ローカル 5G 無線通信特性の実証実験〜スマート工場及びスマートモビリティ〜
浅野
浜口欽也
雅春

金丸忠宏

2020年春より日本でも本格的なサービスがスタートした

図2に、5G及びローカル5Gに割り当てられる周波数帯「第5世代移動通信システム（5G）」は、超高速/大容量・超を示す。ローカル5Gの周波数帯として、「Sub-6」と呼ばれ低遅延/高信頼性・多数同時接続といった特徴を持ち、次世る4.5GHz帯（ローカル5Gでは4.7GHz帯と言う）の4.6〜代の通信インフラとして社会に大きな技術革新をもたらす4.9G H z帯と、「m m W」と呼ばれる28G H z帯の28.2〜ことが期待されている。一方で、5Gと同等の特徴を持ちつ29.1GHz帯が想定されている。現時点で制度化されていつも局所的にプライベートなネットワークを構築して利用るのは28.2〜28.3GHzの100MHz幅であるため、それ以可能な「ローカル5G」は、さまざまな分野でローカル5G活外の周波数帯を使用する場合は、実験試験局の免許を取用ユースケースを想定した実証実験が実施されている。

得する必 要がある。S u b - 6 及び 2 8 . 3 〜 2 9 . 1 G H z 帯は、

OKIは、OKI本庄地区にローカル5Gを検証するための2020年内の制度化が予定されている。

テストベッドを構築し、「スマート工場」と「スマートモビリティ」の分野でのユースケースに関して実証実験を開始する。本稿では、OKI本庄地区テストベッドの構築と各ユースケースを想定したローカル5G無線通信特性の技術的検6XE岧*+]ఝ岨

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ローカル5Gは、地域や産業の個別のニーズに応じて、地域の企業や自治体などが、自らの建物内や敷地内でス嵕嵤崓嵓*0+]

ローカル 5G の概要.'',0+]

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証への取組みを紹介する。

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図2

5G ／ローカル 5G の周波数帯ポット的に構築可能な5Gシステムである。携帯事業者の5Gサービスと異なり、使用用途に応じて必要となる機能・

図3に、5G及びローカル5Gの運用形態を示す。運用形

性能を柔軟に設定することが可能であり、他の場所での態として、S A（S t a n d A l o n e）方式とN S A（N o n-S t a n d

通信障害や災害などの影響を受け難い、W i-F iに比べてAlone）方式が定義されている。SA方式は5Gの機能・性能高い安定性確保やセキュリティ担保が可能などのメリットをフルに活用できるメリットがあるが、すべての機器を準備、がある。

又は入れ替える必要があり、普及までに時間が掛かるなど

図1に、ローカル5Gの利用イメージを示す。現時点でののデメリットがある。そのため携帯事業者は、既存のLTEシ

ローカル5Gの利用場所は自己の建物内若しくは自己の土ステムをアンカーバンドとして活用してまずはNSA方式で地内を基本とし、その建物や土地の所有者が電波法に基運用をスタートし、順次SA方式へ移行することにより5Gのづく無線局の免許を取得するとされている。

早期普及を目指している。
一方のローカル5Gは、アンカーバンドとして利用可能な既設の地域/自営BWA（Broadband Wireless Access）が展開されていない地域もあり、初期導入コスト面からもSA方式での運用が望ましいケースがあるため、対象地域の状況やユースケースを考慮した上で、運用形態を検討する必要がある。
1）

出典：総務省資料「ローカル5Gの概要」

図1

40

ローカル 5G の利用イメージ

OKI テクニカルレビュー
2020 年 11 月／第 236 号 Vol.87 No.2

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対して電 波 の 透 過 や 回 込 みなどが 期 待できるS u b - 615（4.7GHz帯）のローカル5Gを設置し、屋外のテストコース

15/7(15では、道 路 の 形 状などを踏まえて電 波 の 直 進 性が 高い

15mmW（28GHz帯）のローカル5Gを設置する。図4に、OKIৈச嵣পઍ୤੗ਯ৊ৎமਢ
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図3

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工場内では、屋内での電波伝搬特性を考慮し、障害物に本庄地区に構築するローカル5Gテストベッド及び工場内・敷地内テストコースでのユースケースのイメージを示す。

5G ／ローカル 5G の運用形態

工場内では、組立・検査工程（以下、工程）で、現在は目視により行っている製造品の外観検査異常判定をA Iによる画像解析で行う3）。検査設備に取り付ける高精細カメラのOKI のローカル 5G への取組み

映像データをローカル5Gにより伝送し、AIエッジコンピュー

OKIはこれまで、AIエッジ処理を特長とした社会インフラター（AE2100）で判定する。ローカル5Gの高信頼性により×I o Tの社会実装を推進し、顕在化するさまざまな社会課工程の高い信頼性を保証できる。また、屋外では、自動運題の解決に取り組み、DX（Digital Transformation）によ転車両への情報提供を目的とした検証を実施する4）。カメる世の中の変革を目指している。ローカル5Gに対しては、

ラやLiDAR（Light Detection And Ranging）などの路側通信データ量の爆発的な増加への対応(超高速・大容量)、センサーが収集した情報を5Gにより自動運転車両へ伝送家電・車両・産業機器などあらゆる機器（モノ）のネットワーする。高速で移動する車両との迅速な情報伝達には、5Gク接続への対応（多数同時接続）、機器を遠隔から遅延なの高速・大容量・低遅延特性が重要となるため、敷地内テスく制御する対応（超低遅延・高信頼性）など、高度なIoT社

トコースでローカル5Gを使用して評価を実施する。

会を実現するためのプラットフォームとしての期待が高ま以上述べたように、実環境で技術的な検証を実施し、そり、「AIエッジ×ローカル5G」の組合せによってDXを加速の知見を活かしてユースケースに最適なローカル5Gシスさせることが可能になると考える。

テムを提供することを目指す。

今回、ローカル5Gを適用するユースケースとして外観検査異常判定システム（スマート工場）と自動運転向け情ローカル 5G の無線通信特性評価

報提供（スマートモビリティ）を検証対象と設定し、それらユースケースを検証する場所として製造工場（以下、工場）

図5に、工場内で用いるローカル5Gの機器構成、表1に、と敷地内にテストコースを保有するOKI本庄地区を選定しローカル5G無線局の諸元を示す。工場内では屋内利用がた。O K I本庄地区へローカル5Gテストベッドを構築し、各前提となっているSub-6の（4.7GHz帯）を用いることとし、ユースケースの利用形態を想定したローカル5Gの無線通運用形態として導入時のコストメリットが期待できるSA方信特性を検証する。

式のローカル5Gシステムを採用する。
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OKI 本庄地区のローカル 5G テストベッドO K I テクニカルレビュー
2020 年 11 月／第 236 号 Vol.87 No.241੦৉ଂડ崟崡崮嵈*崛崊੦৉ଂ

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ローカル 5G のシステム構成(工場内)ルなどを用いて測定する。これらの測定結果より得られる工場内でのローカル5Gの無線通信特性を基に、最適なローカル5Gのエリア構築やシステム構成を検証し、ローカル5G機器の置局設計に活かすことを目標とする。また基地局を壁際へ設置した場合には、建物外への電波漏洩（ろうえい）有無も課題になる可能性があるため、工場外での受信電力も併せて測定する予定である。

表1
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ローカル 5G 無線局の諸元(工場内)੦৉ଂ 558૮଍ଂரશഈଜ '78ৰୡ૥ୡଂ

通信特性を測定する。表2に、ローカル5Gの検証項目を示す。

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スマートモビリティのユースケースでは見通し環境での通信を前提としているため、主に無線通信距離による無線表21Rਫ਼઒৔ઍਫ਼઒崹嵑嵉嵤崧ਫ਼઒ඨ৯ਫ਼઒୭୆ਫ਼઒஄ଙ૟અ ෱௞્ਙ

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敷 地 内テストコースでは、屋 外 利 用が 可 能 な m m W（28GHz帯）を用いることとする。通信相手が車両（移動体）であり、ローカル5Gの通信エリアはスポット的であることから、通信エリア外でも車両との通信を継続することを想定し、検証項目

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運用形態はNSA方式のローカル5Gシステムを採用する。
スマート工場のユースケースを満足するRRU（基地局）

な お 今 回 検 証 す る ユ ー ス ケ ー ス は 、い ず れ も U Lと5G端末の最適配置条件の選定などの通信要件把握を（U p L i n k）を重視した通信になることが想定されるため、目的に、工場内にローカル5Gの基地局と端末を設置し、基携帯事業者の5GサービスではDL（DownLink）偏重となっ地局からの受信電力・伝送スループット・伝送遅延時間・ているスロット割当をUL偏重のスロット割当に変更するなPER（Packet Error Rate）などの無線通信特性を測定する。

ど、UL/DL比を変更しての無線通信特性も測定する。

一般的に見通し環境では、無線通信距離が長くなるにまた特に工場内では、測定地点周辺の作業者や台車などつれて無線通信特性は劣化する。しかし、工場内では、生の移動、部材や完成品などの移動、作業台やパーティション産設備・パーティション・壁・作業者などにより電波の回折・などの移動などの環境変動による電波の遮蔽やマルチパス反射・遮蔽（しゃへい）が発生するなど、見通し環境とは異などの電波伝搬環境の変化が発生すると想定されるため、なる電波伝搬環境が想定される。従って、ユースケースで瞬間的ではなく長時間の無線通信特性変化なども検証の利用形態を考慮した基地局の設置場所や端末の配置なする予定である。工場の1日のサイクル（製造スケジュー

どの置局設計が課題になると考える。測定に当たっては、ル）を考慮し、例えば朝・昼・夕の時間帯に、それぞれ1時間基地局の設置場所として工場内の中央付近・壁際などの程度の連続測定を実施し、受信電力・伝送スループット・伝送複数の場所を選定し、基地局のアンテナ高を3〜4mの範遅延時間・PERなどの無線通信特性変化に関して最大値・囲で可変しつつ無線通信特性を測定する。また、端末を配最小値・平均値などを測定する。本測定結果により、ローカ置する測定地点として見通し、物陰、壁際などの環境条件

ル5Gを工場へ導入する際の置局設計に係る回線設計に対が異なる地点を選定し、周囲環境の違いによる無線通信して、定常的な遮蔽損失などに加えて、どの程度の設計マー特性を測定する。基地局は上記選定した設置場所へ固定ジンを確保すれば良いかなどの知見を得ることを目標とする。

し、端末は上記選定した複数の測定地点で測定する。基地局からの受信電力に関しては、測定地点にスペクトラムア

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ナライザ（測定器）などを設置して測定する。伝送スループッ

今後の展望

ト・伝送遅延時間・PERは、ローカル5Gの基地局側、端末側

2021年3月末にO K I本庄地区テストベッドでローカルにそれぞれPCなどを接続し、当該PCへ搭載する測定ツー5Gの無線通信特性評価を実施し、今回設定した各ユー

OKI テクニカルレビュー2020 年 11 月／第 236 号 Vol.87 No.2

スケースへローカル5Gを適用した場合の効果を検証する予定である。またO K Iは、令和2年度の総務省の国家プ

浅野欽也：Kinya Asano. ソリューションシステム事業本部

ロジェクト「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けIoT事業推進センター

た開発実証に係る工場分野におけるローカル5G等の技

金丸忠宏：Tadahiro Kanemaru. ソリューションシステム

5）

術的条件等に関する調査検討の請負」を受託している 。

事業本部 IoT事業推進センター

そこでの調査検討、及び本取組みから得られるローカル

浜口雅春：Masaharu Hamaguchi. ソリューションシステ

5G活用事例に関するソリューション構築の知見・ノウハウ

ム事業本部 IoT事業推進センターを活かす。さらに、図6に示すように、A Iエッジの優れた技術を組み合わせる。今後、O K Iが注力する事業領域に対して「A Iエッジ×ローカル5G」によるD Xを加速し、より安全で便利な社会インフラ×IoTの提供を推進していく計画
である。

◆◆
5G（5th Generation）
携帯電話などに用いられる次世代通信規格の5世代目という意味。

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LTE（Long Term Evolution）
5Gと同様に携帯電話などの通信規格であり、3.9Gや4Gとも呼ぶ。

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DX（Digital Transformation）
進化したディジタル技術を社会へ浸透させることにより、人々の生活をより良いものへと変革することを意味する。
アンカーバンド
5GのNSA方式で、4Gと共用される周波数帯のこと。

1）総務省：５Ｇの普及展開に向けた取組、令和2年1月
https://www.soumu.go.jp/main_content/000668256.pdf
2）総務省：第5世代移動通信システム（5G）の導入のための特定基地局の開設計画の認定（概要）、
平成31年4月
https://www.soumu.go.jp/main_content/000613734.pdf
3）OKIプレスリリース 映像とカメラにより生産現場での作業ミスのゼロ化を支援する「プロジェクションアッセンブリーシステム」を販売開始、2018年8月28日
https://www.oki.com/jp/press/2018/08/z18034.html
4）OKIプレスリリース 次世代交通事業拠点「ITSテストコース」を開設、2017年11月9日
https://www.oki.com/jp/press/2017/11/z17050.html
6）OKIプレスリリース 総務省「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証に係る工場分野におけるローカル5G等の技術的条件等に関する調査検討の請負」
を受託、2020年9月17日
https://www.oki.com/jp/press/2020/09/z20050.html＊1）SmartHopは、沖電気工業株式会社の登録商標です。 ＊2）LocoMobiは、沖電気工業株式会社の登録商標です。

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