http://docomo-rd-openhouse.jp/© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

34

© 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.