5Gの周波数の特徴とは?4Gとの違い4つやデメリットも併せて紹介

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5Gとは?

5Gとは「第五世代移動通信システム」のことを表し、「高速大容量」「低遅延」「多接続」の3つを特徴として4Gに代わる新たな通信システムです。

 

5Gでは、スマホだけでなく家電や車、医療機器など様々なものがインターネットに接続されることが可能になります。これにより、私達の生活そのものが大きく発展すると期待されており、各国で導入が進んでいます。

 

アメリカ・韓国が先陣を切り、後を追う形で日本・中国・ヨーロッパでも運用が始まりつつあります。

第5世代

5Gは「5th Generation=第5世代」を表しており、新たな通信規格です。

 

第5世代に至るまでには、1G:アナログ携帯電話、2G:アナログからデジタル移行に伴うインターネット接続、3G:モバイル機器でのインターネット接続、4G:LTEの登場、と変遷してきました。

 

これらを経てできたのが5Gであり、これがどのように世界を変えるのでしょうか。

5Gの周波数

5Gでは4Gとは互換性のない高い周波数帯を使用するため、NR(New Radio)と呼ばれる新たな無線技術が導入されています。

 

4GのLTEでは3.5GHz以下の周波数帯までを使用することができます。

 

NRが使用できる高周波数帯は2種類を使い分けます。「sub6」は6.0GHz以下の周波数帯、「ミリ波」は28.0GHz以上の高周波数帯です。

Sub6

「Sub6」は6.0GHz以下で、広いエリアをカバーすることができる周波数帯です。

 

日本国内では「3.7GHz帯」と「4.5GHz帯」が採用されています。1枠100MHzとして、NTTdocomo・KDDI/沖縄セルラー電話は2枠、SoftBank・楽天モバイルは1枠ずつ割当がなされています。

ミリ波

「ミリ波」は、28GHz以上の4Gとは互換性のない高周波数帯です。

 

「sub6」のように広いエリアをカバーできず、建物などの障害物を迂回することができませんが、代わりに、使用できる周波数帯域幅が広い、つまり「通信容量」が確保できます。

 

NTT docomo・KDDI/沖縄セルラー電話・SoftBank・楽天モバイルの4キャリアでそれぞれ400MHz幅で周波数帯域の割当がなされています。

5Gの特徴3つ

5Gの特徴は、「高速大容量」「低遅延」「多接続」の3つが挙げられています。

 

これは技術革新に伴う、世界のニーズの変化を受けて実現が望まれていた技術です。

 

ただ、一度の通信でこれら3つの特徴を引き出せる訳ではありません。周波数帯毎の特性を活かして複合的なネットワーク体系を5Gとしています。

5Gの特徴1:高速での大容量通信が可能

現在4GでのLTEにより外での動画再生が普及しました。しかし、動画画質が4K/8K対応・再生時間の増加など、要求されるデータ容量が増え続けています。あくまで動画再生という点で観ましたが、過去3年間で移動通信トラフィックは年々増加傾向にあります。

 

5Gによる大容量通信では、高周波数帯で帯域幅を多く確保する事でこのニーズに応えることができます。

 

例えば2時間の映画も数秒でダウンロードできたり、アプリの通信・ゲームが快適に楽しめるようになります。

5Gの特徴2:低遅延の通信が可能

5Gでは、無線インターフェイスの改善により伝送時間間隔を短縮しました。

 

さらに、MECと呼ばれるアーキテクチャーを導入したことによりユーザーとサーバーとの中継が可能となり、ここでデータ処理が行われることで低遅延が実現されます。

 

低遅延が実現すると、VRやARを応用した医療現場への応用や、自動運転による交通問題の解決に繋がることが期待されています。

5Gの特徴3:多数の機器へ同時接続が可能

インターネットに接続するのは、スマホやパソコンだけでなく、これからは家電など多くの身の回りのものも対象となっていきます。

 

これらはIoT(Internet of Things)機器と呼ばれ、農業におけるビニールハウスや工場・学校・病院など様々な分野の機会がインターネット上で管理・監視されることにより、細かなデータの収集・作業の効率化が実現可能になるのです。

5Gと4Gの違い4つ

現状4Gでは3.7GHzに近い周波数帯でのAdvanced-LTEを用いた通信を構築していますが、5Gでは上記にあげた3つの特徴を持つためさらなる通信技術の飛躍を可能にしています。

 

理論上では4Gと比べて、通信速度は20倍・遅延は10分の1・デバイス接続数は10倍になると予測されています。

5Gと4Gの違い1:最大通信速度

5Gにおける最大通信速度は10Gbpsと考えられており、これは現在使用されているLTEの100倍に当たるとされています。

 

NTTドコモのサービスで見ていくと、現行LTEであるPREMIUM 4Gでは受診時に最大1.7Gbpsとされている一方で、5Gでは4.1Gbpsを実現しています。まだ5Gのインフラ整備が整っていない状況ではありますが、通信速度のこの差はかなり大きいと言えるでしょう。

 

これにより、高容量の映画や資料などのダウンロードが早くなる事で様々な面で快適さが実現されます。

5Gと4Gの違い2:通信遅延

5Gでは、高周波数帯の利用と複数のアンテナを用意したMassive MIMOの導入により、人の密集地での通信速度の低下を防ぐことができます。これは、例えていうなら、4Gが1車線で車が通るのに対して、各車毎に車線が用意されたようなものです。

 

実証実験では、高速移動時における遅延を1msに抑えることが確認されています。

 

低遅延の実現は、遠隔医療では手術のリアルタイム操作に不可欠であります。また、車の自動走行では、ブレーキのシグナルを周りの車に低遅延で送る事で、スムースに交通整理がなされるなど、その他の分野の応用にも期待されています。

5Gと4Gの違い3:周波数帯域

4Gの低周波数帯から高周波数帯に移行する事で、各キャリア(NTT docomo・KDDI・SoftBank・楽天)は広大な周波数帯域幅を獲得できます。

 

というのも、4Gまでで使用されている既存の周波数帯では5Gの求める通信を実現する周波数帯域幅を確保するのに限界があったためです。

 

28GHz帯では、各社400MHzの周波数帯が割り当てられています。これにより、大容量通信が可能となり、娯楽だけでなく医療や教育現場など、動画コンテンツのさらなる普及が期待されます。

 

また、この大容量のデータを効率的に転送するために、通信速度の向上が必要となってくるのです。

5Gと4Gの違い4:同時接続機器数

5Gは4Gと比べて約10倍のデバイス接続数、試算では100万台/㎢を実現できるとされています。

 

4Gでは基本的に移動通信サービスが対象だったのに対して、5Gでは車やセキュリティ、産業やIoT分野への応用が注目されていきます。

 

そのため、IoT機器の開発はいろいろな会社で進んでおり、これによって、スマートフォンやパソコン以外の身の回りもインターネットに繋がれることにより、生活がより快適に過ごせることが期待されます。

5Gのデメリット5つ

5Gは様々な側面から期待が大きい通信技術です。

 

しかし、デメリットも多く存在しており、特に情報社会である昨今でのセキュリティの安全性などこれから解決する課題が多いのが現状です。

 

人体の悪影響の懸念も議論の的として挙げられましたが、これには諸説あります。

 

そもそも通信インフラ環境整備の目処が立っておらず、理論上の目標と現実の壁をどう崩すか、問題はまだまだあります。

5Gのデメリット1:サイバー攻撃などセキュリティへのリスク

5Gは様々な面からセキュリティの問題が危惧されています。

 

その1つが同時接続数及びデータ量の増加に伴いサイバー攻撃の対象が爆発的に増えることで、特にWebカメラは現在でも攻撃対象として注意がなされています。

 

また、アメリカの研究によると、5Gにはセキュリティにおける脆弱さが指摘されています。そのため、個人の情報がよりサイバー攻撃からの危険に晒されている危険性があります。

5Gのデメリット2:高価な対応端末

まず対応端末の前提として、sub6対応モデルがミリ波も対応したモデルは多くはありません。

 

参考として、韓国のサムスン電子のダスミリ波対応「GALAXY S20」は、NTT docomoでの販売価格が89,760円となっています。中国のファーウェイでも5G対応の機種をいくつか販売しており、こちらはハイエンドなものから手頃な物まで揃っています。

5Gのデメリット3:5G回線の使用料

5Gの月額料金プランは4Gの場合と比べるとどうなるのでしょうか?

 

例としてau、NTT docomo、Softbankの3社の料金プランを見ていくと、auの場合、4Gのプランと料金価格が揃えられていますが、逆にNTT docomoとSoftBankは4Gのプランに比べて月額料金が高くなります。

 

以上の事を踏まえると、月額の通信料が値上がるのは避け難いでしょう。

5Gのデメリット4:対応家電への買い替え

IoT家電はWi-FiもしくはBluetooth機能を搭載してインターネットに接続できるものです。

 

代表例としては、冷蔵庫や電子レンジ、テレビ、エアコンなどが挙げられます。そのため、その機能を有した対応家電をわざわざ買い替える必要があります。

5Gのデメリット5:限定的な利用環境

sub6により5G適応エリアの拡大を2023年までに目指されていますが、高周波数帯のミリ波の一般化は目処が立っていません。

 

ミリ波は現状28GHz帯を、都会などのごく一部の密集場所でスポットカバーするのみに止まっています。

 

基地局の増設が間に合っていないのが現状です。5G対応機種が高周波数帯のミリ波に対応していないものが多い理由はここにあります。

4Gより周波数帯域が広い5Gの快適な高速通信を体験しよう

5Gを用いた新たなる体験を模索するように、各社でいろいろな試みがなされていますので、5Gがどんなものか体験したい方はぜひ体験してみましょう。

 

NTT docomoでは「PLAY 5G 明日をあそべ」をキャッチコピー、様々な体験企画を提供しています。(2020年9月30日をもって営業終了)

 

SoftBankでは、現在5G LABにて嵐とコラボーレーションをしています。「嵐FR・VR」と呼ばれる特別な合唱映像体験を提供しています。

 

auでは、9月26日からGINZA 456 Created by KDDIにて、ARなどを含むau 5Gの様々な体験コーナーを設けています。