第Ⅰ章 講演会

Ⅰ－１ 講演会
5G のネットワーク共有に関する動向とスマートオフィスへの応用に向けた実証試験
講師：国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）ワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室

開催日：2019 年 1 月 21 日

開催場所

：JBMIA 会議室

参加者

：15 名

記

：岩松 正 ∗

１．はじめに研究マネージャー

石津 健太郎が実施している取り組み、その概念を応用したスマー

次世代の移動通信システムである 5G（第 5 世代移動
通信システム）は、従来の通信システム 3G・4G を発展

トオフィスに関する 5G の実証試験の結果などについてご講演いただいた。

させた「超高速」だけでなく、「超低遅延」「多数同時接続」などの様々な特徴を有しており、本格的な IoT(Internet of Things) 時代の ICT (Information andCommunication Technology) 基盤として、早期実現が期待されている。この 5G 実現による新たな市場の創出に向けて、総務省では 2017 年度より様々な利活用分野の関係者が参加する 5G の総合的な実証試験を開始している。
国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）では、

Fig. 1 NICT 横須賀リサーチパーク（YRP）

5G の多数同時接続に関する調査検討を総務省から請け負い、現状の 100 倍以上の端末を接続要求されてい２．講演内容る「多数同時接続」性能に関する実証に成功した。NICT

2.1. 5G を取り巻く現状と NICT の取組み

横須賀リサーチパーク（YRP）のワイヤレスネットワー

5G の 1 つ目の特徴「超高速」は、現在の移動通信シ

ク総合研究センターワイヤレスシステム研究室では、ステムより 100 倍速いブロードバンドサービスを提供

5G などの地上系無線通信に関する研究を行っており、するもので、例えば 2 時間の映画を 3 秒でダウンロー

今回、5G のネットワーク共有に関する動向から、NICT

ドすることが可能である。2 つ目の特徴「超低遅延」∗

技術調査専門委員会委員- 1 -第Ⅰ章 講演会
は、利用者が遅延（タイムラグ）を意識することなく、が事業を展開しづらい部分をローカル 5G 通信事業者

リアルタイムに遠隔地のロボットなどを操作・制御すがカバーすることになるが、両者は役割分担をして一るものである。3 つ目の特徴「多数同時接続」は、スマ体となりシステムを構築する必要がある。NICT は、ロホや PC をはじめ、身の回りのあらゆる機器がネット

ーカル 5G 通信事業者が展開するプライベート空間のに接続するもので、例えば自宅部屋内の約 100 個の端情報（位置・周波数・性能など）をセルラー通信事業

末・センサーをネットに接続するものである。この 2者が展開しているパブリック空間に提供するインター

つ目 3 つ目の特徴が 4G までの従来の通信システムにフェースを提案している。パブリック空間とプライベは無い新しい特徴で、大きな社会的インパクトが期待ート空間で周波数を共用する場合、干渉しないようなされるものである。

周波数を自動的に割り当てる必要がある。5G 用途には
ミリ波の周波数共用が適していることから、国際電気
通 信 連 合 無 線 通 信 部 門 ITU-R
Telecommunication

Union,(International

Radiocommunications

Sector) の 世 界 無 線 通 信 会 議Radiocommunication

WRC

Conference) や 、 3GPP

(World(3rd

generation partnership project)において、国際標準化が議論されている。NICT では、3GPP 規格に基づく研究開発や標準化に取り組んでいる。
Fig. 2 講演風景（冒頭）

5G に要求される具体的な性能として、「超高速」は最大 10Gbps でこれまでと同様に全国で必要とされる。
「超低遅延」は 1msec、「多数同時接続」は 100 万台/km2で、局所的にニーズが発生することが特徴である。
例えば、オフィス・地下街・ショッピングモール・工場・家庭など、様々な場所で局所的に様々な通信要求が発生する。その通信ニーズは各施設の管理者が最も把握しているため、自ら設備投資してでも専用エリア

Fig. 3 NICT 提案の 5G システムを構築したい場合が発生する。従って必要な性能を必
要な場所に提供する地域限定（自営）の無線システム

2.2. 2017 年度の 5G 総合実証試験（ローカル 5G）が 5G の重要な構成要素となる。このNICT は、株式会社イトーキ、株式会社エイビット、ローカル 5G は、従来の大手セルラー通信事業者によシャープ株式会社、ソフトバンク株式会社と共同で、る広域通信（マクロセル）ではなく、施設の管理者や2017 年度 5G 総合実証実験の「多数同時接続」の確認

個人による自営の無線通信システムで、アクセス範囲を実施した。まず、5G の多数同時接続を実現する⼿段（セルサイズ）が 100 メートル以下、周波数がミリ波として、Grant Free⽅式を想定した。Grant Free⽅式の使用を想定している。

は、基地局からの許可（grant）なしに端末が送信する

ローカル 5G は、セルラー通信事業者が担うマクロもので、シグナリング負荷の低減、消費電力の低減、セルと比較して圧倒的に数が多く、個別のニーズに応

接続時間の短縮、端末側回路の簡略化などのメリット

じた性能が必要となる。従って、セルラー通信事業者

がある。

- 2 -

第Ⅰ章 講演会
実証実験の 1 つ目は防災倉庫のシナリオで、災害時の防災倉庫を想定し、多数の物資や動き回る人（医師・ることで、距離感を感じないスムーズな会議を実現することができる。

ボランティア・被災者など）の情報を、5G を利用して収集し統合管理するものである。Grant Free 方式の基地局および端末を開発し、2 万台が同時に無線通信を行おうとする状況を 5G 模擬装置で実現して、2 万台の端末の同時接続が可能であることを確認した。同時に行った 4G（従来の LTE）の実験では、100 台程度の端末であっても接続できない場合があることを確認した。
Fig. 5 スマートテーブル

2.3. 5G の自動運転への応用
近い将来の自動運転社会の実現に向け、様々なセンサーを搭載した自動車が開発されているが、交通事故の低減や渋滞の緩和など、さらに安全な交通への技術が必要である。静的な地図情報と車載センサーだけでは自律走行性能に限界があるため、刻々と変化する地図情報（ダイナミックマップ）が必要とされている。
ダイナミックマップとは、周辺車両の位置や速度、歩行者の位置、信号の情報、渋滞情報など、時々刻々と変化する周辺の動的情報である。このダイナミックマ
Fig. 4 講演風景（スマートオフィスの取組み）

ップの作成には、狭い範囲の様々なセンサー情報を超高速/超低遅延で通信する必要があるため、5G の活用

実証実験の 2 つ目はスマートオフィスのシナリオで、が期待されている。

スマートテーブル、スマートチェア、スマートホワイ
トボードから構成されている。スマートテーブルは、「超高速」を実証するもので、5G 通信エリア（3.7GHz
帯）に対応したアンテナを内蔵した机である。机の上に機器を置くだけで接続し、3.7GHz 帯通信エリアを機器で占有できるため、超高速通信が可能となる。さらに電波干渉が起きないため隣接する机でも同帯域が利用可能である。スマートチェアは、「多数同時接続」に対応するもので、複数の圧力センサーを組み込んだ椅子である。圧力センサーにより、座っている人の姿
勢や動きから推定される感情を検出でき、またソーラ

Fig. 6 ダイナミックマップ実証システム

ーパネルのみで動作する省電力も特徴である。スマー
トホワイトボードは、「低遅延」に対応し、遠隔地とリアルタイムで描画を共有するものである。このホワ
イトボードと従来の TV 会議システムとを組み合わせ- 3 -センサー類は、車両側だけでなく道路などの交通イ
ンフラ側にも必要で、例えばカメラと無線通信機能を有する電子カーブミラーを見通しの悪い交差点などに

第Ⅰ章 講演会
設置することで、安全確保が可能となる。この電子カーブミラーは、無線通信により柔軟に設置・運用が可能となる。現在 NICT では、YRP の敷地内に複数のカメラを設置し、各カメラの情報取得時刻を管理し、サー
バー側において同期した一体情報を生成する実証シス
テムを構築している。

３．おわりに5G および関連する無線通信のお話をわかりやすく
講演いただいた。5G の「多数同時接続」の本格的な検討はこれから始まるところであり、防災・スマートオ
フィス・自動運転などの実証試験のお話を聞くと、大手通信事業者だけでなく、我々事務機メーカーをはじめ様々な業界にビジネスチャンスがあることを感じた。
講演会には会員各社の方が多数参加されており、講演終了後も多くの質疑応答があり、講演内容への参加
者の関心の高さが伺えた。
最後に、石津様にはお忙しい中、時間を割いていただき、また非常にわかりやすい講演を行っていただいた。この場を借りて御礼申し上げる。

- 4 -5Gのネットワーク共有に関する動向とスマートオフィスへの応用に向けた実証試験

国立研究開発法人情報通信研究機構
ワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
石津 健太郎2019年1月21日 講演会（JBMIA 技術委員会 技術調査専門委員会）
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講演内容

Ⅰ 5Gを取り巻く現状とNICTの取り組み
Ⅱ 2017年度の5G総合実証試験（多数同時接続）

Ⅲ 5Gの自動運転への応用
Ⅳ まとめ

本講演の5Gアーキテクチャに関する内容は、総務省から受託した「第5世代移動通信システム
実現に向けた研究開発～複数移動通信網の最適利用を実現する制御基盤技術に関する研究開発～」の成果を含みます。
本講演の実証試験に関する内容は、総務省から請け負った「屋内において2万台程度の多数
同時接続通信を可能とする第5世代移動通信システムの技術的条件等に関する調査検討の請負」の成果であり、株式会社イトーキ、株式会社エイビット、シャープ株式会社、ソフトバンク
株式会社と共同で実施したものです。
本講演の自律型モビリティに関する内容は、総務省から受託した「膨大な数の自律型モビリティシステムを支える多様な状況に応じた周波数有効利用技術の研究開発」の成果を含みます。

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Ⅰ 5Gを取り巻く現状とNICTの取り組み

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移動通信システムの進化

出典：総務省 電波政策2020懇談会報告書(平成28年7月15日)
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5Gの特徴とは？
5Gで初めて実現される新しい特徴

出典：総務省 http://www.soumu.go.jp/main_content/000446203.pdf
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5Gの概念とあるべき方向性
第5世代移動通信システム（5G）には様々な性能要求
超高速通信 （最大10Gbps）
超低遅延通信 （1ミリ秒）
多数同時接続 （100万台/km2）
これらの特徴を生かした新サービスが創出され、バーチカルセクタ間のサービス
多様化・協調が進む
5G性能のニーズは局所的に発生するため、通信エリアの柔軟な展開が求められる
5Gの意義は、ヘテロジニアス構成により必要な性能を必要な場所に提供することである
地域限定（自営）のネットワークは5Gの重要な構成要素6

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出典：電波政策2020懇談会 報告書（平成28年7月）

5Gにおける自営マイクロセル展開の概念
システムは無線通信を必要とする者が適材適所に展開→「自営の」無線システム（マイクロセル）の積極的な活用＜ローカル5G運用者＞（自営の無線通信システム）＜セルラ通信事業者B＞※様々な運用主体者（個人や施設の管理者も含む）を想定＜セルラ通信事業者A＞• オフィス、地下街、ショッピングモール、工場、家庭など、各場所の通信要求は異なる• その通信のニーズは各施設の管理者が最も把握しており、自ら設備投資をしてでも専用のエリアを構築したい場合がある• 無線LANのように切り離されたネットワークではなく、両者をシームレスに利用可能

マクロセル

端末A
（セルラ通信事業者Aに加入して利用）

端末B（セルラ通信事業者Bに加入して利用）

端末C（ローカル5Gシステム内のみで利用）

端末のマルチアクセス（複数アクセスの同時利用やサービスに応じた選択）
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マイクロセル

5G時代に向けた移動通信システムの課題
5Gはマイクロセル基地局を活用していくことになる
アクセス範囲（セルサイズ）が狭い
周波数：ミリ波も使用
アクセス範囲 ：100メートル以下のもの
システム：超高速、超低遅延、多数同時接続
無線通信を必要とする者がシステムを適材適所に展開「自営の」無線システム（マイクロセル）の積極的な活用
無線LANを設置する手軽さでマイクロセルのエリア展開をしたい
無線LANのように独立したシステムではなく、移動通信システムを構成する要素として利用できるべき8

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NICTが提案してきたローカル5Gシステムの扱い方
プライベート空間に展開されたマイクロセルの運用情報（位置、周波数、性能、等）を提供するインタフェース

インターネット

管理装置

管理装置

（セルラ通信事業者 B）（セルラ通信事業者A）会社、駅、工場、地下街、大学、
商業施設、自宅、など

制御信号

制御信号

マクロセルの制御信号を利用してマイクロセルの運用
情報（位置、周波数、性能、等）を端末に報知

セルラ通信事業者 B

セルラ通信事業者 A

事業者Bの加入者が接続可能

事業者Aの加入者が接続可能

ローカル５G運用者
連携したセルラ通信事業者の加入者が接続可能

パブリック空間（広域にセルラ通信システム（公衆）が展開されている場所）
セルラ通信事業者が敷設

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プライベート空間（場所限定の通信システム（自営）が展開されている場所）
施設管理者/サービス提供者が敷設

ビジネスの視点
マイクロセル通信事業者は、セルラー通信事業者が事業を展開しづらい部分をカバーする役目を持つ
マイクロセルはマクロセルと比較して圧倒的に数が多い
セルラー通信事業者は事業性が大きく見込めない地域には設置しない
マイクロセル通信事業者は個別の要望に応じた性能を持つセルを展開
セルラー通信事業者の利点
自ら設置せずにエリアが広がる
モビリティ管理の対価として収入が得られる可能性がある
マイクロセル通信事業者の利点
顧客の（or 自らの）要望に応じたセル展開が可能
少ない費用で所望の性能を持つセルを展開し、移動通信システムの一部として組み込める
5Gは様々なサービスのインフラとなり、ビジネス領域が格段に広がる
セルラー通信事業者とマイクロセル通信事業者が一体として移動通信システムを構成し、大きなビジネス領域の中で役割分担
10

Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reserved周波数共用を自動化する必要性
多数のマイクロセルを設置する場合、無線機の手動管理は現実的ではない
設置のたびに、電波干渉のチェックをすることは現実的ではない
特に、パブリック空間とプライベート空間を越えて周波数共用する場合
運用情報（中心周波数、帯域幅、送信電力、等）は自動的に決定されるべき干渉しないように周波数割り当て
同一周波数帯を利用

マイクロセル基地局？

マイクロセル基地局

マイクロセル基地局（セルラー通信事業者 B ） （セルラー通信事業者 A ） （マイクロセル通信事業者）

事業者Bの加入者が接続可能

事業者Aの加入者が接続可能

パブリック空間（従来のセルラー通信が展開されている場所）
セルラー通信事業者が敷設

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連携可能な全事業者の加入者が接続可能
管理 （プライベート） 空間（会社、工場、大学、デパート、等）
マイクロセル通信事業者が敷設

Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reserved5Gにおける柔軟な周波数利用の可能性
プライベート空間における周波数利用の可能性
セルラ通信事業者向け周波数帯を共用
ユーザの通信要求に応じて、事業者間で使用帯域幅を動的に変更する
セルラ通信
事業者A

セルラ通信
事業者B

セルラ通信
事業者B

セルラ通信
事業者A

他事業者(ローカル5G運用者を含む)と共用する帯域

必要な帯域幅を利用（場所により異なる）
周波数

マクロセルに割り当てられた周波数帯

事業者Aの加入者

マイクロセルに割り当てられた周波数帯

事業者Bの加入者

事業者は固定帯域を持つが、未使用の帯域を他事業者と共用する
セルラ通信
事業者A

セルラ通信
事業者B

セルラ通信
事業者B

セルラ通信
事業者A

他事業者(ローカル5G運用者を含む)と共用する帯域

事業者に割り当てられた帯域の一部を他の事業者ユーザ(ローカル5G運用者を含む)と共有（共有率は利用状況に応じて変動）
周波数

ローカル5G運用者向け周波数帯の導入
セルラ通信
事業者A

セルラ通信
事業者B

セルラ通信
事業者B

セルラ通信
事業者A

ローカル5G
運用者

周波数

事業者Aの加入者
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事業者Bの加入者

Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reserved周波数共用を取り入れた移動通信システムの設計理念
ミリ波における周波数共用の特徴
干渉の影響
小セルが対象 → マクロセルほど網羅的なセル配置は期待されていない
空間伝搬の減衰が大、建物による遮蔽損（屋内利用の場合）干渉の可能性はもともと低く、従来ほどの厳密な管理は必要ない可能性– 高密度に配置する場合の検討は必要

6GHz以下のIMT周波数と比較して、ミリ波は周波数共用に適している
周波数共用によるメリット
ピークレート向上が期待できる
分割割り当てによる周波数の断片化が発生しない通信に利用する最大帯域幅が広がる

必要に応じて周波数を柔軟に確保して利用できる可能性が高まる
厳密なセル配置を設計するコストを削減できる
周波数利用効率を追い求めつつも、柔軟な周波数利用の余裕も生まれてくる
周波数を専用システムに割り当てるという概念から，共用するという概念へ
結果的にビジネス領域を拡大させつつ，電波資源をより有効に利用

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5Gに関する国際標準化
ITU-R (International Telecommunication Union, Radiocommunications Sector)
WRC(World Radiocommunication Conference)-19
議題1.13: IMT向け追加周波数帯

3GPP(3rd generation partnership project)
2018年9月: 5G phase 1(Release 15)策定
2019年12月: 5G phase 2(Release 16)策定

出典：総務省 電波政策2020懇談会報告書(平成28年7月15日)
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5G用途のミリ波帯の割り当てに向けて
5G向けの新たな周波数にはミリ波が想定されている
国際電気通信連合 無線通信部門（ITU-R）
世界無線通信会議（WRC）における議論
WRC-19 議題1.13（IMT向けの周波数範囲を特定）
24.25-27.5, 31.8-33.4, 37-40.5, 40.5-42.5, 42.5-43.5, 45.5-47,
47-47.2, 47.2-50.2, 50.4-52.6, 66-76, 81-86GHz

出典：総務省 電波政策2020懇談会報告書(平成28年7月15日)
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Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reservedローカル5Gに向けた日本国内の動向
2018年12月3日まで周波数割り当てに関してパブリックコメント公募
総務省 新世代移動通信システム委員会 ローカル5G検討作業班
2019年夏ごろの制度化を目指して3月までに議論の収束を目指す
第1回 2018年12月12日
第2回 2018年12月26日
第3回 2019年1月10日

出典：ローカル５Ｇ検討作業班（第１回） 資料1-1
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3GPPにおける議論
通信事業者（ローカル5G運用者を含む）が独立して機器を取り揃えて運用する他に、他者とコアネットワーク/無線設備を共有する方法もある。
（Release 15において概念を取り込み済み。Release 16に向けて引き続き議論中。）
3GPPではこの可能性について検討し、3GPP TS 23.251において既に2種のNetwork sharingの形態について言及している。
(1) MOCN: Multi-Operator Core Network• コア装置はオペレータ間で独立• 複数の事業者のコアネットワークに直結したeNBが共有される......

CN
Operator A

CN
Operator B

CN
Operator C(2) GWCN: Gateway Core Network• コア装置の一部ノードを共用ネットワー
クにおいて保持• 同一のeNBにつながるセッションを共用ネットワーク側で管理
CN
CN
CN......... Operator.........
A
Operator B
Operator C.........
SharedMSC/SGSN

SharedMSC/SGSN

SharedMSC/SGSN

Iu
Iu

RNC
Radio Access Network
Operator X

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RNC

RNC
Radio Access Network
Operator X

RNC

3GPP SA2で検討されているローカル5Gの関連課題#

Work Item

ポイント

TR 23.793

FS_ATSSS(Access Traffic Steering, Switch and Splitting support
in the 5G system architecture)

3GPP網と非3GPP網を組み合わせて用いる際の機能について検討中TR 23.734

FS_Vertical_LAN(5GS Enhanced support of Vertical and LAN Services)

5Gローカルサービス(５GLAN, non-public network)に関する取扱い

2019年中の規格策定を目標
として標準化作業が進行中

出典： SP-180987 - 3GPP TSG #82, 10-14 December, 201818

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3GPP規格に基づくNICTの研究開発
5Gで新たに定義されるNSSF/NEFを利用し、セルラ通信事業者とローカル5G運用者との間で情報を交換。セルラ通信事業者のC-Planeを活用して、ローカル5G運用者の位
置/周波数/機能などを端末に提供。
Data Network
セルラ通信事業者 A

ローカル5G運用者

AF

AF

N5
NSSF
Nnssf

NEF

N6

PCF

N7

Nnef

]]]

UDM

N5

N10

SMF

Nnssf

N8 Namf N11
AMF
AUSF N12

N1

Nnef

N7
N10

UDM

SMF

N15

UPF

N8 Namf N11
AMF
AUSF N12N35G (R)AN

UPF

N2
N22

N14
N1

NSSF: Network Slice Selection Function
NEF: Network Exposure Function
19

N6

PCF

N13
N2

N14

NEF

N15

N13

N22

NSSF

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N3
5G (R)ANRelease 15に対するNICTの入力
2018年6月にRelease 15仕様(TS23.501, TS23.502)の策定完了
TS 23.501 “System Architecture for the 5G System”
TS 23.502 “Procedures for the 5G System”
RAN sharing と Core Network (CN) sharing の概念

RAN sharingに関して海外事業者等と共同で提案を行い採録
TS23.501: 5.18節
TS23.502: ハンドオーバ手順の修正
Shared Network は NR RAT を対象に
CN sharing は Network Slicing により実現することに20

Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights ReservedRelease 15のRAN sharing と CN sharing
NSSF
Nnssf

NEF
Nnef

NRF
Nnrf

PCF

AF

Npcf

Naf

Namf

UE

(R)AN
Shared network

N3

SMF

Nnef
Nausf
AUSF

PCF
Npcf
Nnrf
NRF

NSSF

N
UPF

N6

DN

Participating operator network or shared network

RAN sharingでのCN sharingでは
共有範囲
RANに加えてCNの一部機能も共有

Participating operator network

各事業者が個別に所有すべき部分

RAN sharingでは、基地局部分を複数事業者により共有
比較的簡易な設定で共有が可能
基地局リソースは静的に各事業者に分配
RAN + CN sharingでは、セッション管理機能なども共有
基地局リソースを動的設定可能であるため、高い利用効率を期待できる
各事業者からの要求について調整機能が必要 (例えば品質制御要求など)
21

Nnssf

4

N2

NEF

Nudm

Nsmf

AMF

N1

UDM

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参考：略語と用語
UE – User Equipment
RAN – Radio Access Network
DN – Data Network
AF – Application Function
UPF – User Plane Function
UDM – Unified Data Management
NEF – Network Exposure Function
PCF – Policy Control Function
NRF – Network Function Repository Function
AMF – Access and Mobility Management Function
SMF – Session Management Function
NSSF – Network Slice Selection Function
AUSF – Authentication Server Function
ATSSS – Access Traffic Steering, Switching and Splitting
AT3SF - Access Traffic Steering, Switching and Splitting Functions
N3IWF – Non-3GPP Interworking Function
22

Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights ReservedⅡ 2017年度の5G総合実証試験（多数同時接続）

23

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2017年度5G総合実証試験（総務省）

24

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総合実証試験（多数同時接続）の概要
カテゴリ

シナリオ

伝搬測定

屋内環境における4.7GHz
帯の伝搬環境を測定

主眼

協力者
ソフトバンク

実施場所
神奈川県横須賀市（YRP）

熊本県熊本市(熊本大)

北海道札幌市(北海学園大)東京都江東区(ソフトバンク)

性能測定25(1) 防災倉庫
防災倉庫で管理している物品や避難者の位置や種別を把握し、災害時に必要な物資数をフレキシブルに配送するための管理

20,000台規模のmMTC用途での同時接続性を検証する

ソフトバンクエイビット

神奈川県横須賀市(2) スマートオフィス
オフィス環境における多数のM2M通信の機器と高速低遅延を必要とす
るオフィス機器の共存

eMBB、URLLC、
mMTCの全ニーズが混在する環境にて周波数有効利用性
を検証する

イトーキ
シャープ

大阪府大阪市

Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reserved（防災倉庫＠YRP）（イトーキ）

石川県能美市（いしかわサイエンスパーク）

宮城県仙台市（NICT耐災害センター）

想定方式: 5G IoT (mMTC)としてのMUSA
Multi-user Shared Access (MUSA)
Performance evaluation of MUSA, mMTCの実現方式の一つであるMUSAを用いて性能評価
Non-Othogonal Multiple Access (NOMA) 技術
Grant Free 方式：基地局からの許可“grant”なしに端末が送信利点
シグナリング負荷の低減、消費電力の低減、接続時間の短縮
端末側の回路を簡略化
Frame：10 sub frames, 20 slots in 10ms
Sub frame：2 slots
Slot：0.5ms, 7 OFDM symbols
1 UE is accommodated in radio resourceof 180kHz × 1ms.
A packet of 136 bits from each UE isaccommodated in 180kHz × 8ms.
Frame structure of MUSA
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想定方式: Grant Free
プロトコルを大きく省略
散発的で小さなデータの送信に適している
同時送信によるデータ欠損は複数回の送信により解決

携帯端末

基地局

携帯端末

RACH request
RACH response
RRC connection request
RRC connection setup

DATA

基地局
DATA

許可を受けずにデータを送信？

許可（グラント）された方法でデータを送信

LTE方式

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5G方式

実証（防災）：概要◼ 多数の物資や人の情報を5Gを利用して収集して統合管理◼ 災害時の防災倉庫や避難所を想定し、動き回る人（医師、ボランティア、被災者
等）や持ち込みや持ち出しの激しいモノの管理を効率的かつ確実に行う
多数同時接続5G多数接続基地局（Grant free)
通信事業者網他の防災倉庫や避難所等

最大２万接続

市役所・防災センタ等

5G IoT端末を付与した支援物資

医者や管理者はケアが必要な人には
スマホで状況把握
ウェアラブル5G端末を配布

5G IoT端末を付与した保管物資

防災倉庫
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避難者に5G端末を配布し避難者の所在を確認

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避難所

実証（防災）：構築環境と想定
4.7GHz帯
5G多数接続基地局（Grant free)

2.6GHz帯
4G基地局

4G向け
多数端末試験装置

通信事業者網

市役所・中央防災センタ等

5G向け
多数端末模擬装置

最大２万接続RFIDタグを付与した
支援物資

BLEリーダ

2.4GHz帯

RFID
タグリーダ

920MHz帯
RFIDタグリーダ

ケアが必要な人には
BLE端末を配布

RFIDタグリーダによる避難者の入出所把握

RFIDタグを付与した保管物資
避難者にRFIDタグを配布

防災倉庫（YRP）【利用シナリオの想定環境】• 神奈川県横須賀市の規模
◼
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防災倉庫：103 か所
小中学校： 69 校
複数のmMTC対応基地局が冗長に市をカ
バーし、一部の故障でも通信エリアを維持

医者や管理者はスマホで状況把握

避難所（YRPに模擬環境を設置)【実証試験の前提】• RFID/NB-IoTリーダを併用◼
◼

物資に付与する5G IoT端末を多数用意することは困難なため、RFIDタグ
やウェアラブルBLE端末で代替し、リーダを経由して5G/4G基地局に送信
 物資や避難者の位置精度はRFIDタグリーダの密度に依存
RFIDタグ、BLE端末は多数接続の評価対象台数には含めない

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実証（防災）：実機(4G)と模擬装置(5G)による性能評価【性能評価装置の構成】◼ 5G ： 台数、送信頻度、データ量等を変更可能な
多数端末模擬装置を利用（ 20,000台まで模擬可能）◼ 4G ： 市販の装置を利用（USBドングル100台）
管理情報
表示用PC

情報管理
サーバ

イーサネットハブ
EPC

5GC

5G基地局
(Grant free 対応)

4G基地局

LTE

負荷

5G信号
負荷

LTE移動局(計100台)

5G端末(Grant free 対応)

移動局制御用PC

多数端末
模擬装置
システム制御用PC
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Free方式:* Grant
データ送信前に、基地局側

無線部

制御部

4G（従来のLTE）
5G（Grant
Free方式*を導入）
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からの事前許可(Grant)を不要とする無線チャネルへのアクセス方法実証（スマートオフィス）：想定環境• スマートオフィス：5Gを活用して実現できる将来のオフィス環境• 複数の5Gの特徴を組み合わせて実現

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Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reserved実証（スマートオフィス）：構成※超高速と低遅延の5Gシステムは、今回はLTE
システムの周波数を変換することにより模擬

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Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reserved実証（スマートオフィス）：機能
3.7GHz超高速【スマートテーブル】• 5G 無線システムを組み込んだ会議テーブル• 机上の機器のみ5G通信エリア(3.7GHz帯)となり通信可能な• 3.7GHz帯通信エリアを限定することで少人数で帯域を占有でき、かつ隣接する机でも同帯域が利用可能• 会議支援システム• 認識した音声から自動的に議事録を生成• 発話者の自動検知も• 会議キーワード検出とサジェスチョン
• 会話で頻出するキーワードを拾い、参考となる時事ニュースを検索
多数同時接続

3.7 / 2.4GHz【スマートチェア】• 圧力センサを組み込んだスマートチェア• 座っている人の姿勢や感情(動きから推定)を検出• 将来的には感情情報(頷き、退屈等) を議事録に自動記録• 省電力モジュールを使用しているためソーラーパネルのみで動作（5Gの通信方式がシンプルなため）【スマートホワイトボード】•

低遅延

3.7 / 28GHz

遠隔地とリアルタイムで描画を共有• 従来のTV会議システムと組み合わせ、距離を感じない会議を

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Ⅲ 5Gの自動運転への応用

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自動運転社会に向けた高度道路交通インフラ
近い将来自律型モビリティの普及が期待
自動走行機能を具備した様々な移動体
物流ドライバー不足の解決、高齢者の移動手段の提供、などへの活用が期待
交通事故の低減、渋滞の解消/緩和、など
さらなる安全な交通への技術が必要

自動車

建設機械

車椅子

ドローン

支援ロボット

自律型モビリティの例

刻々と変化する情報を含んだ地図が必要
情報の例
渋滞情報、車の位置と速度、歩行者の位置、信号の情報

自動走行には不可欠（車載のセンサによる自律走行だけでは限界）
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Copyright © 2019 National Institute of Information and Communications Technology. All Rights Reservedダイナミックマップとは？
ダイナミックマップの作成には様々なセンサ情報の収集が必要
5Gの特徴（超高速/超低遅延）を活用する必要

出典：総務省「Connected Car社会の実現に向けた研究会検討結果取りまとめ」の公表」（平成29年8月4日）
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電子カーブミラーの効果
ビルの谷間や見通しの悪い交差点など、見通せない先の安全確保
道路センサ―（カメラを含む）により交通環境をリアルタイムに認識
無線通信により柔軟に設置・運用が可能

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5Gの特徴 「超低遅延」
超低遅延な通信＝リアルタイム性が高い通信クラウドサーバ

インターネット

クラウドサーバ

インターネット～数百ミリ秒
管理装置

移
動
通
信
シ
ス
テ
ム

数十ミリ秒
基地局

？

エッジサーバ
10ミリ秒程度※

1ミリ秒

携帯端末

LTE方式
※ システム構成や設定により様々に変動します38

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５G方式

実証システムの構成と機能※ダイナミックマップ用
データの生成エッジサーバ（データ収集）カメラ（センサ含む）の画像から特徴を抽出して情報を圧縮

各カメラの情報取得時刻を管理し、サーバ側において同期した一体情報を生成

電子カーブミラー（物体検出）

ビルの谷間や見通しの悪い交差点など、見通せない先の安全確保
道路センサ―（カメラを含む）により交通環境をリアルタイムに認識
無線通信により柔軟に設置・運用が可能
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YRPテストベット：カメラとセンサの検出範囲

Bカメラ

Aカメラ

Dカメラ

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Cカメラデモシナリオ２

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まとめ
NICTの5Gアプローチ
移動通信需要が多様化し、局所的な5Gエリアの展開が必要
C/U分離を活用した異種無線NW技術により、5G時代についに実現！

通信サービス提供の新たな担い手
日本の制度化においては、地域限定のローカル5Gからこれから始まるローカル5Gの高度化に注目

5Gの多数同時接続（5G IoT）の本格的な検討はこれから始まる
2017年から総務省で5G総合実証試験
IoTデータを１基地局当たり2万端末から受信できることを確認
防災とスマートオフィスのシナリオで実施
mMTC、eMBB、URLLCを活かした環境構築の検討が重要

自動運転
URLLCやMobile Edge Computing (MEC)の利用「電子カーブミラー」の構築

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連絡先

国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）
ワイヤレスネットワーク総合研究センター
ワイヤレスシステム研究室
石津 健太郎 ( ishidu@nict.go.jp )Dr. Kentaro Ishizu
Wireless Systems Laboratory
Wireless Networks Research Center
National Institute of Information and Communications Technology (NICT)

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第Ⅰ章 講演会

禁 無 断 転 載2018 年度「ビジネス機器関連技術調査報告書」“Ⅰ－１”部
発行2019 年 6 月
一般社団法人 ビジネス機械･情報システム産業協会（JBMIA）
技術委員会 技術調査専門委員会〒108-0073 東京都港区三田三丁目 4 番 10 号 リーラヒジリザカ 7 階
電話 03-6809-5010（代表） / FAX 03-3451-1770- 5 -