令和３年度 九州電波協力会講演会 ～ 5GxエッジコンピューティングがもたらすDX推進 ～5G時代に求められるサイバーフィジカルシステムと実現される世界観～エッジコンピューティング技術を活用した
将来のモバイル通信システムアーキテクチャーとは？～国立研究開発法人情報通信研究機構 (NICT)
Beyond 5G研究開発推進ユニット
Beyond 5Gデザインイニシアティブ
石津 健太郎1

自己紹介

石津 健太郎 （いしづ けんたろう）
2005年4月 情報通信研究機構（NICT）入所
ワイヤレス通信分野の研究部門
研究キーワード
異種無線ネットワーク、コグニティブ無線、ホワイトスペース通信、5Gアーキテクチャ、ローカル5G

海外研究機関や事業者様と実証試験
国際標準化（IEEE1900, IEEE802, IETF, 3GPP）
2019年10月 経営企画部 企画戦略室
2021年 4月 Beyond5Gデザインイニシアティブ長2

本日の内容5G ・ Beyond 5G （6G） の意義
Beyond 5Gのビジョン～サイバーフィジカルシステムを基本とした世界観とNICTホワイトペーパー～5Gを実現する基本技術～エッジコンピューティングとの関係に注目して～自営無線システムの活用～ローカル５Gとエッジコンピューティングのかかわり～3

5G ・ Beyond 5G （6G） の意義

4

5Gとは？
第5世代移動通信システム(The 5th Generation Mobile Communication System)
略して「5G」（日本では）現在、第4世代移動通信システム（4G）が主流
なぜ5Gがここまで注目されているか？
身の回りの様々なモノがネットワークに接続される（Internet of Things = IoT）世界を実現できる可能性
モノからの情報取得してデータを連携し、モノへを制御
4Gまでとは機能が大きく違い、潜在的に実現できるサービス範囲が広く、ビジネスのパラダイムシフトが起きる可能性

5

5Gの意義これまでの携帯電話システムは音声通話やIP通信のインフラ
5Gは広いアプリケーションを対象とした社会インフラとして利用できる可能性

配送

スマートフォン

建設工事

ドローン カメラ・センサ

5Gへ

タブレット

6

リモートワーク
スマートオフィス

工場

自動運転

災害支援

移動通信システムの歴史
移動通信システムは10年ごとに進化してきた
世代Beyond 5G
7

主な方式

主なサービス

第1世代（1980～1990年）

アナログ方式

音声通話（黒電話の移動版）
例：自動車電話、ショルダーフォン

第2世代（1990～2000年）

デジタル方式

パケット通信、小型化
例：携帯電話、メール

第3世代（2000～2010年）

世界共通デジタル方式

IP通信
例： ウェブ閲覧第4世代（2010～2020年）

LTE / LTE-Advanced

高速なIP通信
例：YouTube視聴、遠隔会議の利用

第5世代（2020～2030年？）

超高速通信（eMBB）
高信頼低遅延（URLLC）
多数同時接続（mMTC）

IoTへの対応
通信システムの在り方の変化
例：自動運転、ドローン、ビッグデータのAI処理

第6世代（2030年？～）

5Gの3つの特徴
超高速大容量eMBB (enhanced Mobile Broadband)
高信頼低遅延URLLC (Ultra-reliable andLow Latency Communications)
多数同時接続mMTC (massive Machine TypeCommunications)

この他にも、ネットワーク共用やスライシングの本格利用など、新たな仕組みが多く導入
8全ての特徴を同時に満たすシステムは難しい！

超高速大容量(10Gbps)

５G
高信頼低遅延(1ms)

多数同時接続(100万台/km2)

5Gの超高速大容量
超高速大容量eMBB (enhanced Mobile Broadband)
一定時間で送受信できるデータ量
利用用途
映画等の高解像度（4K/8Kなど）な映像ファイルのダウンロード
ドローンからのリアルタイムな映像の中継
バーチャルリアリティ（VR）向けのヘッドマウントディスプレイ表示
４G

５G
9

100 Mbps

10 Gbps

5Gの高信頼低遅延
高信頼低遅延URLLC (Ultra-reliable and Low Latency Communications)
基地局等とユーザ機器との間の伝達遅延

利用用途
建設機器の遠隔操作
車の自動運転制御
遠隔医療の機器操作

４G
５G

10 ms

1 ms

※ネットワーク部分の伝達時間は含まない

10

5Gの多数同時接続
多数同時接続mMTC (massive Machine Type Communications)
一定面積において収容可能なユーザ機器（端末）の数

利用用途
スマートシティ/スマートオフィスのセンサや制御機器（道路や橋の状態管理、水道やガスのインフラ制御）
４G
５G
11

10万台/km2100万台/km2

6Gの性能要件
6G Flagship（フィンランド）が公表したホワイトペーパーから
10Gbps (5G)
0.1Gbps (4G)

1ms (5G)
10ms (4G)

1 Device /m2 (5G)0.01 Device /m2 (4G)
出典：6G Flagship,“KEY DRIVERS AND RESEARCH CHALLENGES FOR 6G UBIQUITOUS WIRELESS INTELLIGENCE”
https://www.oulu.fi/6gflagship/6g-white-papers ※講演者が一部加筆
12

Beyond 5Gのビジョン～サイバーフィジカルシステムを基本とした世界観とNICTホワイトペーパー～13

ITU FG NET-2030
Focus Group (FG) on Technologies for Network 2030
2018年7月 ITU-T SG13において設立
2019年5月 ホワイトペーパーを発表
A Blueprint of Technology, Applications and Market Drivers Towards the Year 2030 and Beyond
https://www.itu.int/en/ITU-T/focusgroups/net2030/Documents/White_Paper.pdf ※図の出典

ホワイトペーパーの概要
新たなアプリケーション
ホログラム通信、感覚通信、高精度時刻、重要通信インフラ、デジタル社会

Network 2030の主要分野
高度な時刻処理(time engineered communication services)
多様な性能要件処理（qualitative, holographic, digital teleportation, tactical）
異種無線ネットワーク（private transits, space, distributed edges)
新たなバーティカル ※図参照
14

ITU FG NET-2030 デジタルツインシティ

出典：ITU-T Technical Report FG-NET2030-Sub-G1“Representative use cases and key network requirements for Network 2030” (16 January 2020)
https://www.itu.int/pub/T-FG-NET2030-2020-SUB.G1
15

ITU FG NET-2030 宇宙と地上が統合されたネットワーク

出典：ITU-T Technical Report FG-NET2030-Sub-G1“Representative use cases and key network requirements for Network 2030” (16 January 2020)
https://www.itu.int/pub/T-FG-NET2030-2020-SUB.G1
16

Beyond 5G推進戦略懇談会（2020年1月27日～）
誰もが活躍でき（Inclusive）、持続的に成長し（Sustainable）、安心して活動できる（Dependable）社会の実現

Beyond 5Gネットワークでのゲーム
チェンジ「技術で勝てても市場では必ずしも勝てなかった」過去の事例に学ぶ

今後10年間使われていく5Gでは日本が技術投入によるメインプレーヤーになれなかったので、次の10年間では、なんとか巻き返したいという思い◼ CPSを中心とした通信が様々な社会的課題を解決◼ サイバー空間では現実世界を模擬して予測をフィード
バック（循環することが重要）
出展：2020年6月30日 総務省「Beyond 5G推進戦略 －6Gへのロードマップ－」の公表
https://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01kiban09_02000364.html
17

サイバー空間で実現されるもの

時間が進む速度

未来

時間 現在

過去

早回し
（長期間現象の事前予測）
遅回し（詳細現象のスロー解析）

未実現の空間（例：2050年の都市環境）

現実世界が忠実にリアルタイム再現された空間
蓄積情報に基づき時間を超えて検証可能な空間空間

サイバー空間18

フィジカル空間では訪問が困難な空間（例：月面、被災地）

B5G/6Gホワイトペーパー（NICT）◼ 2035年頃の社会生活をイメージした「Cybernetic Avatar Society」、「月面都市」、「時空を超えて」の3つのシナリオを作り、これらのシナリオに書かれた未来社会からバックキャストすることで必要な要素技術を洗い出した。
◼ シナリオとそこに登場するユースケース、それらを実現するための要素技術と要求条件、研究開発ロードマップや展開戦略等がまとめられてる。
5G

4G

B5G/6G

イメージ

2010
19

2035

R&D

技術の発展

社会生活

（フォアキャスト）Cybernetic Avatar Society
月面都市
時空を超えて

2020

2030

2040

year

ホワイトペーパー（NICT）
4章

3章 シナリオ

3章 ユースケース

・Cybernetic Avatar
Society（2035年〇月〇日:と或る企業の技術開発課長の日記から）

UC1-1 : 相互理解促進システム（ 文化・価値観の壁を超える ）UC1-2 : 心と身体の支援アバター（年齢・身体能力の壁を超える ）UC1-3 : テレプレゼンスによる働き方革命（距離・時間の壁を超える）

T1.
T2.
T3.
T4.
T5.
T6.
T7.

・月面都市
（月を耕す人）UC2-1 : ６Gで繋がる月面基地
UC2-2 : 月までつながる６G
UC2-3 : 月面でのアバター活動/宇宙版ストリートビュー
UC2-4：月旅行① どんな技術か・時空を超えて（クリエイティブでアクティブな平穏、Diveto the point、空を行き交うのは）

超高速・大容量通信
超低遅延・超多数接続
有無線通信・ネットワーク制御技術
無線システムの多層化-NTN
時空間同期
超安全・信頼性
超臨場感・革新的アプリケーション② 何に/何故必要か③ 国内外現状④ Beyond 5G/6G世界で必要となる要求条件⑤ ロードマップUC3-1 : バーティカル ヒト・モノ・コト流
UC3-2 : レジリエント里山
UC3-3 : オムニクラウド・ゲートウェイ① どのようななシステム？、なぜ必要？
① 2035年頃の日常生活の中にどのようなUCがあるか
20

要素技術（大項目）② 使用条件③ 必要な要素技術

シナリオに書かれた未来社会からバックキャスト

B5G/6G時代はどんな世界に？（シナリオとユースケース）
シナリオ１ - Cybernetic Avatar Society
本日は一部抜粋してご説明「2035年〇月〇日:と或る企業の技術開発課長の日記から」
UC1-1 : 相互理解促進システム（~ 文化・価値観の壁を超える ~）UC1-2 : 心と身体の支援アバター（~ 年齢・身体能力の壁を超える ~）UC1-3 : テレプレゼンスによる働き方革命（~ 距離・時間の壁を超える ~）シナリオ２ - 月面都市
「月を耕す人」
UC2-1 : ６Gで繋がる月面基地
UC2-2 : 月までつながる６G
UC2-3 : 月面でのアバター活動/宇宙版ストリートビュー
UC2-4： 月旅行
シナリオ３ - 時空を超えて「クリエイティブでアクティブな平穏」「Dive to the point」「空を行き交うのは」UC3-1 : バーティカル ヒト・モノ・コト流
UC3-2 : レジリエント里山
UC3-3 : オムニクラウド・ゲートウェイ
21シナリオ１: 2035年〇月〇日:と或る企業の技術開発課長の日記から◼ 9:30-10:30 京都に在宅のまま東京本社の幹部と新製品企画のテレプ
レゼンス会議3Dアバター同士でXRの遠隔会議（UC1-3：テレプレゼンス）。社長のアバターが目の前に現れた時は少々緊張したが、3D空間で社長の隣に移動し、製品VRプロトタイプを手渡して感触グローブを使って遠隔から体験してもらった。社長のGOサインもすぐにもらえた。
◼ 10:30-11:30 地球規模での災害対応イベントに参加
核融合炉事故を想定した大規模訓練イベントに遠隔から参加（UC1-3：テレプレゼンス） 。地球規模の基幹網技術により各国の有識者がXR空間に参集して議論を深め（UC1-1：相互理解促進） 、時間同調技術を用いて我が社の製品を各国で同時に作動させた。我が社の製品が災害発生時にも有効であることを検証できたことは大変喜ばしい。
◼ 11:30-12:00 タイにある製造工場の緊急トラブルに瞬間身体移動で対応（現地は9:30-10:00）

タイの製造工場から製造ラインが停止したとの突然の連絡。現地のアバターロボットに乗り移って製造機器の遠隔操作を試みたところ（UC1-3：テレプレゼンス）部品の破損を発見。担当者が遠隔修理をしてくれたが、遅延の違和感もなく楽に遠隔作業ができたとのこと。
22

ユースケース事例とその実現に必要な要素技術（UC1-3 : テレプレゼンス）【どんなシステム？なぜ必要？】• 在宅のまま国内のみならず世界各地に3Dアバターで瞬間移動。海外との打合せもXRと多言語同時通訳を活用。海外の製造工場や農場へも瞬間移動し、遠隔作業も五感情報で直感的に行える。仕事の合間には遠くにいる親の介護もできて安心。自分のアバターが偽物でないことも保証されていてセキュリティも万全。個々の作業に特化したアバターを複数の操作者が切り替えて利用することも可能になる。
【利用形態】• 環境のセンシング情報も集約して伝達• 複数のアバターを複数の操作者が切り替えて利用【必要となる要素技術】（T7）直感性の計測・伝達・保証技術（T7）リアル3Dアバター・五感伝達・XR技術（T7）言語・非言語情報に基づくAI分析・対話技術（T7）多言語の同時通訳・言い換え・要約技術（T2）環境と要件を協調させる統合型通信システム構成技術（T6）ヒューマンセントリックなセキュリティ技術（＊）（NICTでは扱っていない技術）
遠隔操作ロボット・HMD等のハードウェア技術23

シナリオ2: 月を耕す人◼ 地球から月面へ
今日の作業時間が終了したので、アバターマシンのメンテナンスボックスに戻り、身を横たえる。最初に見たハイコントラストな地平線を見ながら、ゆっくりとアバターマシンへの接続を解く。
地球上のビジョンに切り替わる数瞬前、3Dカメラを冠したローバーが横切るのが見えた(UC2-3：月面でのアバター活動)。
誰かが地球で月面旅行を楽しんでいるのだろう。
◼ 地球にてゆっくりと月面アバターマシンから地上の自分へ意識が戻る。鎮静音楽の流れる地球上のポッドのなかで、自分の掌を見つめる。華奢で指の長い手だ。さっきまで砂塵に煤けた大きなロボットアームだったのに。
最近、B工区で中継用のシアターが完成したらしい。甥が今度、そのシアターに行くという。
いつか、いまの地下探査が完了しきれいな月面都市が完成したなら、自分も旅行者として娘と一緒に月を訪れたいと思った(UC2-4：月旅行)。
24

月面基地
6G基地局

宇宙版
ストリートビュー

超大容量光通信

月旅行

地球からの宇宙版ストリートビューユースケース事例とその実現に必要な要素技術（UC2-4 : 月旅行）
【どんなシステム？なぜ必要？】• 将来人が実際に行く月旅行において、地球や月面基地と大容量通信をするためのシステム。長期旅
行中も地球のおじいちゃん、おばあちゃんと連絡が問題なく取れる安心・安全な旅行を提供。滞在中に撮影した写真等をSNSで地球に送信、レジャーでも宇宙旅行を楽しむ時代に。
【利用形態】• 特別なスキルがなくても通信回線を使用可能• 船外活動においては旅客用通信が切断されても安全に宇宙船に戻れるような対策が必要• 地球帰還時に用いる旅客用通信にはブラックアウトへの対策が必要【必要となる要素技術】（T4）宇宙天気の重要性（人体や機器に対する影響大）（T1）超大容量通信（T2,T7）長距離テレビ会議（T2）低遅延が必要（T6）セキュリティ考慮必要
25

月旅行

シナリオ3: 時空を超えて◼ Dive to the point
地上20kmを周回する成層圏倉庫のなか。「私」は依頼を受けた荷物をバックパックに収納し、地上へとダイブする(UC3-1:バーティカル ヒト・モノ・コト流)。踏み出す瞬間はいつも緊張するが、踏み出すと解放感に満たされる。倉庫を出て、空が濃紺から次第に淡い青に変化し、白い雲を高速に突き抜けると、無数の川が分岐して流れる街が霞みのなかから姿を現す。よく見ると、川は小型の水門と水力発電機とを備えたより細かい用水路に分岐している。水門と発電機とはネットワーク化され、町を流れる水量はスマートに管理されている。山のむこうに黒い雨雲が見えている。今頃、広域なセンサネ
ットワークが降雨量と河川の水位を観察・予想し、町からの適切な排水プログラムを計算していることだろう(UC3-2:レジリエント里山)。
成層圏の大型倉庫

26

ユースケース事例とその実現に必要な要素技術（UC3-1 : バーティカル ヒト・モノ・コト流）【どんなシステム？なぜ必要？】• ドローン宅配が始まりつつあり、将来的には成層圏の活用の可能性も。3次元的に移動しようとすると地図に頼れず、3次元的なナビゲーションが必須。人や重量物を運ぶなら、極めて高い信頼性が必要。従来のGNSSに加え、エッジコンピューティングが可能な多数の基地局のアシストやスカイカー自身のクロック・慣性センサの高安定・高精度化などで測位・巡航システムを多重化していくことが重要。
【使用条件】• 空間に見えないけれど堅固な道路の構築• 高精度な時空間同期の技術と測位用基地局の空間的・周波数的な多重化• 空を行く車自身の安全性のため、各種センサの高精度化やサイバーセキュリティの高度化【必要となる要素技術】 ＊4章参照（T5）時空間同期技術（T6）暗号化・セキュリティ技術、レジリエンス（T1）超高速・大容量通信（T2）超低遅延なネットワーク（T2.1）エッジコンピューティング（T7.6）乗用スカイカー（T7.7）ドローン
27

ユースケースから抽出された要素技術群
T1. 超高速・大容量通信
T1.1 テラヘルツ波

T5.1 無線時空間同期

T1.2 オール光ネットワーク（大容量光ファイバ通信）

T5.2 原子時計チップ

T1.3 オール光ネットワーク（光電波融合技術）

T5.3 技術基準時刻の生成共有技術

T2. 超低遅延・超多数接続

T6. 超安全・信頼性

T2.1 エッジコンピューティング技術T6.1 エマージング・セキュリティ技術

T2.2 適応型無線網構築技術

T6.2 実攻撃データに基づくサイバーセキュリティ技術

T2.3 適応型無線網アプリケーション技術

T6.3 量子暗号

T2.4 電波放射空間の自律的な局所化・追尾・予約技術

T6.4 電磁環境技術

T2.5

遍在社会資源を活用した超多段接続自律M2M
ネットワーク構築技術

T2.6 高度電波エミュレーション
T3. 有無線通信・ネットワーク制御技術
T3.1

T6.5 レジリエントICT
T7. 超臨場感・革新的アプリケーション
T7.1 脳情報の読み取り・可視化・BMI技術
T7.2 直感性の計測・伝達・保証技術

ネットワーク制御技術（ネットワーク運用自T7.3 リアル3Dアバター・五感伝達・XR技術

動化、ネットワーク内コンピューティング）T7.4 言語・非言語情報に基づくAI分析・対話技術

T3.2 周波数の割当・共用管理

T7.5 多言語の同時通訳・言い換え・要約技術

T3.3 自営無線システム管理（ローカルBeyond5G）T7.6 自動運転

T4. 無線システムの多層化-NTN
T4.1 衛星・非地上系通信プラットフォーム
T4.2 光衛星通信
T4.3 海上通信
T4.4 海中・水中通信
T4.5 統合ネットワーク制御
28

T5. 時空間同期

T7.7 ドローン

要素技術の記載例（T2.1 エッジコンピューティング技術）

29

要素技術の記載例（T4.5 統合ネットワーク制御）

30

要素技術の記載例（T7.2 直観性の計測・伝達・保証技術、T7.3 リアル3Dアバター・五感伝達・XR技術）

31

Beyond 5Gアーキテクチャ
社会課題

SDGs・Society5.0の実現

アプリケーション

Cybernetic Avatar Society

月面都市

脳の限界からの解放

身体の限界からの解放

空間と時間の限界からの解放

時空を超えてアプリケーション・・・

イネーブラーサイバーフィジカル
制御プレーン
フィジカル空間

サイバー空間イネーブラー
フィジカル空間とサイバー空間をまたいでアプリケーションを実現する基盤サービス / 基盤機能

eコーマース
eスポーツ

スカイカー

サイバーフィジカル
制御プレーン

サイバー授業CPS
セキュリティ

宇宙通信

フィジカル空間のデータ

サイバーフィジカル
システム（CPS）

サイバー空間のデータ
オーケストレータ
データ収集分析

適切な無線システムの自動選択
非静止衛星

静止衛星

フィジカル空間とサイバー空間の双サイバー空間方における時間とアプリケーションに応じて多様なサイバー空間が併存
空間のリソース利（例：Cybernetic Avatar Society、月面都市、時空を超えて、・・・）
活用
フィジカル空間と同アプリケーションA
アクチュエーション
期した時空間

HAPS

地上系
海洋・被災地域
モバイルネットワーク／
Local 6G
テラヘルツ波

Local 6G

センシング
マルチコア光ネットワーク（フロント／バックホール／コアネットワーク）

32

アバター
労働

災害
監視/予測

アプリケーションの要件・意図通知

リソース管理・最適化制御

衛星系ネットワーク

非地上系ネットワーク

空間予測
AI 医療

システム状態

共有可能な計算資源・ストレージ・ホワイトボックス

フィジカル空間

AI工場

アプリケーションに応じてカスタマイズされた仮想空間

電波と光のハイブリッド通信

アクチュエーション

・・・

・・・

電波環境やネットワーク状態の再現

サイバー空間とフィジカル空間の統合

センシング
人・モノの行動、電波環境、ネットワーク状態、などの状態把握

人やモノの模擬

過去の蓄積
将来の予測

ホワイトペーパー（NICT） ～サイバーフィジカルシステム～
サイバーフィジカル制御プレーン
フィジカル空間のデータシステム状態リソース管理・最適化制御共有可能な計算資源・ストレージ・ホワイトボックス

フィジカル空間

適切な無線システムの自動選択

非静止衛星
衛星系ネットワーク

静止衛星
電波と光のハイブリッド通信

オーケストレータ

フィジカル空間とサイバー空間の双方における時間と空間のリソース利活用

アクチュエーション

非地上系ネットワーク HAPS
地上系
海洋・被災地域
モバイルネットワーク／テラヘルツ波
Local 6G
Local 6G

マルチコア光ネットワーク（フロント／バックホール／コアネットワーク）

33

サイバー空間とフィジカル空間の統合

センシング
人・モノの行動、電波環境、ネットワーク状態、などの状態把握

サイバーフィジカルシステム（CPS）

サイバー空間のデータデータ収集分析

サイバー空間アプリケーションに応じて多様なサイバー空間が併存（例：Cybernetic Avatar Society、月面都市、時空を超えて、・・・）
フィジカル空間とアプリケーションA
同期した時空間
電波環境やネット
過去の蓄積
ワーク状態の再現
将来の予測

人やモノの模擬要素技術とサービス構成◼ Beyond 5Gのサービスは要素技術が高度化／多様化し、サービスを構成するバーティカルセクタの組み合わせが、フィジカル空間とサイバー空間をまたいで複雑化

アプリケーション

サービスA
ドローン

アバター

サービスB
脳情報通信
多言語翻訳/同時通訳システム制御◼ 利用者がインターフェースを意識せずサービスを利用できる仕組みが必要

CPS / Digital Twin

エッジコンピューティング
ネットワーク最適化/仮想化
フィジカル空間

AI / IoT / Big Data
サイバー空間スペースICT
超高速光ネットワーク

電波環境エミュレーション
サイバーセキュリティ

リソース/インフラ共用

テラヘルツ波

34

自動運転

時空間同期

5Gを実現する基本技術～エッジコンピューティングとの関係に注目して～

35

3GPP Release 17の状況◼ リリース17の仕様策定作業が本格化◼ 2年程度のスパンで新たな仕様化を想定

ダイナミック周波数共用
非地上系ネットワーク
衛星通信

エッジコンピューティング

出典: https://www.3gpp.org/release-17（講演者により追記）
36

ドローン等

移動通信システムの構成

（基地局）
ユーザ端末

（基地局を集約管理）

無線アクセスネットワーク（User Equipment, UE） （Radio Access Network, RAN）

37

（認証、外部接続制御）（インターネット）

コアネットワーク（Core Network, CN）

外部ネットワーク低遅延通信におけるエッジコンピューティング
Multi-access Edge Computing (MEC)
ユーザに近い部分にコンピューティングリソースを配置可能
4Gでも利用可能だが、ネットワークスライシング技術などを組み合わせて低遅延通信にも有効活用■ 従来の無線システム（LTE）■ ５Gシステム
クラウドサーバ

インターネット

インターネット～数百ミリ秒
管理装置

移動
通信シス
テム

エッジサーバ（計算機能、ストレージ）

基地局

10ミリ秒程度
携帯端末•••※時間はシステム構成や設定により様々に変動
38？

数十ミリ秒運用者がローカルでカスタマイズ可能
短時間に処理可能
データが漏れないのでセキュリティ性向上

1ミリ秒

インフラシェアリング（概要）
通信設備（鉄塔、アンテナ、基地局、制御装置、など）を事業者が共用してサービスを提供する仕組み
5Gは、高周波数帯の特性上、基地局の小セル化や多セル化が必要
鉄塔やビルの設置スペースは限られている（景観上の問題も）通信設備を共用すれば、通信設備の導入、運用、維持管理のコストを案分可能設置に当たって土地やビルの所有者との交渉が有利
設置スペースを節約（設置場所がそもそも限定されている）

5G周波数の割り当て認定申請の条件を満たすためには迅速な展開が必要であり、インフラシェアリン
グが欠かせない

鉄塔

基地局

事業者が共用設置
39

集約管理

コアネットワーク①②

各事業者が独自設置

共用方法の例※様々な単位で共用可能

基地局の構成（一体型と集中型）
基地局はベースバンド装置（Base Band Unit）と無線装置（Remote Radio Head）から構成
周波数が高いとアンテナが小さくなり基地局本体からの分離が難しい。そこで、無線装置とアンテナを一体化させ、ベースバンド装置と切り離して、個別に増強しやすくしている。
ベースバンド装置と無線装置の間は、CPRI（Common Public Radio Interface）という標準化された光インターフェース

集中型RAN (Centralized RAN, C-RAN) の導入
1台のベースバンド装置で複数の無線装置を制御することも可能■ 一体型RAN
アンテナ■ 集中型RAN （C-RAN）
郊外などへの設置

ビル内などへの設置

無線装置

無線装置

無線装置
無線装置
40

ベースバンド装置

ベースバンド装置

ネットワークスライシング
物理的なネットワークを仮想的に分割（スライス）分割して資源を制限することで、他の通信の影響を押さえることが可能
物理的なネットワークを複数の用途に利用すると、ネットワークの輻輳やサーバの計算能力不足により問題が発生
低遅延通信や超高速通信を一体として扱いやすい
契約オプションやオンデマンド課金等により振り分けるネットワークを決定することも可能

超高速ネットワーク

高精度映像配信サービス

低遅延ネットワーク
エッジ計算機能

遠隔操縦支援サービス

ビッグデータ蓄積
AI解析機能情報収集分析
サービス

汎用ネットワーク

その他のサービス

eMBB

URLLC

mMTC物理的なネットワークを共有
Network Slice Instance (NSI)
41

ネットワーク仮想化
ネットワーク上の機能（サーバ等）を専用設備ではなく汎用設備とソフトウェアで実現
汎用設備の保守運用が容易
ソフトウェアにより柔軟に機能を追加拡張
導入コストの低減
専用機器B
専用機器C
従来専用機器A

専用機器D

仮想的に構築されたサーバ

5G
汎用機器
42

出典：楽天モバイル ウェブサイト
https://network.mobile.rakuten.co.jp/area/cloud-network/自営無線システムの活用～ローカル５Gとエッジコンピューティングのかかわり～43

5G時代における自営システムの必要性
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）＜携帯通信事業者B＞
多数同時接続 （100万台/km2）＜携帯通信事業者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＜ローカル5G運用者＞（自営の無線通信システム）

これらの特徴を生かした新サービスが創出
バーチカルセクタの多様化と協調化が促進
5G性能のニーズは局所的に発生
通信エリアの柔軟な展開が必要
携帯電話事業者（全国キャリア）が局所的なサービスまで担うことは困難
時間的・物理的な対応や個別カスタマイズの難しさ 端末A（携帯通信事業者Aに展開コストと収益のバランスの難しさ加入して利用）
5Gにも自営システムの導入が必要
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端末B（携帯通信事業者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）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の概要
制度
携帯電話事業者による全国系のサービス提供に加え、きめ細かな潜在的なニーズに応えるため、地域ニーズや個別ニーズに応じて5Gを導入できる制度
自営目的のための比較的小規模な通信環境を想定
電気通信役務として提供する可能性もあり意義
5Gでは自営無線が移動通信システムに新たな概念をもたらす
その１つの形態がローカル5G
移動通信ビジネスのパラダイムシフト
プライベートLTEも移行期には有効な技術

ローカル5Gは単なる場所限定の5G利用になるべきではない
カスタマイズ性を生かしたきめ細かなサービスの実現の場
参考：[1] 総務省ローカル5G検討作業班
https://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/5th_generation/local_5g/index.html

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出典：
「地域ニーズや個別ニーズに応じて様々な主体が利用可能な第5世代移動通信システム（ローカル5G）の技術的条件等」－情報通信審議会からの一部答申－
http://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01kiban14_02000385.html（令和元年6月18日）

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5G、ローカル5G、無線LANの比較
5G

ローカル5G

無線LAN

周波数

3.7GHz、4.5GHz、28GHz

28GHz、4.7GHz

2.4GHz、5GHz免許（日本）

通信事業者のみ必要不要

認証方法

SIM

SIM、（パスワード）

パスワード

通信距離

広（ハンドオーバ）

狭狭

必要な手続き

加入契約

免許申請

不要

設置費用

不要

高低

運用費用

必要

不要

不要

通信の安定性高

高低（電波干渉）

セキュリティ

高高低カスタマイズ性

低高高※周波数、免許については、日本の場合※説明の都合上、上記には主要なものを列挙しており、必ずしも網羅していない
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総務省による5G総合実証試験（R3年度）

出典:総務省報道発表（令和3年8月31日）
令和3年度「課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証」に係る実証提案の公募の結果
https://www.soumu.go.jp/menu_news/s-news/01ryutsu06_02000304.html

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ローカル5Gが使用されるサービス対象
ローカル5G利用に期待される要件
必要なサービスに合わせた迅速なカスタマイズ性
既存システムを補完することによる通信性能の確保
閉じた通信システムによる安全性
有線ネットワーク等の敷設コストの削減
人間の感覚やモノの制御を扱うための5G性能（超高速、低遅延、高信頼、等）
計算資源は、インターネット上のクラウドサーバではなく、ローカルに設置されたエッジサーバが基本

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まとめ
5G / 6G 時代にはこれまで実現が不可能と考えられていた物理的な限界を超えるアプリケーションの実現が期待
サイバー空間とフィジカル空間が統合された世界観を自在に操ることができる仕組みの定義
フィジカル空間自体の高度な拡張（やっと出番が来た有無線NWの統合技術、本格的なインフラ/リソースシェアリング、・・・）
サイバー空間でのデータ蓄積・学習の技術（計算機資源の柔軟な利用技術）
ますます多くのステークホルダーが連携してビジネス構築（未来社会を創造するインフラになる）
そのためには新しいコンセプトのアーキテクチャが必要
エッジコンピューティングはサイバー空間とフィジカル空間の両方にまたがる重要技術50

お気軽にご連絡を・・
https://beyond5g.nict.go.jp/51

皆様とのコラボを楽しみにしています！

国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）
Beyond5G研究開発推進ユニット
Beyond5Gデザインイニシアティブ長
石津 健太郎 ( ishidu@nict.go.jp )52