キャンパス内テストベッドとしてのローカル 5G 導入とキャンパスネットワークとの接続
下地 寛武 1) , 近堂 徹 1) , 西村 浩二 1)1) 広島大学 情報メディア教育研究センター
h-shimoji@hiroshima-u.ac.jp

Local 5G deployment as a wireless testbed
connecting the campus network
Hiromu Shimoji1) , Tohru Kondo1) , Kouji Nishimura1)
1) Information Media Center, Hiroshima University

概要
広島大学では 2023 年 8 月に，広島大学東広島キャンパス敷地内に第 5 世代移動通信システム（ローカル 5G）を整備し，学内外の研究や実証実験フィールドとしての利活用促進に向けた取り組みを進めている。ローカル 5G は，高速・低遅延・多数同時接続の 5G の主要性能を持ったネットワークを自らの敷地内で柔軟に構築できる点に大きなメリットがある。また，ライセンスバンド（無線局免許を必要とする周波数帯) であるため，Wi-Fi 等のアンライセンスバンドと比較し安定かつ高速な通信を見込むことができ，特に信頼性が求められるユースケースで活用が望まれている。その一方で，機材導入から免許取得，さらに利活用に至るまで様々な障壁があり，組織的な取り組みが不可欠となる。本稿では，現在進めているローカル 5G 環境整備について紹介するとともに，キャンパスネットワークとの連携や実証実験等の利活用促進に向けた取り組みについて報告する。

いる。また，管理されたライセンスバンド（免許を必1 はじめに要とする周波数帯域）で運用されるシステムであるた

第 5 世代移動通信システム（5G）[1] は，超高速，超め，一般的な Wi-Fi とは異なり，他システムとの干渉低遅延，同時多数接続の主要性能を持つ無線通信環境を受けることなく，安定的な無線通信を屋内外で提供として，2019 年 4 月に周波数が割り当てられ，2020できる点も利点のひとつとして挙げられる。一方で，

年 3 月の商用サービス開始以降，携帯事業者を中心に導入・運用に当たっては現時点では成熟段階に至って導入が進みつつある。デバイスも 5G 対応のデバイスおらず，様々な障壁があるのも事実である。機器コスが市場に出始め，コンシューマ向けの通信インフラとトや設置，免許取得までの手続き的なコストに対ししての広がりを見せつつあることから，今後，高精細て，得られる通信品質との費用対効果の面や，ローカ映像や大容量コンテンツの高速伝送，多様なデバイス

ル 5G に対応する端末の少なさ，Wi-Fi 等のアンライからのデータ収集や遠隔操作など，AI/IoT 等の様々センスバンドと比較した時の使いやすさという点で，なサービスを支える通信基盤としてより一層の普及と十分な理解が得られていない点も多い。5G 利活用型活用が期待されている。

社会デザイン推進コンソーシアム*1 が発行する「ロー5G の中でも地域の自治体や企業などが個別のニー

カル 5G 関連市場見通し調査レポート」によると，本ズに応じて自らの建物内や敷地内で独自に 5G 網を構

格的な普及期は 2025 年以降になる見込みとも予想さ築できるローカル 5G の導入も広がりをみせている。

れ，先行する組織における利活用事例の蓄積が今後のローカル 5G は 2019 年 12 月に制度化され，2023 年展開にも大きく関わってくることも指摘されている。

9 月時点で全国 1279 の基地局が運営されている [2]。

そのためには，限られたエリアであっても，ローカル商用 5G とは異なり，組織が主体的に必要な要件を定

5G を実感できる環境を整備し，最先端研究や実証実義し設定を柔軟にしつつ 5G 環境を整備できるため，験を通じて 5G の利活用イメージを多種多様な分野で自らの課題解決や新たなサービス創出に向けた実証実験等を展開しやすい点で利用拡大に期待が寄せられて380*1 https://5g-sdc.jp/

展開していく必要がある。
広島大学では，Town&Gown 構想に基づき，大学と地域が連携し地域課題の解決と持続可能なまちづくり（スマートシティ）を目指す取り組みを進めている*2 。
この取り組みの一環として，大学敷地内でローカル 5Gを導入することにより，次世代技術やサービスに関する実証研究環境を整備し，企業および自治体等との共同研究の促進や教育環境の充実を図ることとなった。

図 1 5G システム概要

ローカル 5G を整備するにあっては，単に無線エリアの設計だけではなく，キャンパスネットワークとの連

表 1 5G システム諸元携や学内外組織に対する利活用促進も含めた検討を進めている。本稿では，2023 年 8 月に整備が完了した，
学内ローカル 5G 環境について紹介するとともに，導項目

諸元

基本仕様
帯域幅3GPP Release 15, SA 構成
4.8GHz（屋内，屋外）
100MHzビームフォーミングあり（屋外のみ）

MIMO 数

DL：4Layer, UL:2Layer
DL 0.85Gbps、UL 0.45Gbps
準同期, DL:UL:S=4:4:2

周波数入までの知見や今後の利活用促進に向けた展望について述べる。

セルスループット

2 構築したローカル 5G システム

フレームフォーマット

ローカル 5G システムの導入にあたっては，完全に独立した実験用ネットワークとして運用するのではな

同期運用かつ DL:UL:S=4:4:2 とすることで同期運用

く，キャンパスネットワークとの連携を意識しつつ，に比べてアップリンクのリソースを向上させた形とし実証実験フィールドとしての有用性を最大限に発揮でた。無線区間のスループット性能（理論値）としては，きる構成で検討した。本章では，構築したシステム概1 セル（ひとつの RHUB 配下の屋内用 RU，または要について述べる。

ひとつの屋外用 RU から送信される電波がカバーするシステム概要エリア）あたりダウンロード 0.85Gbps, アップロード

2.1

シ ス テ ム 構 成 図 を 図 1 に 示 す 。ロ ー カ ル 5G シ

0.45Gbps となっている。

ス テ ム は ，5GC(Core), EMS（（Element Manage-

次にクライアント端末について述べる。今回，実証ment System）の コ ア 装 置 と ，CU（Central Unit)実験等の障壁を小さくするために事前にローカル 5G

お よ び DU(Distributed Unit) の 基 地 局 制 御 装 置 ，の通信規格に対応した端末装置を複数台整備し，SIMRHUB(Radio HUB) および RU(Radio Unit) の無線カードを挿した状態で貸出可能な運用とすることとし装置から構成される。5G の電波を出力する RU(アンている。準備した端末の一覧を表 2 に示す。スマートテナ) は 3 台の屋外用 RU と 6 台の室内用 RU の合計フォン型やノート PC 型といった単体で 5G 通信によ9 台を設置している。コア装置および基地局制御装置

るアプリケーションを利用できる端末の他，モバイルは東広島キャンパス情報メディア教育研究センター本ルータ型や USB ドングル型の端末も用意し利用者が館に設置し，そこから光ファイバで各無線装置を接続持ち込む実験機器との接続も可能としている。またこする構成となっている。なお整備エリアの詳細についれらの端末用以外にも SIM カードを用意し，必要な免ては，2.2 節にて説明する。

許手続きを行うことで通信機器を持ち込んだ実験にもコア機能はソフトウェアにより提供され，3GPP

Release 15 に準拠した，富士通社製 PW300*3 を導入した。5G の主要諸元を表 1 に示す。Sub-6 帯，SA（スタンドアローン）方式の 5G 網であり，5G 単独対応可能としている。

2.2

サービスエリア

今回整備したサービスエリアについて説明する。図2 に基地局マップを示す。

で基地局および端末の制御・データ通信を行うことが3 台の屋外 RU は， 東西約 150m の道路（図中のスできる。帯域幅は 100MHz, TDD（時分割複信）は準マートストリート），南北約 300m（図中のスマートア
ベニュー）の道路を中心にカバーエリアとなるように*2 https://tgo.hiroshima-u.ac.jp/

RU を配置している。図 3 に屋外 RU の設置の様子を*3 https://www.fujitsu.com/jp/products/network/示す。南北の道路は車道のほか，歩行者道路もあり，privatewireless-nw/local5g/

381

表2

整備したクライアント端末一覧

種類

機種台数

スマートフォン型

FCNT SDME01001
Fujitsu LIFEBOOK U9312/K
KYOCERA K5G-CAPAL Tributo dongle
FCNT AW021510152010

ノート PC 型
モバイルルータ型

USB ドングル型
エッジデバイス型

移動体におけるユースケースを想定した整備を行なっている。また，特にスマートアベニューの南北側から
図32 つの RU を設置することで，電波伝搬特性の違いに屋外 RU 設置の様子よる挙動や基地局間ハンドオーバ時の動作などを確認することができる。

6 台の屋内 RU は，丸印で示す場所に設置している。
会議室やセミナー室などのパブリックスペースや，実験スペースに加え，体育館にも整備し，広い屋内スペースでの実証実験を行うことを想定した整備を行っている。また，一部の場所には Wi-Fi6（IEEE802.11ax）
対応のアクセスポイントも併設されており，Wi-Fi とローカル 5G の電波比較なども行うことが可能となっている。図 4 に屋内 RU の設置の様子を示す。
このように，多様な実証実験のユースケースで活用できるようなサービスエリアを展開することで，研究開発した技術やサービスをさまざまな環境で確認することが可能となっている。

図42.3

屋内 RU 設置の様子（上：会議室，下：体育館）

キャンパスネットワークとの接続整備したローカル 5G システムは，5G システム内で LAN を構成し，接続端末間で直接通信も可能としている*4 。また，広島大学キャンパスネットワーク

HINET[3][4] とも接続し，セキュリティを確保しつつ学内サーバやインターネットへの接続も可能としている。

HINET では，キャンパスネットワークにおける IPアドレスや VLAN 等のネットワーク資源を全学一元管理し，レイヤ 3 機能をデータセンターに集約している。ローカル 5G ネットワークの資源もこれらの管理に含めることで，例えば研究室内ネットワークと図2

ローカル 5G ネットワークを相互接続する構成をとる

基地局マップ（Google Map 上にプロットしことも可能である。これにより，研究室で行なっていたもの）*4 設定によりフィルタすることも可能

382

る実験をサーバ機器等を移動させることなくローカル相談会など，学内外の利用希望者に向けた実験支援を5G 環境に展開することできるようになるなど，利用強化していく予定である。

者の実験準備に要するコストを極力減らす構成としている。
図 5 に，屋外 RU の稼働状況・通信状況を HINET側から可視化している様子を示す。Telegraf*5 ,4 まとめ
本稿では，2023 年 8 月に整備を行なった学内ローカ

In-ル 5G 環境について述べた。今回整備したネットワー

ﬂuxDB*6 , Grafana*7 を利用した監視システムを構築

クは，屋外 3 箇所，屋内 6 箇所の基地局から構成さし，学内から稼働状況を確認することができるようにれ，様々なユースケースにおける実験を行うことが可している。

能となっている。また，キャンパスネットワークとの接続により，学内ネットワークとの連携や SINET や商用クラウドサービスとの連携も可能な設計としている。現在，2023 年 11 月の正式運用に向けて，基礎性能評価や利用規則等の制度面，手続面での準備を進めている。
今後，学内外の研究者，企業，自治体等の利活用促

図5進に向けた支援を行い，多様な研究成果の社会実装の屋外 RU の通信状況の可視化ための実証フィールドとしての利用価値を高め，産学連携，地域連携の基盤として活用していきたい。

3 利用促進に向けた取り組みへの展望

謝辞

学内ローカル 5G システムは，大学と地域が連携し地域課題の解決と持続可能なまちづくりを目指す取り組みの一環として，実証研究およびに人材育成の環境として整備している。
利用者からの持ち込み端末を対応可能とした柔軟性に加え，現在，実証研究環境として利用価値を高めるための試みとして，実験環境としての基礎性能評価ならびにその視覚化を行なっている。具体的には屋外

RU と屋内 RU の電波伝搬特性や通信速度を 3 次元的に測定し，点群データなどを用いて 3D モデリングされた空間内に測定データを埋め込む。これらと VR 技術と組み合わせることで，利用者に対して実証環境としての用途を実感してもらいながら多角的に提案できると考えている。
また，本学構成員や周辺地域の方などへの普及活動の一環として，システム納入業者らと協力してローカ
ル 5G に関するデモ展示を企画中である。参加者には簡易的な電波強度の可視化や映像を用いた遠隔作業支援などを体験してもらい，研究促進や人材育成へのつながりをにらみながらも，まずは先進技術に親しみをもってもらえるように準備を進めている。その後，定常的な実証環境としての活用を目指し，説明会や利用*5 https://www.influxdata.com/

time-series-platform/telegraf/*6 https://www.influxdata.com/*7 https://grafana.com/

383

本発表に関する取り組みに尽力頂いている情報メディア教育研究センター，財務総務室 情報部 情報化推進グループおよびタウン・アンド・ガウン (TGO)
オフィス，富士通ネットワークソリューションズの関係者各位に感謝致します。

参考文献[1] 3GPP,

5GSystemOverview,https://www.3gpp.org/technologies/
5g-system-overview (参照日：2023-9-21)[2] Accuver 全 国 ロ ー カ ル 5G マ ッ プ, https://5gmap.accuver.jp（参照日：2023-9-21）[3] 近堂徹, 田島浩一，岸場清悟，吉田朋彦，岩田則和，大東俊博，西村浩二，相原玲二, ”クラウドコンピューティング活用のための大規模キャンパ
スネットワーク, 情報処理学会 インターネッ

トと運用技術シンポジウム (IOTS)2014 論文集,

pp.101-108, 2014.
[4] 近堂 徹, 教育研究を支えるキャンパスネットワー
ク・クラウドサービスの設計と運用, 信学技報,vol.122, no.185, IA2022-25, pp.60-60, 2022.