製造現場におけるローカル５G等の導入ガイドライン～無線通信の基礎知識やローカル5Gの概要、工場における導入事例などを紹介します～

総務省

はじめに
本ガイドラインの背景、目的•

近年、製造現場における課題として、労働人口減少への対応や、生産性向上、作業者の安全確保、変種変量生産による多様なニーズへの対応などの必要が生じており、こうした課題の解決のため、IoTや無線通信といったICT技術の導入が急速に進んでいます。

•

また、これらの課題解決に資することが期待されているのが、第５世代移動通信システム（５Ｇ）です。５
Ｇは、超高速・多数同時接続・超低遅延といった特徴を持ち、高精細映像の伝送、機器の遠隔制御、多数のセンサーの活用等にサービスを提供することが期待されています。

•

総務省においては、５Gに関する技術基準の策定等の取組に加えて、地域のニーズや多様な産業分野の個別ニーズに応じて様々な主体が柔軟に構築し利用可能な「ローカル５Ｇ」の導入に向けて、関係規定の整備や開発実証事業を実施しています。

•

他方で、ローカル5G等の更なる普及に向けては、制度自体の拡充や認知の拡大、ローカル5Gの実用的な活用方法や導入方法に関する周知が望まれています。

•

本ガイドラインは、製造現場における無線通信のご担当者の方々が、ローカル5Gやその他の無線通信規格の導入を検討するにあたって参考となるように、基礎知識や導入手順のポイントを解説したものです。

•

本ガイドラインを通じて、ローカル5G活用に係る理解を深めていただき、自社における最適な無線通信の活用に役立てていただければ幸いです。
2目次
第1章 工場における無線通信第2章 ローカル５Gの概要

第3章 工場におけるローカル５G

第4章 ローカル５G の導入方法

巻末資料

1-1. 無線通信の基礎知識・・・・・・

P.6

1-2. 工場における無線環境の特徴

・・・・・・

P.15

2-1. ローカル5Gとは・・・・・・

P.21

2-2. ローカル5Gの制度概要

・・・・・・

P.24

2-3. ローカル5Gの利用方式

・・・・・・

P.32

3-1. ローカル5Gへの期待・・・・・・

P.41

3-2. 工場における電波伝搬特性

・・・・・・

P.46

3-3. ユースケースの紹介・・・・・・

P.49

3-4. 導入事例紹介

・・・・・・

P.55

4-1. ローカル5G導入の手順

・・・・・・

P.66

4-2. 検討・準備フェーズ

・・・・・・

P.68

4-3. 導入フェーズ

・・・・・・

P.71

4-4. 保守・運用フェーズ

・・・・・・

P.75

1. 電波伝搬シミュレーション評価結果

・・・・・・

P.78

2. ユースケースごとのNWシミュレーション評価結果

・・・・・・

P.103

3. 令和２年度アンケート調査の概要

・・・・・・

P.114
3

本ガイドラインの構成• 無線通信やローカル5Gに関するご理解の状況に応じて、各章から読み始めてください。

無線通信の基礎知識から
知りたい

はい

第１章
工場における無線通信• 無線通信の概要や利用することによって得られるメリットについて触れています。
• また、電波の特徴等についても記してあります。これから自社での無線通信導入をご検討される方は、本章から読まれることをお勧めします。

いいえ

無線通信の基本は知っているので、ローカル5Gの概要を知り
たい

はい

第２章
ローカル５Gの概要• ローカル5Gについて、制度や利用方式等を説明しています。
• 既に自社で無線通信を導入されている、または導入を検討しており、その仕組みに一定の理解がある場合は、本章を既存の通信システムとローカル5Gの比較検討を行うためにご活用ください。

いいえ

ローカル5Gについて、工場でどのように活用できるか知りたい

はい第３章
工場におけるローカル5G• 工場においてローカル5Gがどのように活用できるか記載しております。
• 自社においてローカル5Gを導入する際のイメージを持っていただく際に本章をご活用ください。

いいえ

ローカル5Gの導入手順を
知りたい

はい

第４章
ローカル５Gの導入方法• ローカル5Gを工場に導入する際の実践的なステップや留意点を記載しています。
• 自社においてローカル5Gを導入することを検討する際に、本章をご参照ください。
4

第1章

工場における無線通信1-1. 無線通信の基礎知識
1-2. 工場における無線環境の特徴

5

1-1. 無線通信の基礎知識

6

第1章 工場における無線通信１．無線通信の基礎知識(1) 製造現場におけるIoT活用への期待• IoT(Internet of Things)とは、現実世界の様々なモノがインターネットとつながることです。
• 特に製造現場では、センサーやカメラ等による情報収集、動作制御を伴う設備の自動化等の活用可能性が高く、無線通信を利用したIoT活用は重要な役割を果たすことが期待されています。
製造現場におけるIoT活用のイメージ

現実世界(モノ)

インターネット空間

データ送信（通信）

データ
収集

データ
蓄積

IoT
データ
活用

データベース

サーバー

データ
分析

工場
フィードバック・制御

クラウド

総務省「講習会テキスト IoT機器等の電波利用システムの適正利用のためのICT人材育成事業」（2019）をもとに整理

7

第1章 工場における無線通信１．無線通信の基礎知識(2) 無線通信の導入状況• 総務省が令和2年に行った全国の製造業を対象としたアンケート調査によれば、70.4％の企業が工場内で無線通信を導入しており、そのうち56.3%が無線通信の利用を「今後は増やしたい」と回答していることから、工場内における無線通信の導入・利用は今後も更に拡大していくと考えられます。
無線通信の導入状況
設問「貴社工場における無線通信導入状況をご選択ください」より
単一回答
わからない
3.5%

関心が無い
10.6%

無回答
0.3%

無線通信の今後の活用意向「無線通信の今後の活用意向をご選択ください」より
単一回答

今後は減
らしたい
0.0%

わからない
6.3%

無回答
1.3%

導入に関心がある
10.1%

導入を検討している
5.2%

導入している
70.4%

現状のまま
36.2%

総回答：793件

今後は増
やしたい
56.3%

総回答：558件※アンケート調査では、工場における無線通信とは、「Wi-fiやBluetooth等を使用して、物理的な配線を必要とせずに多様な設備・機器をネットワークに接続する仕組みを指すもの」と記載

出典「５G時代における工場のワイヤレス化の実現に向けた方策等に関する調査研究」実態調査

8

第1章 工場における無線通信１．無線通信の基礎知識(3) 無線通信の導入効果• 無線通信の導入効果として、「業務の効率化（より生産性の高い作業方法の提案、ノウハウの継承など）」（40.5%）が最も多く挙げられていることから、多くの企業が無線導入による業務効率の改善を実感しており、導入メリットの大きさが伺えます。
無線通信により得られた効果（未導入の場合は期待する効果）と改善率
無線通信の導入により得られた効果とそれがもたらした改善率（体感値、%）を問う設問より
45.0

40.5

40.0

%

35.0
30.0

25.9
21.2

25.0
20.0
15.0

22.4
19.7

14.5

20.1

18.4
13.6

15.9

10.0

総回答：793件

17.1

14.9
15.2

14.7

12.2
8.1

5.0

17.0

17.7

11.6
7.4

14.1
10.6

0.0

割合

改善率平均（%）

出典「５G時代における工場のワイヤレス化の実現に向けた方策等に関する調査研究」実態調査

9

第1章 工場における無線通信１．無線通信の基礎知識(4) 代表的な無線通信の一覧（1/2）• 無線局の種類や通信方式により、通信距離や通信速度が異なるため、使用用途（ユースケース・アプリ
ケーション）に合った通信方式を選定しましょう。

[ 通信速度 （bps） ]10G

5G／ローカル５Ｇ

1G
100M

無線LAN

10M

携帯電話
3G/4G

1M

Bluetooth

≈
RFID
1k

zigbee/Wi-SUN

10

100

LPWA

1000

10000

[ 通信距離 （m） ]総務省「工場向けワイヤレスIoT講習会座学講習テキスト」（2019）をもとに整理

10

第1章 工場における無線通信１．無線通信の基礎知識(4) 代表的な無線通信の一覧（2/2）• 無線通信を導入する際には、工場のニーズに沿ったシステムを比較、選定評価する必要があります。伝送速度や伝送距離等を比較したうえで、自社の用途に最適な無線通信規格を検討しましょう。
主な通信方式

周波数帯域

無線区間伝送速度(理論値)

遅延(規格値)

同時接続(規格値)

伝送距離

Wi-Fi

2.4GHz5GHz

9.6 Gbps-~8台(MU-MIMO)

数十m

Bluetooth

2.4GHz2 Mbps-7台

10m-100m程度

Zigbee2.4GHz250 kbps-

65,000台

10m-75m程度

LPWA

200/400/
800/900MHz

250 bps~ 50 kbps

-

100台~

約2~15km4G

3.5/3.4/2.0/
1.7GHz,800MHz10ｍs

数百~数千デバイス/㎢(規格目標:10万デバイス/㎢)

約1~5km1ms

数千デバイス/㎢(規格目標:100万デバイス/㎢)

3.7/4.5GHz：数百m~1km
28GHz：数十m

1ms

不明(規格目標:100万デバイス/㎢)

4.6-4.9GHz：数百m~1km
28.2-29.1GHz：数十m

キャリア5G

3.7/4.5/
28GHz

ローカル5G

4.6-4.9/
28.2-29.1GHz

1.0 Gbps(2020/3)

20 Gbps

20 Gbps11

第1章 工場における無線通信１．無線通信の基礎知識(5) 無線通信の特徴 ①電波と周波数• 「電波」は周波数 3THz(テラヘルツ) 以下の電磁波と定義されています。
• 電波法では用途によって使用できる電波の周波数、強さ、目的等を規定しており、無線通信等の用途に応じた使い分けが求められています。

直進性が弱い情報伝送量が小さい

直進性が強い情報伝送量が大きい

波長周波数
100km
3kHz

10km
30kHz
超長波
VLF

1km
300kHz
長波
LF

100m
3MHz
中波
MF

10m
30MHz
短波
HF

1m
300MHz
超短波
VHF

船舶・航空機用ビーコン
標準電波
船舶通信
中波放送（AMラジオ）
船舶・航空機用ビーコン
アマチュア無線

船舶・航空機通信
短波放送
アマチュア無線

FM放送（コミュニティ放送）
マルチメディア放送
防災行政無線
消防無線
列車無線

総務省HP（周波数帯ごとの主な用途と電波の特徴）をもとに整理（https://www.tele.soumu.go.jp/j/adm/freq/search/myuse/summary/）

警察無線
簡易無線
航空管制通信無線呼出アマチュア無線コードレス電話

10cm
3GHz

極超短波
UHF
携帯電話・PHSMCAシステム
タクシー無線
TV放送
防災行政無線
移動体衛星通信
列車無線
警察無線
簡易無線
レーダー
アマチュア無線
無線LAN
コードレス電話
ISM機器

1cm
30GHz

マイクロ波
SHF

1mm
300GHz
ミリ波
EHF

0.1mm
3THz

サブミリ波

電波天文
衛生通信
簡易無線
加入者系無線アクセス
レーダー

マイクロ波中継放送番組中継衛星放送
レーダー
電波天文・宇宙研究

無線LAN
加入者系無線アクセス
DSRC
ISM機器

12

第1章 工場における無線通信１．無線通信の基礎知識(5) 無線通信の特徴 ②電波の伝わり方• 無線通信を利用するにあたっては、電波の伝わり方に関する特徴を把握したうえで、無線機器の導入をすることが求められます。
電波の伝わり方直進
減衰(げんすい)

説明• 電波は障害物の無い限り直進し、自ら方向を変えることはありません。

• 電波は3次元的に広がり距離が離れるほど、電力が減衰していきます。

反射• 光が鏡等で反射するのと同様に、電波は金属のような電気を通しやすい障害物があると反射します。

透過• 光がガラスや水を透過するのと同様に、木やガラス窓、壁等の障害物であれば電波はある程度透過します。

回折• ビルの影や山の裏側等、障害物の後ろにも回り込んで伝わります。回折で回り込む度
合いは、基本的に周波数が低いほど大きくなります。

(かいせつ)

反射吸収• 電波は反射や透過をする際に、エネルギーの一部が障害物に吸収されます。したがって反射や透過を繰り返したり、厚みのある障害物を透過すると電力が減衰していきます。

その他• 電波は凹凸の多い障害物や複雑な構造物、降雨等により散乱し減衰します。また電波が伝わる際には減衰するばかりではなく、複数の伝搬経路の合成により増幅されることもあります。

総務省「工場向けワイヤレスIoT講習会座学講習テキスト」（2019）をもとに整理

透過

回折

13

第1章 工場における無線通信１．無線通信の基礎知識(5) 無線通信の特徴 ③通信品質に悪影響を与える要因• 無線通信品質に悪影響を与える代表的な要因として、「干渉」、「ノイズ」、「フェージング」があります。

干渉

到達する電波のイメージ• 通信したい相手からの受信電波に、他の通信機からの電波が同じ周波数・同じタイミングで重なると干渉になります。強い干渉を受けると通信ができなくなることがあります。

ノイズ
（雑音）

• 周辺にある機械や受信機自体から発生するノイズも、通信したい電波の受信を邪魔します。干
渉と同じく、強いノイズが突発的に発生したり、定常的なノイズが複数重なると、通信ができなくなることがあります。

フェージング• 受信機は同じ送信機から発射された反射波と直接波の合成波を受信します。
• 波の山と山が合成されれば強め合い、山と谷が合成されれば弱め合います。
• そのため、送信機からの距離が同じでも受信状態が良い場所と悪い場所が存在することがあります。
• また、送受信機や周りのものが動いていると受信状態が変動し、通信の品質が悪くなります。

総務省「工場向けワイヤレスIoT講習会座学講習テキスト」（2019）をもとに整理

干渉波
反射波

他の無線機

直接波
送信機

受信機

ノイズ

同じ電波でもいろいろな経路で受信機まで到達する。それらが合成されると場所により強めあったり弱めあったりする。

フェージングのイメージ

＋

＋

↓

↓
14

1-2.工場における無線環境の特徴

15

第1章 工場における無線通信
２．工場における無線環境の特徴(1) 工場における無線環境•

工場において無線通信を導入するにあたっては、無線環境が変化しやすいことや内外設備起因のノイズが発生することなど、工場の特徴を踏まえておく必要があります。

工場における無線環境

説明

ダイナミックな
無線環境の変化• レイアウト変更や新規ラインの導入等で数カ月～数年オーダーで無線環境が変化するため、固定的な無線システムの運用に限界がある。

多様な無線環境• 工場は業種、工場の規模、電波遮蔽物の有無、立地条件による外来波の到来、または設備起因のノイズの有無により、無線環境の状態が異なる。

異種システムの混在• 工場ではシステムごとに個別最適化された個々の設備や、個々の工程ごとに段階的に異種の無線システムが導入されることが一般的であり、システム全体の最適化が行われにくい。
• グローバルで使いやすい2.4GHz帯から混雑する傾向がある。

「情報通信機構研究報告(Vol 63 No.2 2017)」 国立研究開発法人情報通信研究機構をもとに整理(http://www.nict.go.jp/publication/shuppan/kihou-journal/houkoku63-2/book/html5.html#page=39)

16

第1章 工場における無線通信
２．工場における無線環境の特徴(2) 電波環境変化の要因• 電波環境は固定的でなく、ラインの動きや配置換え、無線の新規導入、外部の電波、通信設備による他
周波数等により変化します。
新規の機器導入• 既存の無線通信に加えて新たなシステムを導入した場合、電波環境が変化します。

外部からの電波• 他社の工場や居住地域に工場が隣接する場合、外部からの電波が自社の電波に影響を及ぼす可能性があります。

同周波数帯の共存• 既存の無線通信機と新しい無線通信機が同じ周波数で混在する場合は、相互に悪影響を及ぼす場合があります。

【新規システムの導入による電波環境の変化（例）】【異なる周波数で共存する例】
Wi-Fiを用いた
システム

試行利用

新規システム

本番稼働

他の無線の導入による波形の変化
出典：「製造現場における多種無線通信-製造現場における無線通信の課題-」板谷聡子 ほか(https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=201702227329304987&rel=0)

17

独自無線通信を用いたシステム※同じ周波数で混在すると干渉が発生する可能性があります

出典：「Wired/Wireless Use Cases and Communication Requirements for Flexible Factories IoT Bridged
Network」 IEEE(https://mentor.ieee.org/802.1/dcn/17/1-18-0025-05-ICne.pdf)
17

第1章 工場における無線通信
２．工場における無線環境の特徴(3) 工場で無線の使用状況を把握する方法• 無線に関する使用状況の把握には、スペクトラムアナライザやパケットキャプチャ等が用いられます。
• スペクトラムアナライザとは、無線の波形や強さを測定するツールで、無線機器が使用している周波数や、受信強度、通信可能エリアの確認に利用されます。
【スペクトラムアナライザの表示画面イメージ】
無線LANのSSID名

信号強度

チャネル番号、もしくは周波数(MHz)

表示色：表示タイプによって電波の強度、電波の密度、電波の頻度を表示しています。

弱/低/少

強/高/多

表示タイプ

測定内容

概要

Color by
Amplitude[dBm]

強度

入感した電波が強いほど赤くなる。使用頻度が高くても電波が弱ければ青くなる。

入感した電波の強さを測定

Color by
Density[%]

密度

入感した電波が同じ周波数と同じ強度に存在するほど赤くなる。同じ周波数であっても強度が異なれば密度は薄まり青くなる。

入感した電波が同じ周波数、同じ強度で存在する割合を密度として測定

Color by
Utilization[%]頻度

使用頻度が高い周波数ほど赤くなる。強い電波であっても瞬間的であれば青くなる。

単位時刻内毎に信号が存在した時間を頻度として測定

出典：「製造現場における多種無線通信-製造現場における無線通信の課題-」板谷聡子 ほか(https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=201702227329304987&rel=0)

測定方法

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第1章 工場における無線通信
２．工場における無線環境の特徴(4) 工場における無線通信の許容遅延について•工場における用途ごとに、許容される遅延の程度は異なります。そのため、許容遅延を考慮したうえで、無線方式や機器を選定する必要があります。

許容遅延（アプリレベル）

1msec

10msec100msec

1sec

10sec

予防保全（ツール） 設備監視

予防保全（設備）

導線管理
在庫管理
人・モノ測位管理

100sec

生産環境管理製造機械ロボット

制御

搬送機（軌道）回転機

搬送機（無軌道）
危険行動
エリア監視

緊急発報

安全
バイタル監視インライン検査品質

設備・生産管理
検査ログ
作業指示

表示
国立研究開発法人情報通信研究機構「製造現場における無線ユースケースと通信要件（要約版）第1.0版」（2017）をもとに整理

滞留表示
あんどん
19

第2章

ローカル５Gの概要

2-1. ローカル5Gとは2-2. ローカル5Gの制度概要
2-3. ローカル5Gの利用方式

20

2-1. ローカル5Gとは

21

第2章 ローカル5Gの概要
1．ローカル5Gとは(1) 第５世代移動通信システム（５Ｇ）• 5Gとは、4Gを発展させた「超高速」だけでなく、「超低遅延」、「多数同時接続」といった新たな機能を持つ次世代の移動通信システムのことです。
I
o
T
時
代
の
基
盤
と
し
て
の
5
G

5
G
の
国
際
標
準
化
動
向
総務省資料より

超低遅延

超高速
現在の移動通信システムより100倍速いブロードバンドサービスを提供⇒2時間の映画を3秒でダウンロード（LTEは５分）

移動体無線技術の高速・大容量化路線

2Ｇ

3Ｇ

LTE/4Ｇ

5G

超低遅延
利用者が遅延を意識することなく、リアルタイムに遠隔地のロボット等を操作・制御⇒ロボット等の精緻な操作（LTEの10倍の制度）をリアルタイム通信で実現

多数同時接続
スマホ、PCをはじめ、身の回りのあらゆる機器がネットに接続
多数同時接続⇒自宅部屋内の約100個の端末・センサーがネットに接続 （LTEでは、スマホ、PCなど数個）• 3G以降の移動通信システムの仕様検討、標準化を行っている3GPP（3rd Generation Partnership
Project）では、リリース15において 5Gの最初の仕様を策定されました。
• また、3GPPにおけるリリース16においては、様々なユースケースに対応できる拡張した5Gの仕様が策定されました。
• 今後は、5Gの機能拡張やBeyond 5Gに向けた議論が本格化する見込みです。
22

第2章 ローカル5Gの概要
1．ローカル5Gとは(2) ローカル5G• 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等の様々な主体が、自らの建物
内や敷地内でスポット的に柔軟に構築できる５Gシステムです。

ローカル5Gの特徴
ネットワーク構築•

携帯事業者によるエリア展開が遅れる地域において５Ｇシステムを先行して構築可能

性能

•
•

使用用途に応じて必要となる性能を柔軟に設定することが可能
無線局免許に基づく安定的な利用が可能

通信障害/災害時•

他の場所の通信障害や災害などの影響を受けにくい

ゼネコンが建設現場で導入

建物内や敷地内で自営の５Gネットワークとして活用

農家が農業を高度化する

建機遠隔制御⾃動農場管理事業主が工場へ導入

自治体等が導入

スマートファクトリ

河川等の監視センサー、4K/8K
総務省資料より

23

2-2. ローカル5Gの制度概要

24

第2章 ローカル5Gの概要
２．ローカル5Gの制度概要(1) ローカル5Gで使用可能な電波の周波数帯• 28.2-28.3GHzの100MHz幅について、 先行して2019年12月に制度化されました。
• また、4.6-4.9GHz及び28.3-29.1GHzの周波数帯は、2020年12月に制度化されました。
（公共業務用無線局との共用条件）
 屋内利用限定 かつ
一部の市区町村においては設置不可【4.5GHz帯】
NTTドコモ100MHz↑↓（隣接する周波数を使用する無線局との共用条件）
 屋外、屋内利用いずれも可能
 屋外利用の場合に、一部の市区町村において使用条件（空中線電力及び不要発射の強度の上限値）を設定

ローカル5G①

ローカル5G②※屋内かつ地域限定※屋外/屋内
4.8

4.6

4.5

無線アクセス
システム
4.9

5.0

（衛星通信システムとの共用条件）


28.3-28.45GHzは屋外、屋内利用いずれも可能
28.45-29.1GHzは屋内利用が基本
使用条件（空中線電力及び空中線利得の上限値）を設定【28GHz帯】
楽天モバイル400MHz ↑↓27.0

NTTドコモ400MHz ↑↓27.4

KDDI/沖縄セルラー
400MHz ↑↓27.8※屋外 /屋内

28.2

28.3

28.45

ローカル5G③

ソフトバンク400MHz↑↓※屋内利用が基本※衛星通信システムと
周波数共用

29.1

29.5

 ５Gシステム同士の共用条件• 同一周波数を利用する近接するローカル５G同士は、免許申請時にエリア調整を実施• 隣接周波数を利用する全国５G等と非同期の運用を行う場合は、「準同期TDD」を導入
総務省資料より

25

第2章 ローカル5Gの概要
２．ローカル5Gの制度概要(2) ローカル5G 導入に関するガイドラインの概要• ローカル５Ｇの概要、免許の申請手続、事業者等との連携に対する考え方等の明確化を図るため、総務省はガイドラインを策定・公表しました。
１．ガイドラインの目的

３．ローカル５G導入に係る電気通信事業法の適用関係

 ローカル５Ｇは当面「自己の建物内」又は「自己の土地内」での利用を基本とする。

 ローカル５Ｇを実現するサービス形態によっては、電気通信事業の登録又は届出が必要。

 建物や土地の所有者が自らローカル５Ｇの無線局免許を取得可能。

４．ローカル５Gの免許人による全国MNO等との連携

 建物や土地の所有者から依頼を受けた者が、 免許を取得し、システム構築することも可能。
 携帯事業者等（※）によるローカル５Ｇの免許取得は不可。

 ローカル５Ｇの提供を促進する観点から、携帯事業者等による支援は可能。（ただし、携帯事業者等のサービスの補完としてローカル５Ｇを用いることは禁止）２．ローカル５G導入に係る電波法の適用関係

 公正競争の確保の観点から、ローカル５Ｇ事業者は、ローミング接続の条件等について不当な差別的取扱いを行うこと（特定の事業者間の排他的な連携等）は認められない。

 無線局の免許申請及び事前の干渉調整が必要。
（標準的な免許処理期間は約１ヶ月半）

 NTT東西について、携帯事業者等との連携等による実質的な移動通信サービスの提供を禁止。

 基地局は個別の免許申請が必要。端末は、 包括免許の対象として、手続きを簡素化。

５．ガイドラインの見直し※ 携帯電話サービス用及び広帯域無線アクセス用の周波数帯域（2575-2595MHzを除く）を使用する事業者

 技術・サービスの進歩、ローカル５Ｇの 進展の程度、今後の使用周波数帯の拡充等を踏まえ、必要に応じその内容を見直すものとする。

総務省「ローカル５Ｇ導入に関するガイドライン」（2020年12月）に基づき整理（http://www.soumu.go.jp/main_content/000722596.pdf）

26

第2章 ローカル5Gの概要
２．ローカル5Gの制度概要(3) 自己土地利用/他者土地利用（1/2）
自己土地利用（土地内）
土地の所有者による土地内利用

自己土地利用（建物内）「自己土地利用」の例

建物の所有者による屋内利用「他者土地利用」の例
自己土地利用（土地内）
自己の土地内等で利用

他者土地利用（固定通信）
道路に基地局を設置する場合には、
基本的に他者土地利用となる①

自己土地利用（土地内）
土地の所有者による土地内利用

総務省資料より

公道は、他者土地利用となり、固定通信に限定される。

②

自己土地利用／他者土地利用
固定通信であればマンションの①依頼を受けて自己土地利用②依頼等なしで他者土地利用のどちらでもサービス提供することが 可能

自己土地利用自己土地の周辺の狭域の他者土地について、他の者がロー カル５Ｇを開設する可能性が低い場所等の一定条
件下においては、自己土地利用として扱う。
27

第2章 ローカル5Gの概要
２．ローカル5Gの制度概要(3) 自己土地利用/他者土地利用（2/2）• 電波法上、ローカル５Gの基地局を自己土地か他者土地のどちらに設置するかによって、免許の主体
や空中線の調整必要有無が異なるので注意が必要です。
総務省「ローカル５Ｇ導入に関するガイドライン」より抜粋（2020年12月改定内容）• ローカル５Ｇは、自己の建物内又は自己の土地内で、建物又は土地の所有者等（賃借権や借地権等を有し、当該建物又は土地を利用している者を含む。以下同じ。）が自ら構築することを基本とする５Ｇシステムである。また、当該所有者等からシステム構築を依頼された者も、依頼を受けた範囲内で免許取得が可能である（以下「自己土地利用」という。）。
• 一方、上述の「自己土地利用」以外の場所、すなわち他者の建物又は土地等での利用（当該建物又は土地の所有者等からシステム構築を依頼されている場合を除く。）については、固定通信（原則として、無線局を移動させずに利用する形態）の利用のみに限定する（以下「他者土地利用」という。）。
• 自己土地利用は、他者土地利用より優先的に導入することができるものとして位置づけられるものである。このため、他者土地利用は、自己土地利用が存在しない場所に限り導入可能とする。また、他者土地利用のローカル５Ｇ無線局の免許取得後に、自己土地利用の免許申請がなされた場合には、他者土地利用側が自己土地利用のローカル５Ｇ無線局に混信を与えないように、空中線の位置や方向の調整等を行うことが必要である。
• 他者土地利用の場合であっても、以下のような一定の条件下においては、自己土地利用として扱うこととする。
1. 大学のキャンパスや病院等の私有地の敷地内の間を公道や河川等が通っている場合等の自己土地周辺にある狭域の他者土地について、別の者がローカル５Ｇを開設する可能性が極めて低い場合
2. 近隣の土地の所有者が加入する団体によって、加入者の土地において一体的に業務が行われる場合

総務省「ローカル５Ｇ導入に関するガイドライン」（2020年12月）に基づき整理（http://www.soumu.go.jp/main_content/000722596.pdf）

28

第2章 ローカル5Gの概要
２．ローカル5Gの制度概要(4) 電波法関連・電気通信事業法の規定について• ローカル５Gを利用するためには、「電波法」と「電気通信事業法」が定める事項を満たす必要があります。
電波法・電気通信事業法において対応が必要な事項
1.

3.
4.
5.
6.
7.

提供範囲において「自己土地利用」と「他者土地利用」の形態があり、それぞれの制約
条件に基づいた利用
必要に応じて、アンカーを構築（①自営等 BWA、②1.9GHz 帯 TD LTE 方式デジタル
コードレス電話を自ら構築するか、③地域 BWA または携帯電話事業者の４Ｇ網を使用するかのいずれかが求められる）
ローカル５G周波数用の無線局の免許申請が必要
電波利用料の支払い
無線従事者が必要
技術基準適合証明が必要
包括免許の適用

1.
2.

電気通信事業を行う場合は、電気通信事業の登録又は届出が必要
ＩＭＳＩ（ International Mobile Subscription Identity ）の使用が必要

2.
電波法関連の対応が必要な事項（ローカル５G導入に関して求める事項）

電気通信事業法関連の対応が必要な事項（ローカル５G導入に関して求める事項）

５GMF「ローカル５Ｇ免許申請支援マニュアル2.0版」（2020年12月）に基づき整理

29

第2章 ローカル5Gの概要
２．ローカル5Gの制度概要(5) 電波利用料について• 電波利用料について、4.6-4.9GHz周波数帯と28.2-29.1GHz周波数帯を利用する場合で年間利用料が異なることに留意する必要があります。
■基地局（4.6-4.9GHz）
無線局の区分移動しない無線局であって、移動する無線局又は携帯して使用するための受信設備と通信を行うために陸上に開設するもの

3600MHzを超え 6000MHz以下の周波数の電波を使用するもの 空中線電力0.01W を超えるもの

金額（年額）
5,900円

支払額= 5,900円x 無線局数
※空中線電力が0.01W以下の場合は、2,600円(年額)■基地局(28.2-29.1GHz)
無線局の区分移動しない無線局であって、移動する無線局又は携帯して使用するための受信設備と通信を行うために陸上に開設するもの
支払額= 2,600円x 無線局数

■端末（特定無線局）

6000MHzを超える周波数の電波を使用するもの

金額（年額）
2,600円ローカル5Gと自営等BWAを1免許として開設する場合、上記の電波利用料額に変更が生じます。
※ローカル5Gと自営等BWAを1免許として開設する場合：19,000円(年額)

無線局の種類
広域使用電波を使用しない電波法第27 条の 2 第 1 号に係る特定無線局

金額（年額）
370円

支払額= 370円x 特定無線局数
５GMF「ローカル５Ｇ免許申請支援マニュアル2.0版」（2020年12月）に基づき整理

30

第2章 ローカル5Gの概要
２．ローカル5Gの制度概要(6) 政府による検討背景• ローカル５Gの普及促進のため、技術的条件の整理や法制度の制定が行われています。
日付

検討事項・制度改定の概要

2020/6/1

情報通信審議会情報通信技術分科会新世代モバイル通信システム委員会がローカル５Gの拡張周波数帯
における技術的条件等について委員会報告（案）を取りまとめ公表・意見募集

2020/7/14

情報通信審議会から拡張周波数帯における技術的条件等について一部答申

2020/8/24

総務省は、周波数拡張等のための電波法関係省令案を公表・意見募集

2020/10/12

電波法関係省令について、電波監理審議会への諮問・答申

2020/12/11

ローカル５G導入に関するガイドライン改定案に係る意見募集の結果及び改定したガイドラインの公表

2020/12/18

ローカル５Gの周波数拡張等について制度改正及び免許申請開始

５GMF「ローカル５Ｇ免許申請支援マニュアル2.0版」（2020年12月）に基づき整理

31

2-3. ローカル5Gの利用方式

32

第2章 ローカル5Gの概要
３．ローカル5Gの利用方式(1) SA(スタンドアロン)/NSA(ノンスタンドアロン)方式• 5G の無線局、4Gの基地局、コアネットワークを構築した NSA方式に加えて、2021年からは5Gの基地局、
コアネットワークのみで動作するSA方式も本格的に普及する見込みです。
SA方式
ローカル5G基地局

5Gコア

制御のための信号/通信トラフィック

NSA方式
4G基地局

ローカル5G基地局制御のための信号
通信トラフィック
/通信トラフィック
4Gコアネットワーク• 無線はLTEと5G NRが併用され、ネットワークと端末間の制御にはLTEを使用• 4G LTEのコアネットワークに頼らず、制御信号とデータ信号を搬送し、ローカル5G基地局単独で通信が可能• ローカル5G事業者等が、局所的な4Gの基地局、コアネットワー
クを自前で運用する仕組みとして、2019年12月に2.5GHz帯自営
等ＢＷＡ*1の制度を合わせて整備• 既存の全国ＭＮＯや地域ＢＷＡ*1事業者から4Gの基地局やコア
ネットワークを借り受けることも可能• 1.9GHz帯TD-LTE方式デジタルコードレス電話（sXGP）について
も、ローカル5Gの制御を行う「4Gの基地局」として利用可能にする制度が整備*1地域広帯域移動無線アクセス（Broadband Wireless Access）システム。2.5GHz帯（2575-2595MHz）の周波数の電波を使用し、地域の公共サービスの向
上やデジタル・ディバイド（条件不利地域）の解消等、地域の公共の福祉の増進に寄与することを目的とした電気通信業務用の4Gによる無線システム。
総務省資料より33

第2章 ローカル5Gの概要
３．ローカル5Gの利用方式(2) ローカル5Gのネットワーク構成（1/4）• ローカル５Gのネットワークは、大きく以下のネットワーク（イメージ）によって構成されます。
ローカル５Gのネットワーク構成図（イメージ）

端末
（UE）

無線装置
（RU)

無線信号処理部（DU)
データ処理部（CU)

コアネットワーク（CN)

RU（Radio Unit）

送受信されるデジタル信号の無線周波数変換や電力の増幅を担う無線装置

DU（Distributed Unit）

主に無線信号処理を行う無線信号処理部

CU（Centralized Unit）

主にデータ処理を行うデータ処理部

UE・・・User Equipment の略

34

第2章 ローカル5Gの概要
３．ローカル5Gの利用方式(2) ローカル5Gのネットワーク構成（2/4）• SA構成では、ローカル5Gのコア設備を利用して制御信号とデータ信号を搬送します。

SA方式でのネットワーク構成例
無線通信
他者土地

インターネット
土地Ａ（自己土地）
コア
ネットワーク

ＭＥＣ
サーバー

Ethernet

５Ｇ
基地局

土地Ｂ（自己土地）

28GHz
4.8GHz

4.8GHz

５Ｇ端末

５Ｇ端末

５Ｇ端末

その他機器
（カメラ・ＰＣ等）

その他機器（カメラ・ＰＣ等）

その他機器（カメラ・ＰＣ等）

サーバー*MECサーバー・・・Mobile Edge Computing の略。処理の低遅延化や超大量データの解析を可能にするサーバー

35

第2章 ローカル5Gの概要
３．ローカル5Gの利用方式(2) ローカル5Gのネットワーク構成（3/4）• NSA方式（地域BWA・キャリア４G利用）は、アンカーバンドとして地域BWAまたはキャリア４Gを利用する
NSAの形式です。

NSA方式（キャリアサービス・地域BWA利用）でのネットワーク構成例
無線通信
他者土地

インターネット
土地Ａ（自己土地）

コア
ネットワークアンカーバンド
基地局（地域ＢＷＡ／
キャリア４Ｇ）

ＭＥＣ
サーバー

Ethernet

５Ｇ
基地局

土地Ｂ（自己土地）
28GHz
4.8GHzサーバー

4.8GHz

５Ｇ端末

５Ｇ端末

５Ｇ端末

その他機器
（カメラ・ＰＣ等）

その他機器（カメラ・ＰＣ等）

その他機器（カメラ・ＰＣ等）

36

第2章 ローカル5Gの概要
３．ローカル5Gの利用方式(2) ローカル5Gのネットワーク構成（4/4）• NSA方式（自営BWA利用）は、アンカーバンドとして自営BWAを利用するNSAの方式です。

NSA方式（自営BWA利用）でのネットワーク構成例
無線通信
インターネット
他者土地

土地Ａ（自己土地）
コア
ネットワークアンカーバンド
基地局（自営ＢＷＡ）

ＭＥＣ
サーバー

５Ｇ
基地局

土地Ｂ（自己土地）

28GHz
4.8GHz

サーバー

Ethernet

4.8GHz

５Ｇ端末

５Ｇ端末

５Ｇ端末

その他機器
（カメラ・ＰＣ等）

その他機器（カメラ・ＰＣ等）

その他機器（カメラ・ＰＣ等）

37

第2章 ローカル5Gの概要
３．ローカル5Gの利用方式(3) オンプレミス方式・クラウド方式• ローカル５Gの構築方法として、自己運用型のオンプレミス方式と、クラウドサービスを利用するクラウド方式の２つがあります。
オンプレミス方式• ローカル5G機器をオンプレミス方式として導入します。
工場

設備

無線装置

データ処理部 5Gコア

端末・ローカル5G機器をデータ処理部・5Gコアをデータセンタ等の借用スペースに導入します。
無線装置
工場

データセンタ
データ処理部 5Gコア

設備

端末

クラウド方式• 端末・無線装置を導入しますが、データ処理部・5Gコアの機能は、クラウドサービスとして提供されるものを利用します。
無線装置
工場

設備

クラウド
データ処理部

5Gコア

端末
38

第2章 ローカル5Gの概要
３．ローカル5Gの利用方式(4) 周波数帯ごとの特徴• 2020年12月時点、総務省のローカル５Ｇ導入に関するガイドラインでは、周波数帯域ごとの要件を下表のように定めています。
• 設置地域の制限等に関する詳細は、最新の総務省ガイドラインを確認するようにしてください。
4.7GHｚ帯（Sub6）
4.6GHz-4.8GHz

4.8GHz-4.9GHz

28GHｚ帯（ミリ波）
28.2GHz-28.45GHz

28.45GHz-29.1GHz

伝搬距離

数百m

数十m

遮蔽物影響

低

高

屋内利用

△
-20dBm/MHz以下（設置地域の制限あり）〇
48dBm/MHz以下（設置地域の制限あり）

〇

〇

屋外利用

×
利用不可

〇
48dBm/MHz以下（設置地域の制限あり）〇△
屋内利用が基本

帯域幅300MHz

総務省「ローカル５Ｇ導入に関するガイドライン」（2020年12月）に基づき整理（http://www.soumu.go.jp/main_content/000722596.pdf）

900MHz39

第3章

工場におけるローカル5G

3-1. ローカル5Gへの期待
3-2. 工場における電波伝搬特性
3-3. ユースケースの紹介
3-4. 導入事例紹介

40

3-1.ローカル5Gへの期待

41

第3章 工場におけるローカル５G
1．ローカル５Gへの期待(1) ローカル５Gの認知• ローカル5Gに関するアンケート調査結果では、全国の約半数の企業が、ローカル５Gについて「知っていた」または「聞いたことがあった」と回答しており、高い注目がされています。

ローカル５Gの特徴に関する認知度

ローカル５Gの認知度
設問「ローカル５Gについて知っていましたか。」より
単一回答
無回答
0.6%

設問「ローカル５Gの特徴のうち、既に知っていたものをご選択ください。」より※ローカル５Gを「知っていた」、「聞いたことがあった」人による回答結果
複数回答
0

知っていた
19.9%

10

20

30

40

総回答：793件

80

90

100

87.6

高セキュリティ

17.0

専用帯域による通信干渉の回避、稼働の安定性

15.9

企業や自治体が自ら局所的な5Gシステムを構築し、プライベートネットワークとして導入・利用が可能
導入及び利用にあたって総務省や地域通信局発行の免許の取得が必要7042.1

高速大容量（動画像、XR等）

聞いたことが
あった
23.8%

60

37.2

超低遅延（モーションコントロール等）

多数同時接続（多端末によるセンサーネットワーク等）

知らなかった
55.6%

50

%

29.1

11.5

総回答：347件

出典「５G時代における工場のワイヤレス化の実現に向けた方策等に関する調査研究」実態調査

42

第3章 工場におけるローカル５G
1．ローカル５Gへの期待(2) ローカル５Gの認知（企業規模別）• ローカル5Gの認知について企業規模別でみると、大規模企業の63.1%がローカル５Gを認知しており、特に高い関心が払われています。
ローカル５Gの認知度
設問「ローカル5Gについて知っていましたか。」より
単一回答※規模別回答結果
0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

中小規模

22.5

15.5

61.3

0.7

大規模

28.3

34.8
知っていた

聞いたことがあった

36.4

知らなかった0.5

無回答*1 本調査では、従業員数が300人以上の企業を大規模、300人未満の企業を中小規模と定義した
総回答：792件※回収数793件から、従業員数無回答（１件）の回答を除いた
出典「５G時代における工場のワイヤレス化の実現に向けた方策等に関する調査研究」実態調査

43

第3章 工場におけるローカル５G
1．ローカル５Gへの期待(3) ローカル５Gの導入意向（業種別）• ローカル5Gの導入検討状況については、特に加工組立型の製造企業で「導入を検討している」または「導入に関心がある」企業が多く（34.5%）、3社に1社以上が導入に前向きです。
ローカル５Gの導入意向
設問「貴社工場におけるローカル５G導入検討状況をご選択ください。」より
単一回答※業種別回答結果
0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

素材型
350件

1.4

28.9

22.3

45.7

1.7

加工組立型
243件

1.2

26.7

33.3

38.3

0.4

生活関連型
161件

0.6

23.6
導入を検討している

30.4
導入に関心がある

44.7
関心が無い

わからない

0.6

無回答

総回答：754件

出典「５G時代における工場のワイヤレス化の実現に向けた方策等に関する調査研究」実態調査

44

第3章 工場におけるローカル５G
1．ローカル５Gへの期待(4) ローカル５Gの導入意向（企業規模別）•

ローカル5Gの導入検討状況について、大規模企業では、おそよ半数（47.9%）の企業が導入に対して前向きであることから、今後もローカル5Gに関する導入事例は増加していくと考えられます。
ローカル５Gの導入意向
設問「貴社工場におけるローカル５G導入検討状況をご選択ください。」より
単一回答※規模別回答結果
0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

中小規模
608件

1.0

24.2

27.6

46.2

1.0

大規模
184件

2.2

45.7

導入を検討している

33.7

17.4
導入に関心がある

関心が無い

わからない

1.1

無回答

総回答：792件

出典「５G時代における工場のワイヤレス化の実現に向けた方策等に関する調査研究」実態調査

45

3-2.工場における電波伝搬特性

46

第3章 工場におけるローカル5G
2．工場における電波伝搬特性(1) 電波伝搬シミュレーションの実施目的• 製造現場における無線通信、特にローカル5Gの無線環境を把握するため、電波伝搬シミュレーションの評
価結果の活用も検討ください。
•
実施目的・内容•

ローカル5Gによるネットワーク構成を想定した無線伝搬環境特性を把握するため、4.6GHz帯、28.3GHｚ帯に関する電波伝搬シミュレーションを実施しました
工場モデルとして４つ（プラント、自動車工場、物流倉庫、金属加工工場）を対象に評価を行いました

電波伝搬シミュレーションとは•シミュレーション評価結果の活用

電波伝搬に関するシミュレーション評価を実施することで、受信点における電波強度を測定し、無線環境の特徴を事前に把握することができます。

工場モデルの特徴に応じた無線環境の把握•

電波伝搬シミュレーション評価結果から、工場モデルの特徴に応じた無線環境の把握時の参考にしてください。

ローカル5Gの周波数帯による違いの把握•
送信点-180 dBm-50 dBm
受信レベル
Tx1※金属加工工場における評価結果（参考図）

ローカル5Gで利用される周波数帯を想定した電波伝搬シミュレーション評価結果から、周波数帯の違いによる無線通信への影響を把握するための参考にしてください。
47

第3章 工場におけるローカル5G
2．工場における電波伝搬特性(2) 電波伝搬シミュレーションの結果考察• 4.6 GHz帯と28.3 GHz帯の特徴や、工場モデルの構造物、材質等によって電波伝搬の状況は異なることから、自社の環境に適した周波数帯を考慮して利用することが重要です。
電波伝搬シミュレーションの結果考察
距離による伝搬損失•

4.6 GHz帯と28.3 GHz帯のPLEを比較すると、すべての工場モデルで28.3 GHzの方が大きい値となった。周波数が大きいほど、距離に対する伝搬損失の増加が大きいことが予測されます。

反射波の影響•28.3 GHｚ帯においても、金属加工工場の結果のように、壁や天井が金属で構成されている場合
は、反射の影響によって見通しがない位置にも一定程度電波が届いていることがわかりました。

回折による影響•

障害物によって遮蔽される位置に受信点がある場合であっても、4.6 GHz帯では28.3 GHｚ帯と比
べると、回折による電波の回り込みが期待され、受信レベルが向上する可能性があります。

4.6 GHz帯の活用シーン

28.3 GHz帯の活用シーン• 4.6 GHz帯の場合には、見通しがない受信点であっても、 • 28.3 GHz帯は電波の回り込みが弱く、遮蔽物の影響を回折によって一定の電波が到達する傾向があるので、強く受けるという特徴があります。そのため、基地局
障害物のある工場環境でも活用が期待できます。
を高い位置に設置することや、ラインごとに複数の基• 今回のシミュレーションでは、物流倉庫における荷物
地局を配置するといった対応を行い、見通しを確保す
ることが重要になります。
のかげに位置する受信点（小型センサ）や、自動車のかげに位置する受信点（AGV）でも一定の受信レベル• また、遮蔽物の影響を受けやすいという特徴を踏まえるが確認されました。なお、適切に電波環境を構築できと、セキュリティや干渉回避の観点から、特定のエリるかどうかは、現実の環境を踏まえた検討が必要です。 アに閉じた通信を実現することも考えられます。
48

3-3. ユースケースの紹介

49

第3章 工場におけるローカル5G
3．ユースケースの紹介(1) ローカル5Gの活用可能性が高いユースケース ① 管理
• 管理に関するユースケースとしては、工場内の環境や設備に関する情報取得等の利用が挙げられます。

システム要件
カテゴリ

目的

管理

クリーンルーム（ブース）
塵埃量管理

塵埃量

32

Byte

5

s

Once

per minute

10

管理二酸化炭素濃度管理

CO2濃度

16

Byte

5

s

Once

per minute

20

管理

照度管理

照度

16

Byte

5

s

Once

per minute20

管理

資産管理（ビーコン送信）

設備やモノの情報

200

Byte

1

s

Once

per second

100

管理

ワークのカウント

ON/OFF

16

Byte

-

-

-

-

-

管理

製造した製品数カウント

カウント値

数十

Byte

A few

s

Once

per second

10-100管理

電力の自動分散切替制
御のための配電盤

プラントやデータセンタ向けのUnder 1,500
電力消費量の管理と停止

Byte

Less than 5

msMore thanonce

every 1ms to20
60 seconds

管理

分散型電圧制御

センサ、アクチュエータ、イン
バーターLess than
100

Byte

Under 100

ms

-

-

≤ 100,000

保全情報システム

生産管理

20-255Byte

0.1-60s

Onceevery 100
ms to 60
seconds

10,000-

管理

管理

対象となる情報

スマートグリッドを用いたミ
工場での電気自動車の充電
リ秒レベルの高精度な負池や非連続生産電源管理
荷分散制御

平均データサイズ

Less than
100

Byte

国立研究開発法人情報通信研究機構「無線通信を用いた製造システムの導入」（2020）をもとに整理

到達許容時間Less than 50 ms

工場内
ノード数

通信頻度

-

-

100, 000
10100/1km250

第3章 工場におけるローカル5G
3．ユースケースの紹介(2) ローカル5Gの活用可能性が高いユースケース ② 制御
• 制御に関するユースケースとしては、工作機械や移動ロボット等の動作制御などが考えられ、厳しい到達許容時間が求められる傾向があります。
カテゴリ

目的

システム要件対象となる情報

平均データサイズ

到達許容時間

通信頻度

ノード数

制御

工作機械に関する動作制御

工作機械

50

Byte

500

us

Once

per minute

≤ 20

制御

梱包機械に関する動作制御

梱包機械

40

Byte

1

ms

Once

per minute

≤ 50

制御

印刷機械に関する動作制御

印刷機械

20

Byte

2

ms

Once

per minute

≤ 100

制御

移動ロボットに関する動作制御

AGV

40 to 250

Byte

1-50

ms

Once

per second

≤ 100

制御

遠隔制御パネル（組立ロボットや 組立ロボットや切削ロボット
切削ロボットに関する制御）

40 to 250

Byte

4-8

ms

-

-

TBD

制御

遠隔制御パネル（クレーンやポンプなど固定された機器に関する制御）クレーンやポンプなど固定された機械

40 to 250

Byte

A few

s

Once

per second

TBD

制御

自動生産管理のための双方向
通信

生産管理のためのセンサおよびアクチュ
エータ

20

Byte

Less than 5

msMore than once

every 1ms
to 60
seconds

10 – 20制御

一次周波数制御機器に対するエネル
ギー供給量

Under 100

Byte

Under 100

ms

-

-

≤ 100,000制御

動画像制御による遠隔ロボット

周期的な動作制御

15-250Kbyte

0.1-60s

Onceevery 100
ms to 60
seconds≤ 100

制御

移動ロボットトラヒック量を含む周期的な動作制御40-250

Kbyte

Less than 50

ms

-

-

≤ 100

制御

風力プラントの制御

風車

-

-

16

ms

-

-

< 1,000

国立研究開発法人情報通信研究機構「無線通信を用いた製造システムの導入」（2020）をもとに整理

51

第3章 工場におけるローカル5G
3．ユースケースの紹介(3) ローカル5Gの活用可能性が高いユースケース ③ 安全・品質・表示• 安全・品質・表示に関するユースケースとしては、危険動作検知や異常検知等の活用が挙げられます。

システム要件カテゴリ

目的

対象となる情報

品質

温湿度による予防保全

温度、湿度

100

Byte

1

min

-

-

100

表示

滞留管理

フラグセンサ

A few

Byte

A few

sec

Once

per second

10-100安全

危険動作検知

画像

100

Kbyte

100

ms

10 times

per second

50

安全作業環境異常検知

ガス

12

Byte

0

-

Once

every 10seconds to
1 minute

10-202

安全非常停止スイッチ操作

ON/OFF-

Byte

Under 500

ms

-

-

-

安全

高所作業などの遠隔作
業

遠隔作業用動画伝送

124

Kbyte

200

ms

30 times

per second

1-5

表示

移動ロボットのための動熟練工による生産工程
画像ストリーミング

-

Byte

10

ms

-

-

≤ 100

表示

ARのための双方向の動画像通信

生産工程、作業手順の確認、メンテナンスやサービ
ス業務のための遠隔地からのサポート-

Byte

Less than 10

ms

1

Month

≥3

表示

動作制御のためのリア
ルタイム動画像通信

非同期通信

Under 100

Byte

-

-

-

-

≤ 100

平均データサイズ

到達許容時間国立研究開発法人情報通信研究機構「無線通信を用いた製造システムの導入」（2020）をもとに整理

工場内
ノード数

通信頻度

52

第3章 工場におけるローカル5G
3．ユースケースの紹介(4) ローカル5Gの活用可能性が高いユースケース ④ その他• その他のローカル5G活用可能性が高いユースケースとして、ローダのティーティングや、多品種少量生産のデータ伝送などが挙げられます。
システム要件
カテゴリ

目的

その他

ローダのティーティング

その他

その他

対象となる情報

平均データサイズ

到達許容時間

工場内
ノード数

通信頻度

50

Byte

30

ms

Once

every
200ms

5

多品種少量生産のデー
生産物毎のデータタ伝送

4

Gbyte 1min

Onceevery 1 to
5minutes

1-500

Sercos, PROFINET,
動作制御のための双方 EtherCAT, OPC UAなどのプロトコル通信で管理、制向通信
御される機器

1

Kbyte

ms

Over once

every 10ms

5-10

手動パルス信号10

国立研究開発法人情報通信研究機構「無線通信を用いた製造システムの導入」（2020）をもとに整理

53

第3章 工場におけるローカル5G
3．ユースケースの紹介(5) ローカル5Gの活用が期待されるユースケース• 管理、制御、安全・品質等といった工場における各業務分野において、以下のようなユースケースでの活用に期待が寄せられています。
ローカル5Gを活用したいと考えているユースケース（アンケート調査結果より）
管理

制御

安全・品質等

工場内の設備やモノに関する資産管理

27.3

工作機械に関する動作制御

24.8

在庫管理システムによる過重在庫・滞留
在庫の検知

29.0

製造した製品数カウント

26.2

センサおよびアクチュエータに関する双方向通信の制御

13.2

動画像による異常検知

24.8

作業工程漏れ防止のための動作数
カウント

22.7

組立ロボットや切削ロボットに関する制御

9.5

温湿度に関する情報収集による予防保全（故障検知）

18.7

保全情報システムによる生産管理

20.4

動画像による遠隔ロボットの制御

7.4

生産物ごとのデータ伝送

17.2

工場内環境に関する管理（塵埃、CO2、温湿度、照度等の管理）

19.4

移動ロボットに関する制御

7.3

非常停止スイッチ操作

9.3

プラントやデータセンタ向けの
電力消費量の管理

6.4

梱包機械に関する動作制御

5.8

空気環境（ガス、CO2、有害物質等）
による異常検知6.1

分散型電圧制御の管理

1.4

クレーンやポンプなど固定された機器に関する制御

5.5

移動ロボットのための動画像通信

5.5

スマートグリッドを用いた電力管理（電気自動車の充電池活用等）

1.1

機器に対するエネルギー供給量の制御

4.7

ARのための動画像通信

4.3

印刷機械に関する動作制御

3.7

高所作業などの遠隔作業のための遠隔作業用動画通信

2.9

風力プラントなど、エネルギー関連設備
の制御

1.6

Sercos, PROFINET, EtherCAT, OPC UAなどのプロトコル通信で管理、制御される機器のための通信

1.1

手動パルス信号の通信

0.4

単位は％

出典「５G時代における工場のワイヤレス化の実現に向けた方策等に関する調査研究」実態調査

54

3-4.導入事例紹介

55

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(1) 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ついて•

総務省では、多種多様なローカル５G基地局の設置場所・利用環境下を想定し、ローカル５G等を活用した地域課題解決モデルを構築するための開発実証を19件実施しました。本ガイドラインでは、工場分野で実施された４件の実証概要を紹介します。
件名

請負者

自動トラクター等の農機の遠隔監視制御による自動運転の実現

東日本電信電話株式会社

業務ロボットによる農作業の自動化の実現

関西ブロードバンド株式会社

スマートグラスを活用した熟練農業者技術の「見える化」の実現

日本電気株式会社

海中の状況を可視化する仕組み等の実現

株式会社レイヤーズ・コンサルティング

工 地域の中小工場等への横展開の仕組みの構築
場 MR技術を活用した遠隔作業支援の実現
分 目視検査の自動化や遠隔からの品質確認の実現
野 工場内の無線化の実現

沖電気工業株式会社
トヨタ自動車株式会社
住友商事株式会社
日本電気株式会社

自動運転車両の安全確保支援の仕組みの実現

一般社団法人ICTまちづくり共通プラットフォーム推進機構

遠隔・リアルタイムでの列車検査、線路巡視等の実現

中央復建コンサルタンツ株式会社

観光客の滞在時間と場所の分散化の促進等に資する仕組みの実現

株式会社十六総合研究所

eスポーツ等を通じた施設の有効活用による地域活性化の実現

東日本電信電話株式会社

MR技術を活用した新たな観光体験の実現

日本電気株式会社

防災業務の高度化及び迅速な住民避難行動の実現

株式会社地域ワイヤレスジャパン

遠隔巡回・遠隔監視等による警備力向上に資する新たなモデルの構築

綜合警備保障株式会社

遠隔会議や遠隔協調作業などの新しい働き方に必要なリアルコミュニケーションの実現

東日本電信電話株式会社

へき地診療所における中核病院による遠隔診療・リハビリ指導等の実現

株式会社エヌ・ティ・ティ・データ経営研究所

専門医の遠隔サポートによる離島等の基幹病院の医師の専門外来等の実現

株式会社NTTフィールドテクノ

中核病院における5Gと先端技術を融合した遠隔診療等の実現

特定非営利活動法人滋賀県医療情報連携ネットワーク協議会

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

56

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(2) 「地域の中小工場等への横展開の仕組みの構築」（沖電気工業株式会社）（1/2）• 「地域の中小工場等への横展開の仕組みの構築」においては、①外観検査異常判定システム、②画像判断データ転送システムに関する実証が行われました。
目指す効果
外観検
査異常
判定シ
ステム

• 熟練者の技術ノウハウが必要とされる組立・検査工程において、深刻な
人手不足により筐体のキズの見落と
しや工程飛ばしといった問題が発生する課題があるので、「組立・検査工程における製品の自動目視検査システム」の実現を図る。

ユースケースの構成

IPカメラ
LAN

IPカメラ

ローカル5G
による
無線化
LAN

画像判
断デー
タ転送シ
ステム

• 従来のシステムでは、社内LANとネットワークを共用していたためトラフィックがひっ迫し、しばしば転送エ
ラーが発生して転送作業の再試行
および人が介在しての復旧作業というロスが発生する課題があるので、「検査工程・製品データの効率的な高速転送の検証システム」の実現を図る。

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

ローカル5Gによる無線化

57

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(2) 「地域の中小工場等への横展開の仕組みの構築」（沖電気工業株式会社）（2/2）
実証事業において直面した課題、苦労した点• 工場内における無線環境の確認においては、稼働中の工場における計測方法を検討する必要があり、測定する場所・時間が限定されてしまう問題がありました。また、測定ツール（スループット、伝送遅延）を用いた実測では、取得データの量が膨大となり、データを効率的に解析するためのツールの開発およびデータ処理に苦労しました。

実証事業において工夫したこと、うまくいった点• 電波状況を計測する際、当初は受信アンテナを1本で測定していましたが、生産設備等の反射や遮蔽に伴う伝搬環境の変化により、数cmの位置ズレで無線通信特性が大きく変わってしまうという問題がありました。受信アンテナを2本(ダイバーシ
ティ受信)とすることにより、安定した通信ができるようになりました。
• 外観検査異常判定システムに用いるAIキズ検知の構築においては、アルゴリズム作成をパターンマッチングで行いました。
当初は事務所で撮像したモデルを使用したところ、製造現場では検知しないケースが発生しましたが、改めて製造現場で撮像したモデルを作成・使用することによって、検知精度を向上させることができました。

ユースケースの導入によって得られた効果• 外観検査異常判定システムの導入前後の環境で、被験者5名（熟練作業者×1名、若年作業者×4名）に内製製品Aの組
立・検査作業を10回ずつ行ってもらい、「作業時間」と「作業ミス」を測定しました。また、被験者に対して作業難易度／肉体的負担／精神的負担の変化をアンケート調査しました。結果として、作業時間の短縮と作業ミスの低減を確認しました。また、作業難易度／肉体的負担／精神的負担が低減されました。
• 画像判断データ転送システムでは、「自動化・省力化・無人化」と「設置の自由度」について検証を行い、従来の作業時間や費用と比較して効果が出ていることを確認できました。
令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

58

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(3) 「MR技術を活用した遠隔作業支援の実現」（トヨタ自動車株式会社） （1/3）•

「MR技術を活用した遠隔作業支援の実現」においては、MRシステムを活用したユースケースに関する実証が行われました。
ユースケース１

ユースケース２

名称

生産設備（初号機）製作途中の不具合確認

生産設備製作時の配線作業遠隔支援

説明

製作設備横にMRで設備を再現し、作業者自らが現実と比較しながら確認する。

製作設備の組立作業時にMRで組付部品を再現し、他者が作業姿勢・配線方法等を遠隔から指導する。

期待効果

ローカル５Gで無線化されたMRシステムを用いることで、従来よりも現場作業者の移動範囲や動作自由度が広がり、実際の設備製作前に、不具合確認作業の効率化や安全性の向上とともに実機製作後のやり直し削減が期待できる。

ローカル５Gで無線化されたMRシステムを用いることで、熟練技術者が遠隔から、現場作業者に作業姿勢・組立方法等を指導可能となり、工場現場に足を運ぶ手間や時間、移動費用の削減が期待できる。

イメージ

作業性の確認（作業姿勢指示）

設備の結合部
カバーに隙

該当する地
域課題

① 工場における後継者不在問題・人手不足の解消② 工場現場における働き方改革（現場の改善活動）の実施③ 多品種少量生産に対応するための、生産準備工程や開発工程の効率化④ 遠隔地からの各種検討・実作業支援

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

59

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(3) 「MR技術を活用した遠隔作業支援の実現」（トヨタ自動車株式会社） （2/3）• MRシステムの実証では、生産設備の製作における効率化・安全性向上といった効果を確認できました。
※

ユースケース

検証項目

安全
（１）
生産設備（初号機）製作途
中の不具合
確認

補記

安全性

向上

向上
／低下

検討品質

作業性、視認性、保全性やり直しゼ
ロ

向上

○

移動可能
範囲

制限なし

連続使用
可能時間

30分

人数

3名

検討品質

向上

品質
（２）
生産設備製
作時の配線
作業遠隔支
援

検証結果

ケーブル躓きの危険が解消され、足元の床を気にせずに確認作業が実施できるようになった。
△ 一方、バックパックが重い（約13kg）ため屈伸が必要な下部の確認でバランスを崩す等のリスクを感じた。また、MRシステムを装着するとヘルメットをしっかりと被ることができず、安全性は確保されていない。

品質

コスト

最終目標

映像品質
（遠隔）
移動時
間・出張
費用

向上（10ｍ⇒
ケーブル取り回しの制約がなくなり、足元の床を気にせずに作業を実施できるよう制限なし）△ になった。一方、大きなバックパックで背中が固定、作業姿勢が制限されることが／低下あった。
低下（30分
バックパックが重い（約13kg）ため連続作業が困難になり、1回当たりの作業時間に△20分の上限を設けた。
⇒20分）
変化なし（3○ －名⇒3名）
熟練技術者による的確な遠隔支援により、検討漏れがなくなり品質が向上した。
向上○ 遠隔支援者が客観視の映像を見ることができれば、更なる品質の向上に期待でき
る。

有線並

未達

× 無線通信の不安定さにより遅延・コマ落ち等、映像品質が落ちることがあった。

不要

不要

○

2名＋遠隔1名

減少（3名
⇒2名＋遠
隔1名）

○ 課題解決システムの活用によって遠隔から支援できる目途が立った。

コスト
人数

無線化によって現場で簡単に生産設備の3Dデータ入れ替えが可能になり、様々な検討が実施でき漏れがなくなった。

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

遠隔支援により、熟練技術者が現地に移動する時間・交通費を削減することができる。

60

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(3) 「MR技術を活用した遠隔作業支援の実現」（トヨタ自動車株式会社） （3/3）

実証事業において直面した課題、解決のために工夫したこと• 4.7GHz帯がマルチパスによる影響を受け、想定よりも電波が伝搬していないことがありました。4.7GHz帯設備のマルチパス
による影響を改善するため、アンテナの追加および吸収体の設置を行いました。
• 電波伝搬試験では、無指向性アンテナを使用して試験したところ、距離的には電波が届く範囲でありながら、通信不能なポイントがありました。マルチパスの影響があることを想定し、指向性アンテナを使用して試験を実施したところ、通信可能な測定ポイントの増加（改善）が確認されました。反射/マルチパスの影響は大きく、安定した通信を確保するためには、反射/マ
ルチパスの影響を受けないようにする工夫が必要ということが改めて確認できました。
• MRシステムの構築は、機器をバックパックに格納する方式で進めましたが、リハーサル時を実施した際に、熱がバックパッ
ク内にこもってしまうことを発見しました。そのため、バックパックを背負子にするに変更することで対応しました。
• ローカル５Ｇの設備投資効果を最大化させるためには、MRシステム以外のシステムもローカル５Ｇ上で稼働させ、費用対効
果を向上させる等の対応が考えられます。

ユースケースの導入によって得られた効果• MRシステムの実証においては、生産設備の製作における効率化や安全性の向上という効果を確認することができました。
（詳細は、前頁の効果検証結果の表をご参照ください）

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

61

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(4) 「目視検査の自動化や遠隔からの品質確認の実現」（住友商事株式会社）（1/2）•

開発実証「目視検査の自動化や遠隔からの品質確認の実現」では、高精細画像データ及びAI解析を用いた目視検査の自動化や遠隔作業者支援に関する課題実証が行われました。

名称
実証目標

活用
イメージ

ユースケース１

ユースケース２

高精細画像データ及びAI解析を用いた目視検査の自動化

高精細映像伝送による品質確認等（遠隔作業者支援）• サミットスチール大阪工場の第二スリッターライン(S2)における目視検査の
作業工数を”ゼロ”にすること• 高精細な8Kラインスキャンカメラと画像処理AIを活用して、製造業の現場課
題を踏まえた機能および運用を検証すること• 営業担当者の大阪工場への品質確認時の移動時間削減効果を検証す
ること• 4Kの高精細映像を活用して、製造業の現場課題を踏まえた様々なユース
ケースでの機能および運用を検証すること

現状

現状• サミットスチール大阪工場では、鋼板表裏面の外観品質を目視で検査している。 100m/分• 鋼板に近づいてしゃがんだ姿勢で目視検査を実施しているため、負荷がかかる作業となっている。
• 身体的負荷のかかる作業を削減し、作業効率を向上することが現場課題として挙げられている。

将来像• サミットスチール本社営業部（淀屋橋）と大阪工場は、社有車で往復約1時間程の移動時間がかかる。
• 工場だけでは出荷可否を判断できない品質不良等が発生した場合、本社と工場の担当者等が電話で不良内容を確認している。
• 場合によっては、営業担当者が工場に訪問して品質を確認することもある。
将来像• 「人の目を介さない検査」を実施することで、作業工数の削減および身体的負荷のかかる作業の低減が可能になる。
• 作業者の経験値に頼らず精度の高い検査を実施することで、高水準の品質基準の維持確立できる。
• 作業者の休業や退職等による引継ぎの負荷を低減する。
令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

遠隔地から4K映像を確認• 細かなキズでも撮影できるよう4Kカメラを使用し、高精細な映像を大阪工場から本社へ配信することで、遠隔からでも品質確認の支援が可能になる。
• 「工場設備の保守メンテナンス」等、他の用途に活用することもできる。
• 新型コロナウイルスの感染対策として、遠隔からでも工場内の様子が確認できる。

62

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(4) 「目視検査の自動化や遠隔からの品質確認の実現」（住友商事株式会社）（2/2）
実証事業において直面した課題、苦労した点• 目視検査自動化に用いるAIアルゴリズムの精度向上のため、多くの学習データ(鋼板にキズがあるNGデータ)を取得する必要がありましたが、データ取得やAIの精度向上に苦労しました。アルゴリズム開発に時間をかけることができなかったことが一因です。本実証は実施期間が限られていましたが、一般に開発を行う場合には、余裕を持ったスケジュール設定できると良いのではないでしょうか。

実証事業において工夫したこと、うまくいった点• カメラ等の設置にあたっては、工場内の限られたスペースにて行う必要があり、最適な設置場所や取り付け方法を検討する必要がありました。検討においては、知見のあるベンダーに依頼したことで、現場で実物を見ながらライトやカメラ角度等について適切な助言をいただきました。
• 遠隔作業者支援の実施において、データを確認する本社側の環境も実務上考慮する必要がありました。本社ではWi-fiを利用していますが時間帯によっては、配信が止まってしまうことがあり注意が必要です。

ユースケースの導入によって見込まれる効果• 目視検査の自動化に関するユースケースについて、自動判定の精度が上がり、品質確認にかかる時間が削減された場合には、加工時間が▲2,000分/月程度の効果が見込まれます。
• 遠隔作業者支援のユースケースについて、活用が進んだ場合には、品質確認のための改善効果▲20分/月、大阪本社から大阪工場への移動時間削減効果▲180分/月の効果を見込まれます。

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

63

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(5) 「工場内の無線化の実現」（日本電気株式会社）（1/2）• 開発実証「工場内の無線化の実現」では、制御系ネットワークの無線化、無軌道型AGVの遠隔制御、遠隔保守作業支援のユースケースについて課題実証が行われました。
名称

変種変量生産に資する制御系ネットワークの無線化

無軌道型AGVの遠隔制御

熟練工を対象とした効率的な機器等の遠隔保守作業支援

ユースケースの概要
ユースケースの活用イメージ• 変種変量生産を実現する為には、製造ライ• 製造現場のレイアウトフリー化を行うには無ンのレイアウト変更の自由度の向上が必要
軌道型AGVが必要となり、その運用には安であり、レイアウト変更の都度発生する配線
定かつ広範囲の無線が必要です。本実証
コストの削減求められる。その中で、制御系ではWiFiと5Gの無線を組み合わせる事によ
ネットワークの無線化が5Gにより実現できるり、無軌道型AGVの遠隔制御を実現する。
のではないかと期待されており、本実証で5Gで制御ネットワークを動作させ検証を行う。

• 現在、特に古い工作機械の保守には高度な知識と経験を持った熟練工が欠かせない。
しかし熟練工の人数は限られており、少ない熟練工で保守を実施する必要がある。そのため、 5Gの大容量・低遅延の特性を活かし、AR/VR等のリモート環境とセンシング
技術及びAIを組み合わせる事により、遠隔での熟練工による保守業務支援を実現する。

• 製造ラインの柔軟な変更による少量多品種生産の実現に資する制御系ネットワークの無線化• 効率的な機器等の遠隔からの保守作業支援• 無軌道型AGVの遠隔制御

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

64

第3章 工場におけるローカル5G
4．導入事例紹介(5) 「工場内の無線化の実現」（日本電気株式会社）（2/2）

実証事業において工夫したこと、うまくいった点• システムの構築にあたっては、光ケーブルの増設を行いました。ローカル5Gの環境を整備する場合、ワイヤレスの部分が注目されますが、ネットワーク構成全体を踏まえ配線工事にも注意が必要です。
• 28GHz帯の利用において、アンテナを高い位置に設置したことで、天井・壁（金属）による反射の影響もあって電波が届きやすかったです。本実証を実施した工場においては、遮蔽物の影響を受けやすい28GHz帯であっても、天井や壁の金属による反射波があり、見通しあり/なしにかかわらず、高い受信レベルが期待できると分かりました。
• ローカル5G導入に際して、不感地帯をなくす方策としては、特に28GHｚ帯を使用する場合、反射板の活用を検討しても良いかもしれません。金属板の反射板を使う場合は改善エリアが狭いため、特定の動かない設備に対しての使用が有効だと考えられます。他方で、移動を伴うもの等、広いエリアでの改善が必要な場合は、反射波のビームが広いメタサーフェスの反射板の使用を検討しても良いのではないでしょうか。

ユースケースの導入によって得られた効果• 無軌道型AGVの遠隔制御の検証結果としては、カメラ映像とAGV制御の通信は、約30mの距離まで可能でした。5Gと無線
LANの経路切り替え機能により、性能目標を達成する高スループット低遅延の実現を確認できました。

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」より

65

第4章

ローカル５Gの導入方法

4-1. 導入方法全体の手順
4-2. 検討・準備フェーズ
4-3. 導入フェーズ
4-4. 運用フェーズ

66

第4章 ローカル5Gの導入方法
1．ローカル5G導入の手順(1) 導入方法全体の手順• ローカル5G導入の流れを以下の手順に沿って次頁より解説します。
導入方法全体の手順

検討・準備

導入

運用

導入目的の明確化• ローカル5Gの導入目的を明確にするためには、「現状の課題」と「実現したい将来像」のギャップを認識したうえで、ユースケースとして最適なローカル5Gの活用方法検討しましょう。

導入・運用体制の検討• 免許主体や、運用管理者、ユーザー企業の責任者等を検討して、導入・運用体制を考えることが必要です。

導入計画の策定• 導入計画を策定することによって、ローカル5G導入に係る実施事項・スケジュールをあらかじ
め整理することが重要です。

環境構築• ローカル5G導入にあたっては、機器の選定・調達、無線環境の確認、ソフトウェアの開発を行います。

干渉調整・免許申請• 携帯電話事業者、ローカル5G基地局（他者）との干渉調整を踏まえて、適切に免許申請を行う必要があります。

落成・設置• ローカル5G機器の導入に際しては、設置工事等を行う必要があります。

保守・運用• ローカル5G機器の保守・運用にあたって注意するべき点
67

第4章 ローカル5Gの導入方法
２．検討・準備フェーズ(1) ローカル5G導入目的の明確化• ローカル5Gの導入目的を明確にするためには、「現状の課題」と「実現したい将来像」のギャップを認識したうえで、ユースケースとして最適なローカル5Gの活用方法を検討しましょう。
将来、製造現場で実現したい姿
将来像（To Be）

例えば、• 検査工程を遠隔から作業者が確認できるようにすることで、安全に業務を行うことができる• 熟練した作業者が一元的に確認し、製品品質を一定に保つことができる

最適なローカル5Gの活用方法（例：目視検査の遠隔作業者支援）

G
A
P

現在の状態
（As Is）

ソリューションとしてのローカル5G• 検査工程における製品を4Kカメラで撮影し、遠隔の確認者のもとへ送信する• 1秒当たり4枚程度撮影する必要があるため、スルー
プット（Uplink）100Mbps程度の無線通信を実現し、リアルタイムに動画像を遠隔に共有する• 危険な現場での確認作業を不要にすることに加えて、熟練した作業者の確認により効率化を図る

現在、製造現場で抱えている課題
例えば、• 加工工程における目視検査が必要なため、作業者にとって危険な業務となっている• 作業者の経験によって、目視検査の品質にばらつきが出ている

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」よりPwC整理

68

第4章 ローカル5Gの導入方法
２．検討・準備フェーズ(2) 導入・運用体制の検討• ローカル5Gの導入・運用体制を検討するにあたっては、まずユーザー企業（製造現場を抱える導入主体）
における責任者の明確化や連携部署等との役割分担を図ることが重要です。
• そのうえで、ローカル5Gに関する導入ベンダーや、ソフトウェア開発、機器調達先を選定しましょう。
検討体制
ユーザー企業ローカル5Gの導入ベンダー【責任者】• ローカル5G導入の責任者

A社

【担当者】
• 製造現場の担当者
ソフトウェア開発

機器調達

B社

C社

【連携部署等】• 情報システム部門、IT関連部門など

ローカル5G導入におけるポイント（導入企業、関係者等のコメント）••

ユーザー企業の担当者は、自社の製造現場で働く人々や、ローカル5Gの導入を担当するベンダー企業と定期的にコミュ
ニケーションを取っており、導入するユースケースの検討を円滑に進めることができました。製造現場のニーズと、無線通信の活用可能性を把握しておくことが重要だと考えられます。
ローカル5Gの利用方法を検討するにあたっては、導入責任者や製造現場の担当者、ソフトウェア開発担当者などが集まってワークショップを複数回開催しました。技術的な性能だけではなく、実運用を想定した検討を行うことが、実務的に有益な運用に結び付くのではないでしょうか。

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」よりPwC整理

69

第4章 ローカル5Gの導入方法
２．検討・準備フェーズ(3) 導入計画の策定•

導入計画を策定することによって、ローカル5G導入に係る実施事項・スケジュールをあらかじめ整理することが重要です。
ローカル5Gに関する導入計画書の主な策定項目（例）① 導入の背景・目的
1

ローカル５G導入の背景・目的• 製造現場の抱える課題や、ローカル5G導入の背景、実現したい将来像を整理② 導入するシステムの概要
1

システムの要件• スループット、許容遅延、通信可能範囲、利用する周波数帯等を整理

2

ネットワーク構成図• ローカル5Gのネットワーク構成（ケーブル、サーバー等を含む）を整理

3

ネットワークを構成する機器・サービス• 機器の調達先、製品スペック、利用目的等を整理③ 導入の効果及びコスト1見込まれる導入効果• 導入によるKPIとして定量目標または定性目標を決定

2

導入・運用コストの概算• ローカル5G導入にかかるコスト、運用コストの概算を算出

3

投資回収見込み• コスト削減効果や導入効果を踏まえた投資回収見込みを算出④ 導入の実施1

実施スケジュール

• 実施事項の明確化と所要期間を整理

2

導入・運用体制• 導入の実施体制や、運用管理責任者、保守委託業者等の役割分担を明確化

3

導入資金計画• 導入資金の調達先や、調達スキームを検討

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」よりPwC整理

70

第4章 ローカル5Gの導入方法
３．導入フェーズ
(1) 環境構築• ローカル5Gの環境構築に際しては、機器選定・調達、無線環境の確認、ソフトウェア開発を実施する必要があります。
実施事項
機器選定・調達• ローカル5Gのネットワーク構成機器や関連機器を用途に合わせて選定したうえで調達します。

無線環境の確認• 工場における無線環境や、機器の設置方法等をあらかじめ確認します。

ソフトウェア開発• ユースケースの実現に当たっては、ソフトウェアの開発を伴う場合があります。

ローカル5G導入におけるポイント（導入企業、関係者等のコメント）•••

1日の変化によって、無線環境が変化する場合があることに注意しましょう。例えば、人の往来によって影響が出る可能性があることや、クレーンの移動等、環境の変化が生じることに留意が必要です。
工場の中では、設備等が日々稼働しており、AGVやクレーンのように動きがあり、電波環境に影響を与える機械等も存在するので、マルチパスフェージングの影響を避けるため、高くて見通しがきくところに基地局を設置することが効果的ではないでしょうか。
ソフトウェア開発上、懸念となり得る点は事前に把握して対応を考えておくことが重要です。例えば、キズ検知に用いる映像データを取得する場合、現場の撮影環境で取得したデータでなければ、照度や撮影角度の違いといった点から、うまくキズを認識できない可能性もあります。

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」よりPwC整理

71

第4章 ローカル5Gの導入方法
３．導入フェーズ
(2) 干渉調整・免許申請（1/2）• ローカル5Gは、同一周波数を他のローカル5Gと共用したり、隣接する周波数帯において、携帯電話事業者がサービスを行っているため、それらの無線局との間で有害な混信が発生しないよう干渉調整を行うことが必要です。
ローカル5Gの無線局の開設に当たり必要な干渉調整
開設しようとする
ローカル5G設備

携帯電話
事業者

全国BWA
事業者

必要に応じ無線局併設
時の物理遮蔽等について調整が必要

全国BWA 事業者のネットワークとの同期及び混信回避について調整が必要

ローカル5G
基地局

必要に応じて干渉調整を実施

必要に応じて干渉調整を実施

他者のローカル5G
基地局

他者の自営等BWA
基地局

自営等BWA
基地局
必要に応じて干渉調整を実施

地域BWA
基地局

アンカーとして自営等 BWA 以外（携帯電話事業者、地域ＢＷＡ事業者、 1.9GHz 帯 TDLTE 方式デジタルコードレス電話）を利用される場合の取扱については、設備構築を依頼するベンダー等にお問い合わせください。
５GMF「ローカル５Ｇ免許申請支援マニュアル2.0版」（2020年12月）に基づき整理

72

第4章 ローカル5Gの導入方法
３．導入フェーズ
(2) 干渉調整・免許申請（2/2）• ローカル5G無線局免許申請に必要な書類一覧は、以下の通りです。なお、最新の必要書類等に関する
詳細は総務省HPをご確認ください。

ローカル5G 無線局免許申請に必要な書類一覧

５GMF「ローカル５Ｇ免許申請支援マニュアル2.0版」（2020年12月）より抜粋

73

第4章 ローカル5Gの導入方法
３．導入フェーズ
(3) 落成・設置• ローカル5Gを製造現場に導入するにあたって、機器の設置や、ソフトウェアの設定、電源・空調等の付帯設備を伴う設置作業を行います。
実施事項

落成・設置

• ローカル5G機器やソフトウェアの設定、電源・空調等の付帯設備を伴う設置作業を行います。

ローカル5G導入におけるポイント（実証事業者等のコメント）•••

ローカル5G導入に際して、不感地帯をなくす方策としては、特にミリ波帯を利用する場合、反射板の活用を検討しても良いかもしれません。なお、金属板の反射板を使う場合は改善エリアが狭いため、特定の動かない設備に対しての使用が有効だと考えられます。他方で、移動を伴うもの等、広いエリアでの改善が必要な場合は、反射波のビームが広いメ
タサーフェスの反射板の使用を検討しても良いのではないでしょうか。
無線通信の性能評価を行うにあたっては、取得データの量が膨大となったことで、スループット、伝送遅延等のデータを管理することに苦労しました。社内のネットワークにCSV形式で保存していたが、クラウドへの自動保存などの仕組みを事前に用意しておくと便利ではないでしょうか。
実証事業においては可搬型の機器を利用したため、設置工事の負担は少なかったです。また、可搬式の機器を工場間で移設しましたが、所要期間は数日であり、複数の箇所でローカル5Gの機器を使用することが想定される場合には、可搬型の機器を使用しても良いのではないでしょうか。

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」よりPwC整理

74

第4章 ローカル5Gの導入方法
４．運用フェーズ
(1) 保守・運用• ローカル5Gに関する設備の保守・運用にあたっては、工場のレイアウト変更等、工場の環境変化を想定したルール作りをあらかじめ実施しておくことが重要だと考えられます。
実施事項

保守・運用

• ローカル5Gに関する設備の管理体制を事前に適切に定めたうえで、保守・運用を行います。

ローカル5G導入におけるポイント（実証事業者等のコメント）•••

ローカル5G関連機器は、5年に一度の定期点検があるため、準備事項をあらかじめ把握しておくことが必要です。
ローカル5Gの保守・運用にあたっては、事前に工場のレイアウト変更や、無線機器の新規導入等、工場の環境変化を想定した取り決めをしておくことが重要ではないでしょうか。ローカル5Gは免許によって決められた範囲でしか動かせな
いこと、また、取り扱いができる者も限定されることや、再申請の必要性が生じる可能性もあるため、ローカル5Gの導入
ベンダー企業とユーザー企業の担当者、IT部門等との間で役割分担を事前に明確化しておくことが必要です。
ローカル5G機器に関連する電波状況を可視化して把握しておくこと、配置図や台帳に電波状況、機器の設置箇所の詳細等を記録しておくことで、保守・運用上問題が生じた場合などにスムーズに対応できると考えられます。

令和2年度「地域課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」よりPwC整理

75

おわりに
•

本ガイドラインでは、製造現場におけるローカル5G等の活用を検討する際の参考となるよう、ローカル5Gに関する概要や、工場の電波伝搬特性、活用事例、導入上の注意点等を中心に解説してきました。

•

今後の技術動向や、ローカル5G関連機器の普及、各種制度等を踏まえたうえで、本ガイドラインも参照いただき、自社に最適なローカル5G等の導入検討に役立てていただけますと幸いです。

本ガイドラインの執筆体制
総務省 国際戦略局 通信規格課
PwCコンサルティング合同会社（執筆）
検討会構成員：
早稲田大学リサーチイノベーションセンター 稲田 修一 様
国立研究開発法人情報通信研究機構 板谷 聡子 様
オムロン株式会社 山田 亮太 様
株式会社国際電気通信基礎技術研究所 長谷川 晃朗 様
村田機械株式会社 冨田 尚孝 様
パナソニック株式会社 市川 泰史 様
協力：
国立研究開発法人情報通信研究機構 フレキシブル・ファクトリー・プロジェクト（FFPJ）
76

巻末資料

1. 電波伝搬シミュレーション評価結果
2. ユースケースごとのNWシミュレーション評価
3. 令和2年度「工場現場における無線通信の利用状況や導入意向に関する調査」実施概要

77

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(1) 電波伝搬シミュレーションの実施目的• 製造現場における無線通信、特にローカル5Gの無線環境を把握するため、電波伝搬シミュレーションの評
価結果の活用も検討ください。
•
実施目的・内容•

ローカル5Gによるネットワーク構成を想定した無線伝搬環境特性を把握するため、4.6GHz帯、28.3GHz帯に関する電波伝搬シミュレーションを実施しました
工場モデルとして４つ（プラント、自動車工場、物流倉庫、金属加工工場）を対象に評価を行いました

電波伝搬シミュレーションとは•シミュレーション評価結果の活用

電波伝搬に関するシミュレーション評価を実施することで、受信点における電波強度を測定し、無線環境の特徴を事前に把握することができます。

工場モデルの特徴に応じた無線環境の把握•

電波伝搬シミュレーション評価結果から、工場モデルの特徴に応じた無線環境の把握時の参考にしてください。

ローカル5Gの周波数帯による違いの把握•

送信点-180 dBm

受信レベル
T
x
1

-50 dBm

ローカル5Gで利用される周波数帯を想定した電波伝搬シミュレーション評価結果から、周波数帯の違いによる無線通信への影響を把握するための参考にしてください。
78

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(2) シミュレーション対象とする工場モデル• 工場モデル４つの電波伝搬シミュレーションの結果を紹介します。自社工場の環境と近いシミュレーション
結果を参考としてください。
プラント

物流倉庫

• 屋外にローカル5G基地局を設置するプラントを想定しました • 荷棚、スタッカクレーン、コンベヤによって構成された立体
自動倉庫を想定しました（評価結果の詳細はP.82-P.86）（評価結果の詳細はP.93-P.99 ）自動車工場

金属加工工場• 機械組立工場の例として、金属の障害物も多い自動車工場 • 金属加工工場として、工場内に高さの異なる障害物が置かれ15た環境を想定しました
3を想定しました
m

組立機械（評価結果の詳細は
P.87-P.92 ）（評価結果の詳細はP.100-P.101 ）
金属棚

79

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(3) 前提条件• シミュレーション評価に際しては、共通の計算条件と、モデルごとの材質等を設定しています。
計算条件（共通の諸元）
周波数

工場モデルにおける構造物の材質• 4.6 GHz、28.3 GHz
プラント

送信

種類

• 無指向性

送信電力• 0 dBm

偏波• 垂直偏波

種類• 無指向性偏波• 垂直偏波

自動車工場

受信

計算
条件

出力

最大反射回数（R）
最大回折回数（D） • R2D1T0
最大透過回数（T）

物流倉庫• 受信レベル（複素振幅加算）
解析法• レイトレース法

解析ツール• Wireless InSite

金属加工工場建物

コンクリート装置および足場

金属

地形

湿土

工場(壁、床)

コンクリート

工場(天井)、金属棚、AGV、組立機械、DPS、台車

金属

車(窓)

ガラス

車(車体)

金属

人

水

倉庫(壁、床)

コンクリート

倉庫(天井)、荷棚、コンベ
ヤ、スタッカクレーン

金属

荷物

木材

工場(床)

コンクリート

工場(壁、天井)、什器、ク
レーン、支柱

金属
80

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(4) シミュレーション結果の用語解説• 次頁以降で使用されている用語を解説します。
用語

解説

Tx

• 送信点(Transmitter)を表します

Rx• 受信点(Receiver)を表します

LoS• TxとRxの間に障害物が存在しない、見通しあり(Line-of-Sight)の状態を表します

NLoS• TxとRxの間に障害物が存在する、見通し無し(Non-Line-of-Sight)の状態を表します

PLE• Path Loss Exponentの略語を表す。伝搬損失と距離をグラフに描いたときのグラフの傾きを表し
ます
•

dBm

電力の単位を表し、一般的なW(ワット)の単位に換算すると以下の関係となります• 0 dBm = 1 mW(10-3 W)• -30 dBm = 1 μW(10-6 W)• -60 dBm = 1 nW(10-9 W)
81

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(5) プラントのモデル詳細（1/2）• プラントの工場モデル詳細を示します。
送信点高さと装置群の位置関係

建物と装置群で構成。屋外を想定

20 m

T
x
装置群は、高さ20 m程度のタンクや、階層構造を想定

100 m
100 m

Tx

82

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(5) プラントのモデル詳細（2/2）• Tx（送信点）は、建物の外壁付近に配置しています。
• Rｘ（受信点）は、地面付近にルート配置し、階層構造には、各フロアに配置しています。

Rx
Tx

y
x
83

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(6) プラントにおける電波伝搬シミュレーションの評価結果（1/3）• Txに近い地面付近および地上高の高い階層構造部分で受信レベルが大きい傾向となります。この傾向は、28.3 GHzにおけるシミュレーション評価でも同様の傾向が見られました。
• 低い階層でTxから遮蔽される受信点へは、電波の回り込みが小さくなっており、特に28.3 GHzでは受信レベ
ルが下がっていることに注意が必要です。
4.6 GHz帯の評価結果

28.3 GHz帯の評価結果

Tx

z

Tx

z

y
x

-180 dBm

受信レベル

y
x

-50 dBm84

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(6) プラントにおける電波伝搬シミュレーションの評価結果（2/3）• 送信点から見て大型構造物の影となる領域で顕著に受信レベルが落ちています。
• また、28.3 GHz帯では、4.6 GHz帯の計算結果と比べて、送信点から距離が離れた受信点における受信レ
ベルの減少が大きくなっています。これは、4.6 GHzに比べ28.3 GHzの方が波長が短く、障害物に対して電波の回り込みが小さくなることで、28.3 GHz帯の結果の方が、受信レベルが小さくなっていると考えられます。
4.6 GHz帯の評価結果

28.3 GHz帯の評価結果
4.6 GHz帯と比べ、広い範囲で受信レベルが小さい結果となっている。

Tx

低階層部分で受信レベルが小さくなる傾向は、4.6 GHz帯と同様である。

低階層部分も遮蔽物が多く、受信レベルが小さくなる傾向にある。
-180 dBm

受信レベル-50 dBm85

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(6) プラントにおける電波伝搬シミュレーションの評価結果（3/3）• LoSのRxの結果から近似して求めた伝搬損失推定式の傾き(PLE)は、4.6 GHzおよび28.3 GHzで2.4～2.5程度です。一般に自由空間伝搬損失のPLEは2とされており、自由空間伝搬に近い伝搬損失の距離依存性を有していると考えられます。
• 他方で、NLoSのRxの結果から近似して求めた伝搬損失推定式の傾き(PLE)は、4.6 GHzの値(3.8)に比べて28.3 GHzの値(4.4)の方が大きいため、28.3 GHz帯の方が電波の回り込みが小さく、4.6 GHz帯の場合と比べて、Txから同じ距離でも伝搬損失が大きくなります。
4.6 GHz帯の評価結果

28.3 GHz帯の評価結果

PLE:4.4

PLE:3.8

PLE:2.4

PLE:2.5

LOS
標準偏差〔dB〕

•
•

NLOS
3.9

LOS
10.4

標準偏差〔dB〕

NLOS
4.7

グラフ中のLoSはTx-Rx間に障害物がない「見通しあり」のRxを表し、NLoSは障害物による遮蔽によって「見通し無し」のRxを表す。
PLE: Path Loss Exponent

13.8

86

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(7) 自動車工場のモデル詳細（1/4）• 自動車工場モデルの詳細を解説します。
金属棚
組立機械

•
•
•
200 m

金属棚：サイズ：270×3×3 m
AGV：サイズ：4.8×1.6×0.2 m
組立機械：サイズ：4×1.5×2.6 m

300 m
AGV
金属棚

DPSエリア
230×40 m

DPSエリア
230×40 m
天井高6 m87

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(7) 自動車工場のモデル詳細（2/4）• 3段組の棚を想定し、棚間隔は0.3 mとなっています（サイズ：40×0.8×1.8 m）。
• また、人（0.25×0.25×1.7 m ）と台車（ 0.5×1×1 m ）を各棚群に5組配置しています。
230 m
DPSエリア
40 m

拡大
40 m

拡大
0.8 m

棚

天板
棚段1
棚段2

棚段間隔
0.3 m

1.8 m
人
台車

棚段3

棚段間隔
0.3 m

▲横から見た棚モデル。
88

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(7) 自動車工場のモデル詳細（3/4）• Tx：工場の隅2か所に配置し、地上高は5 mとしています。

Tx

Tx
89

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(7) 自動車工場のモデル詳細（4/4）• 組立ライン左右の金属棚に、ポカヨケ、温湿度センサ、パーティクルセンサ等を想定したアンテナを地上高
1.5 mに配置しています。
• また、自動車を輸送するAGVにアンテナを配置し、地上高0.2 mとしています。
• DPSエリアでは人の側面(棚側)にスマートフォン(部品管理用途を想定)を想定したアンテナを地上高1 mに配置しています。

温湿度センサ,他

スマートフォン

AGV▲組み立てライン拡大図。

▲DPSエリア拡大図。

90

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(8) 自動車工場の電波伝搬シミュレーション評価結果（1/2）• Txから最も離れた組立ラインのRxでは、Txの配置によって受信レベルが大きく変動することが確認されました。本モデルのように障害物の密度が大きい工場環境でも、適切な場所にTxを配置することで、工場内全域をカバレッジできうると考えられます。
4.6 GHz帯の評価結果（什器は非表示）

300 m

200 m

Tx
-180 dBm

受信レベル-50 dBm91

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(8) 自動車工場の電波伝搬シミュレーション評価結果（2/2）• 特に組立車両の下にあるAGVでは、その違いが大きく表れています。今回のAGVを例として、Txから見て障
害物による遮蔽が大きいRxでは、受信レベルが周辺の受信点に比べて著しく小さくなる場合があります。
28.3 GHz帯の評価結果
①

①

②

④

②

③

③

Tx
-180 dBm

受信レベル④-50 dBm92

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(9) 物流倉庫のモデル詳細（1/5）• 荷棚は6列の荷棚を想定しています。1列当たりのサイズは、1.2×19.6×10.2 mです。
• コンベヤは、幅1 m、高さ1 mとしています。

荷棚

12 m

z

y

22 m

32 m

コンベヤ

x

荷棚は0.1 m角の鉄骨と棚板で構成。

0.7 m
1.4 m
(クレーンあり) (クレーンなし)

z

x
93

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(9) 物流倉庫のモデル詳細（2/5）• 荷物サイズは、1.4×1×1 mを想定し、6列の荷棚に13個×8段配置しています。

z

y

x
94

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(9) 物流倉庫のモデル詳細（3/5）• スタッカクレーン（サイズ：5×0.5×10.1 m）は、荷棚間に4基配置し、移動範囲は23.5 mを想定しています。

23.5 m(移動範囲)
95

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(9) 物流倉庫のモデル詳細（4/5）• Tx：各スタッカクレーンの端部に合計4点配置しています。

Tx1

Tx2

Tx3

Tx4

96

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(9) 物流倉庫のモデル詳細（5/5）• Rx：各スタッカクレーンの移動範囲に面で配置しています。縦・横とも1 m間隔に配置し、小型カメラ、クレーンの動力系センサ等を想定しています。

Tx4

Lane4

97

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(10) 物流倉庫の評価結果（1/2）• 同一レーン(Tx1-Lane1)の受信レベル分布を示しています。Tx2,3,4でも同一レーン間で同様の傾向が見られました。同一レーン上であれば、一定の受信レベルが見込まれます。
28.3 GHz帯の評価結果（Lane１）

Tx1-180 dBm

受信レベル-50 dBm98巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(10) 物流倉庫の評価結果（2/2）• Txから見て同一レーンのRxの結果は、4.6 GHzではスタッカクレーンの前後ともほぼ同程度の受信レベルとなった一方で、28.3 GHz帯では、Txから見てスタッカクレーンに遮蔽されるRxで受信レベルが小さくなる傾向となっています。28.3 GHz帯では、4.6 GHz帯に比べ波長が短く電波の回り込みが小さくなるため、スタッカク
レーンに遮蔽されるRxでは受信レベルの低下に注意する必要があります。
4.6 GHz帯の評価結果• 他レーン(Tx1-Lane4)の受信レベル分布• 反射パスがほぼすべての受信点へ到達しています

28.3 GHz帯の評価結果• 他レーン(Tx1-Lane4)の受信レベル分布Tx1▲反射2回、回折1回の計算結果。

Tx1▲反射2回のみの計算結果。

-180 dBm▲反射2回、回折1回の計算結果。
受信レベル▲反射2回のみの計算結果。
-50 dBm99

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(11) 金属加工工場のモデル詳細• Tx:地上高5 m位置に配置しています。
• Rx:地上高1.5 mおよび0.15 mに水平間隔5 mに配置しています。

Tx（送信点）の設置

Rx（受信点）の設置

100

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(12) 金属加工工場の電波伝搬シミュレーション評価結果• 4.6 GHzと28.3 GHzの結果を比較すると、受信レベルが小さい範囲が28.3 GHz帯の方が広くなっています。
• 28.3 GHz帯の方が障害物に対して電波の回り込みが小さくなるため、受信レベルの小さい範囲が4.6 GHz帯の結果に比べて広がったと考えられます。
4.6 GHz帯の評価結果••

28.3 GHz帯の評価結果

Tx1-受信点地上高1.5 mの受信レベル分布を示す。
障害物により遮蔽される受信点で受信レベルが小さい。

•
•

Tx1

Tx1-受信点地上高1.5 mの受信レベル分布を示す。
4.6 GHz帯と比べ、装置に遮蔽される広い範囲で受信レベ
ルが小さい。

Tx1-180 dBm

受信レベル-50 dBm101

巻末資料
１．電波伝搬シミュレーション結果(13)工場モデルごとの結果比較• 工場モデルごとのシミュレーション評価によると、屋内かどうか、構造物の材質、送信点と天井の距離等の違いによって、電波の受信レベルは大きく影響を受けるという結果になりました。
工場モデルごとのシミュレーション結果比較•

LoS（見通しあり）の結果について、4.6 GHz帯と28.3 GHz帯のどちらもプラントのPLE（Path Loss
Exponent）が最も大きい値となりました。プラントは4つの工場モデルのうち唯一屋外を想定している
ため、周辺からの反射波が少ないことが影響していると考えられます。

•

NLoS（見通しなし）の結果について、 4.6 GHz帯と28.3 GHz帯のどちらも物流倉庫のPLEが最も大きい値となった。物流倉庫は比較的狭い荷棚間にRxを配置しているため、障害物からの遮蔽が大きく、電波の届きにくい傾向があります。
また、受信レベルのばらつきの程度は、物流倉庫が最も大きい値となりました。他の工場モデルに比べて、回折波の影響が大きいことが影響していると考えられます。

プラント

物流倉庫
•

•
金属加工工場と自動車工場の比較•

金属加工工場では、障害物に遮蔽されるRxでは、Rxの高さによる受信レベルの差が小さかった一方で、自動車工場では、Rxの高さによって受信レベルに差が出ていました。
両工場で結果に違いが出た要因として、金属加工工場モデルは、①金属の壁を想定していること(自動車工場はコンクリート)、②Txの高さは同じだが天井高が高いこと(自動車工場6 m、金属加工工場11 m)の2点が異なるため、壁での反射による損失が小さいことに加え、天井側から反射して到来するパスが多いことが予測されます。結果として、Rxの高さによらない受信レベルの傾向が見られたと考えられます。
102ユースケースごとのNWシミュレーション評価

103

巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(1) 目的・実施内容• ローカル5Gを導入するユースケースの参考とするため、システムレベルのNWシミュレーション評価を行いました。想定ユースケースとして、①AGVの動作制御、②異常検知のための画像センサ、③保守管理情報の収集に用いる携帯端末の3つを想定しました。
•
実施目的・内容••

ユースケースごとの通信特性を把握するため、4.6GHz帯、28.3GHｚ帯についてシステムレベルNWシミュ
レーションを実施しました。
想定ユースケースとして、①AGVの動作制御、②異常検知のための画像センサ、③保守管理情報の収集に用いる携帯端末の3つを想定しました。
NWシミュレーションの実施にあたっては、前述の自動車工場モデルの電波伝搬シミュレーションで得られた伝搬ロスモデルを適用しています。

ユースケースの想定システム要件
端末種別

通信方向

データサイズ

到達許容時間

通信間隔

■ 基地局

台数

最大レート
2

■ 携帯端末Uplink20 - 255 Byte

0.1 - 60 秒

0.1 - 60 秒

150

36 Kbps■ AGV

Uplink40 - 250 Byte

1 - 50 ミリ秒

1 - 50 ミリ秒

108

5 MbpsDownlink

40 - 250 Byte

1 - 50 ミリ秒

1 - 50 ミリ秒

Uplink100 KByte

100 ミリ秒

100 ミリ秒■ 画像センサ

5 Mbps256

2 Gbps104

巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(2) 前提条件（1/3）•

評価モデルの設備構成としては、SAのコア網、制御用UPF、基地局、端末のすべてを工場内に設置していることを想定しています。
計算条件 （評価モデルの設備構成）
コア網

すべて
工場内に設置Multi-access Edge
Computing (MEC)
基地局

User Plane Function
(UPF)

基地局

端末(UE)••

データ通信は端末-MEC間で発生工場外のデータセンタ、インターネットへの接続は含まない
105

巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(2) 前提条件（2/3）••

シミュレータ(QualNet および 5G Model Library)はNWレイヤーに対応するモデル構成となっている• 5G Core Model• 5G Layer 2 Model• 5G PHY Model
5G Core Model 構成要素
• Authentication Server Function (AUSF)• Core Access and Mobility Management Function (AMF)• Session Management Function (SMF)• Unified Data Management (UDM)• User Plane Function (UPF)• 5g Node B (gNB)• Data Network (DN)(スライド#5のMEC相当)•

QualNet 5G PHY Model では、1フレーム10スロットの以下の3種類のスケジューリングモデルから選択可能•
DL-HEAVY: DDDDUDDDDU•
UL-HEAVY: UUUUDUUUUD•MIXED: DDDUUDDUUU•

NWシミュレーションの主要な 5G PHY Model パラメータ• 4.6GHz 帯のチャネル n79 で使える帯域幅の最大値は 100MHz

106

巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(2) 前提条件（3/3）
分類

項目

採用値

備考

主要な 5G Core
Model パラメータ

gNB数

2

2 gNB 間でハンドオーバ可能とした

主要な 5G Layer 2
Model パラメータ

主要な 5G PHY
Model パラメータ

運用モード

SA

NSA: 非スタンドアロンモード(5G+LTE)
SA：スタンドアロンモード(5G only)

多重化方式

TDD

デュプレックスモード
FDD：周波数分割多重
TDD: 時分割多重“UL-HEAVY”

スロット構成タイプ。
DL-HEAVY：ダウンリンクのトラフィックが多い場合
MIXED：ダウンリンクとアップリンクトラフィックがほぼ均等な場合
UL-HEAVY：アップリンクのトラフィックが多い場合
注：このパラメータはMAC-NR-DUPLEX-MODEがTDDに設定されている場合にのみ適用される。

gNBとUEの間で交換されるフレーム長

4.6 GHz: 0.5 [ms]28.3GHz: 0.25 [ms]gNBとUEの間で交換されるフレームの長さを定義する数値。
フレームの長さは
0: 1ミリ秒
1：0.5ミリ秒
2：0.25ミリ秒
3: 0.125ミリ秒
注：このパラメータはMAC-NR-DUPLEX-MODEがTDDに設定されている場合にのみ適用される。

gNB 最大送信電力

23 [dBm]

QualNet 5G Model Library デフォルト値

UE 最大送信電力

23 [dBm]

QualNet 5G Model Library デフォルト値

コンポーネントキャリ
アのチャネル帯域幅

100 [MHz]

SAかつTDDの場合、5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 90, 100, 200, 400 から選択可能。詳細は 5Gstandard “TS 38.101-1 Section 5.3.5-1” 参照。

使用周波数帯n79 または n257

n79 (4.6GHz帯)
n257 (28GHz帯)TDD Slot 構成タイ
プ（*）

107

巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(3) ユースケースの要件• 各ユースケースの要件と設置箇所を示します。
端末種別

通信方向

データサイズ

到達許容時間

通信間隔

■ 基地局

台数

最大レート
2

■ 携帯端末Uplink20 - 255 Byte

0.1 - 60 秒

0.1 - 60 秒

150

36 Kbps■ AGV

Uplink40 - 250 Byte

1 - 50 ミリ秒

1 - 50 ミリ秒

108

5 MbpsDownlink

40 - 250 Byte

1 - 50 ミリ秒

1 - 50 ミリ秒

Uplink100 KByte

100 ミリ秒

100 ミリ秒■ 画像センサ【工場内の端末配置モデル図】

5 Mbps256

2 Gbps
画像センサ

AGV▲組み立てライン拡大図。
300 m

携帯端末

200 m

▲DPSエリア拡大図。

108

巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(4) ユースケースごとのシミュレーション結果（AGV）•

AGVのみのシミュレーション評価結果を示します。4.6 GHz帯では、半数近い端末がパケット到達率100%である一方、28.3 GHz帯ではほとんど到達できておらず、周波数帯による違いが顕著にみられます。
端末種別

通信方向

データサイズ

到達許容時間

通信間隔

台数

最大レート

AGV

Uplink40 - 250 Byte

1 - 50 ミリ秒

1 - 50 ミリ秒

108

5 MbpsDownlink

40 - 250 Byte

1 - 50 ミリ秒

1 - 50 ミリ秒

5 Mbps

4.6 GHz帯（downlink）

28.3 GHz帯（downlink）• パケット到達率100％に近い端末が半数程度の一方、20%程の端末でパケット到達率0-2%という結果となっています。

• パケット到達率100%に近い端末は1割程度しかなく、8割以上の端末では、パケット到達率0-2%となっています。

パケット到達率 （％）

パケット到達率 （
％）

（ｍ）

（ｍ）

上記２つの図は、自動車工場（縦200m、横300m）における端末の配置場所を示しています。それぞれの■は端末を示し、端末（■）ごとのパケット到達率を色で示しています。

109

巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(4) ユースケースごとのシミュレーション結果（携帯端末）• 携帯端末のみのシミュレーション評価結果を示します。
端末種別

通信方向

携帯端末

Uplinkデータサイズ
20 - 255 Byte

4.6 GHz帯（uplink）

到達許容時間
0.1 - 60 秒

通信間隔
0.1 - 60 秒

台数

最大レート

150

28.3 GHz帯（uplink）• ほとんどすべての端末で到達率100%となりました。

• 距離の遠い端末については未達端末の割合が高く、20%程
度の端末においてパケット到達率が0-2%となりました。

パケット到達率 （％）

パケット到達率 （％）（ｍ）

36 Kbps（ｍ）

上記２つの図は、自動車工場（縦200m、横300m）における端末の配置場所を示しています。それぞれの■は端末を示し、端末（■）ごとのパケット到達率を色で示しています。

110

巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(4) ユースケースごとのシミュレーション結果（画像センサ端末）• 画像センサ端末のみのシミュレーション評価結果を示します。
• 画像センサによる大容量のデータ通信を同時に行う場合は、4.6 GHz帯、28. 3GHz帯ともにパケット到達率が低くなる可能性があります。

•

端末種別

通信方向

画像センサ

Uplink

4.6 GHz帯（uplink）
全ての端末においてパケット到達率は0-2%でした。

データサイズ

到達許容時間

通信間隔

台数

最大レート

100 KByte

100 ミリ秒

100 ミリ秒

256

2 Gbps28.3 GHz帯（uplink）•

到達パケット数自体は4.6 GHzに勝るものの、90%の端末でパケット到達率が0-2%でした。

パケット到達率 （％）

パケット到達率 （％）

（ｍ）

（ｍ）

上記２つの図は、自動車工場（縦200m、横300m）における端末の配置場所を示しています。それぞれの■は端末を示し、端末（■）ごとのパケット到達率を色で示しています。

111

巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(5) 端末数を4分の1にした場合のシミュレーション結果• 端末数は4分の1に削減したうえで、全ユースケースを同時に実施した結果を示します。
• 4.6GHz帯では全ての端末が通信可能となり、端末との通信間隔やデータサイズを削減するといった工夫が有効なことが分かります。
• また、28.3GHz帯の結果からは、遮蔽物の影響を受けていることが分かります。
4.6GHz帯•

28.3GHz帯•

全ての端末において、80 %以上のパケット到達率を示しています。

障害物の影響を強く受けていることがわかりますが、端末内でも到達率に若干の向上が見られます。

パケット到達率 （％）

パケット到達率 （
％）

（ｍ）

（ｍ）

上記２つの図は、自動車工場（縦200m、横300m）における端末の配置場所を示しています。それぞれの■は端末を示し、端末（■）ごとのパケット到達率を色で示しています。

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巻末資料
２．ユースケースごとのNWシミュレーション評価(6) 工場におけるNWシミュレーション評価結果の考え方• 今回のシミュレーション結果からは、特に28.3 GHzにおいて遮蔽物による通信への影響が顕著であること
や、画像や動画などの容量の大きいデータは通信状況を圧迫する可能性があることから、多数の端末が同時に大容量のデータ通信をする場合端末との通信間隔やデータサイズを削減するといった工夫が必要になります。
評価結果から得られた課題など考えられる対応策など

遮蔽物の影響を強く受ける• 基地局を高い位置に設置することで、マルチパスフェージングの影響を緩和することが考えられる。
• 組み立てラインごとに基地局を配置することで、見通しを確保する。
• 特に28.3GHz帯の利用において、反射板を活用するなどの対応を行うことで、不感地帯をなくす工夫が考えられる。

特に28.3 GHzにおいて遮蔽物による通信への影響が顕著であった

画像や動画などの容量の大きいデータは通信状況を圧迫す
る※28.3GHz帯は、電波の回り込みが弱く、遮蔽物を影響を受けやすいという特徴があるが、特定のエリアに閉じた通信を実現したい場合など、特徴に応じた利用方法を検討することができる。また、利用できる帯域幅の拡大等によって、活用可能性が変化する可能性がある。

• 5G通信であっても、多数の端末が同時に大容量のデータ通信をする場合は、基地局１台あたり収容可能な端末接続台数を考慮しネットワークを設計する必要がある。
• 多数の端末が同時に大容量のデータ通信をする場合端末との通信間隔やデータサイズを削減するといった工夫が必要となる。
113

巻末資料
３．令和2年度「工場現場における無線通信の利用状況や導入意向に関する調査」実施概要
項目

詳細

備考

配布数

•

3,000社

調査票配布期間•2020年11月9日～12月4日

回収方法

•

紙媒体返送、オンライン回答の併用

回収数（回収率）•

793件（26.4%）

対象地域

•

全国

対象業種

•

製造業

• 工場を附設する企業本社を抽出

業種
企業規模
無線通信の導入有無• 素材型：木材・木製品製造業（家具を除く）、パルプ・紙・紙加工品製造業、化学工業、石油製品・石炭製品製造業、プラスチック製品製造業、ゴム製品製造業、窯業・土石製品
製造業、鉄鋼業、非鉄金属製造業、金属製品製造業• 加工組立型：はん用機械器具製造業、生産用機械器具製造業、業務用機械器具製造業、電子部品・デバイス・電子
回路製造業、電気機械器具製造業、情報通信機械器具製造業、輸送用機械器具製造業• 生活関連型：食料品製造業、飲料・たばこ・飼料製造業、繊維工業、家具・装備品製造業、印刷・同関連業、なめし革・同製品・毛皮製造業• 中小規模：10人未満～299人• 大規模：300人以上

クロス集計

•
•
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114