5G等次世代通信の最新動向、将来展望と求められる材料技術

第1部 5G、LPWAで変わる新技術と最新動向

(10:00〜12:30)

　次世代携帯電話網IMT-2020の名で一部2019年に開始される5Gは、4G (LTE-Advanced) における通信速度を数十倍にするだけでなく、自動運転支援やロボット制御などを目的とした超高信頼・低遅延通信と、IoT向けの広域センサネットワークLPWA機能を持つ大量マシン型コミュニケーションの2つのサービスを新たに提供する。本講座では、4Gを超える高性能と4Gまでにはなかった多様なサービスを実現するための5Gについて、その技術の特徴と最新動向・将来展望をわかりやすく述べる。 　一方、低消費電力、低コストで極めて広範なサービスを提供することで巨大IoT市場を創出するLPWAについては、既に2010年代半ばに実用化されたLoRaやSigfoxなどの独自仕様版と、2019年にサービスが開始されつつあるLTE-M (eMTC) とNB-IoTのLTE版の間で激しい競争が繰り広げられている。LPWAは、5Gではさらに高度化することが計画され、2020年代以降も急速に成長し、市場に浸透することが期待されている。本講座では、LPWAについて、その技術の特徴と最新動向、将来展望をわかりやすく述べる。

1. 携帯電話網
   1. 携帯電話網の標準化機関 (3GPPとITU)
   2. 携帯電話網の変遷 (1G～5G)
2. 5G
   1. 5Gの目標と3種類のサービス
      • eMBB
      • URLLC
      • mMTC
   2. 5Gの基本仕様
      1. 使用周波数
      2. 物理層
      3. 上位層 (システムアーキテクチャ)
3. 広域センサネットワークLPWA
   1. LPWAとIoT
   2. 準広域センサネットワーク (Wi-SUN, IEEE 802.11ah) とLPWA
   3. LPWAの応用
   4. 先発の独自仕様LPWA
      • LoRa
      • Sigfox
   5. 後発の独自仕様LPWA
      • FlexNet
      • En Ocean Long Range
      • ELTRES
      • ZETA 他
   6. 標準仕様LPWA (LTE-M (eMTC) とNB-IoT)
   7. 5GのLPWAの課題
   8. 各LPWA の比較、すみわけ、将来展望
• 質疑応答

第2部 5G等次世代通信で変わる半導体パッケージングの材料と技術

(13:10〜15:10)

　次世代通信 (5G等) に向けて、通信デバイス=半導体の高速化が求められている。この高速化には、ノイズ対策 (電磁波・誤信号) および高速化対策 (低誘電化、回路短縮) が重要となる。半導体の回路短縮は、接続回路 (例;子基板、再配線) の薄層化を実現するパッケージングの確立が必須となる。今回、次世代通信への対応として、通信デバイスのノイズ対策および高速化対策について解説する。特に、半導体接続回路の薄層化に関するパッケージング技術について、開発状況および課題を詳しく説明する。

1. 高速通信
   1. 回線
   2. プロトコル
   3. 無線通信
   4. 課題
2. 通信デバイスのノイズ対策
   1. 電磁波対策 (空間)
      1. 遮蔽/EMS
      2. 吸収/EMA
      3. EMA材料
   2. 誤信号対策 (導体)
      1. フィルター
      2. フィルター用材料/SAW
3. 通信デバイスの高速化対策
   1. 誘電対策
      1. 誘電特性
      2. 低誘電化
   2. 回路対策
      1. 受送信部
      2. 情報処理部
4. 半導体パッケージングの技術動向と課題
   1. 薄層PKG
      1. FOWLP
      2. FOPLP
   2. 薄層接続回路
      1. 接続回路
      2. 課題
      3. 対策
   3. 薄層封止
      1. 封止方法
      2. 封止材料
• 質疑応答

第3部 5G等次世代通信で求められる高周波対応材料の技術動向

(15:20〜17:20)

　将来の5G移動体無線・IoTシステムでは、搬送波周波数の高周波帯 (準ミリ波帯・ミリ波帯) への移行とともに、空間多重通信、ビームフォーミング、端末位置推定などの新しい無線技術の導入が検討されている。特に、高速度性と多数端末同時接続性の実現には、無線技術と光技術との融合が鍵になる。講演では、5G/IoTシステムへ向けた無線・光融合デバイスと、要求される材料性能について述べる。また、国際連携共同研究プロジェクトで実施したサッカースタジアムでの5G無線通信実験についても紹介する。

1. はじめに
   1. 5G移動体無線通信・IoTの動向 ～マイクロ波からミリ波へ～
   2. ミリ波高速通信とミリ波レーダー
2. 誘電体基板とミリ波アンテナ
   1. アンテナの基礎
   2. 波長短縮とアンテナ利得
   3. 高性能化・高機能化へのポイント
3. 電磁界シミュレーション
   1. 3次元電磁界解析のポイント
   2. 共振周波数とインピーダンス整合
4. ミリ波アンテナ電極光変調器
   1. 平面アンテナと光変調器の融合
   2. アレイ化による高機能化
   3. 設計・試作実験
   4. 高密度環境下での 5G無線への応用
5. ミリ波無線通信のフィールド実験
   1. 高密度環境下における5G無線の重要性
   2. 大規模サッカースタジアムでの5G無線実験
6. むすび
• 質疑応答