5G / ローカル5G、Beyond 5G / 6G最新動向

2020年3月に国内でサービスが開始された5Gの人口カバー率は2023年末には98%に達し、普及期に突入した。一方、2019年12月に免許申請が開始されたローカル5Gは、250以上の企業や機関が免許を取得し、300以上の実証実験が報告されている。ローカル5Gは、低価格化に加えて、多くの製品やサービス、構築ツール、性能評価ツール等が提供され、2024年には利用が増加すると予想されている。また、2030年あるいはその先の実現を目指すBeyond 5G/6Gに関してはテラヘルツ波通信、人工知能 (AI) の活用、宇宙通信、量子暗号通信等を含めた議論が活発化し、技術開発が進められている。 　本講演では移動通信システムの標準化機関 (3GPP、ITU-R) について説明し、5Gの概要、目標、基本技術、今後の動向、課題等について述べる。次に、ローカル5Gについて、運用方法、利用イメージ、免許申請条件、アプリケーション等を示し、100以上のサービスや実証実験事例を紹介し、今後の動向、課題を述べる。さらに、ローカル5Gと競合しかつ動きが急速に活発化している無線LANの最新と今後の動向を述べ、ローカル5Gと比較、評価し、今後を展望する。Beyond 5G/6Gについては、2023年に明確になった6Gの技術目標とマイルストンを説明し、2022年に3GPPが立上げた5Gと6G間の中間的な5G-Advancedの計画についても述べる。さらに、将来のBeyond 5Gの実現に向けた国内、海外の研究機関や通信事業者、情報通信ベンダのホワイトペーパーの内容紹介も含め、Beyond 5G/6Gの最新動向、将来展望を述べる。

1. 移動通信システムの標準化機関と動向
   1. 標準化機関 (3GPPとITU-R)
   2. 3GPPのリリースとドキュメント
   3. 移動通信システムの変遷
2. 5G移動通信システム
   1. 5Gの概要
      1. 5Gのロードマップ
      2. 5Gの市場予測
      3. 5Gの3種類のサービスと利用シナリオ
         • eMBB
         • URLLC
         • mMTC
      4. 5Gの要求条件 (ITU-R)
      5. 5Gのサービスの性能差
   2. 5Gの技術
      1. 物理層 (5G NR) :主要諸元、高速化/大容量化、低遅延化
         • 広い周波数レンジへの対応 (3〜86GHz)
         • Massive MIMO
         • LDPCとPolar符号
         • Shot TTI
         • Fast HARQ-ACK
      2. 使用周波数 (ITU-R WRCにおける検討詳細と国内3.7, 4.5, 28GHz帯)
      3. RAN-CNアーキテクチャ (SAとNSA)
      4. システムアーキテクチャの技術要素:ネットワーク仮想化とネットワークスライシング、MEC
      5. 車 (C-V2X)
      6. IoTへの対応
      7. リリース16 (2020.3) に追加された主な機能
      8. リリース17 (2022.3) に追加された主な機能
   3. 5Gのまとめ
   4. 5Gの動向
   5. 5Gの課題
3. ローカル5G
   1. ローカル5Gの背景
   2. ローカル5Gとは (準同期TDD)
   3. ローカル5Gの実証実験事例 (100以上)
   4. ローカル5Gのコスト面での実現性と課題
   5. ローカル5Gの運用方法
   6. ローカル5Gの利用イメージ
   7. ローカル5Gの免許申請条件
   8. ローカル5Gで実用化が期待されるアプリケーション
      1. 代表的アプリケーションと利用シーン例
      2. ローカル5Gの主なユースケースと適用5G技術
   9. ローカル5G vs. 無線LAN
      1. 5G / ローカル5G対無線LANの背景
      2. ローカル5Gと無線LANの競合 (無線LANは5Gの技術を多く導入し、急速に高性能化)
      3. IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6)
      4. Wi-Fi 6をさらに高性能化 (Wi-Fi 6E)
      5. 次世代無線LAN IEEE 802.11be (Wi-Fi 7)
      6. 無線LAN の今後の展開
         • IEEE 802.11ay 60GHz無線LAN
         • IEEE 802.11az 誤差1m以内での位置測定
         • IEEE 802.11ba 超低消費電力
         • IEEE 802.11bc 放送型無線LAN
         • IEEE 802.11bf ネットワークセンシング
         • IEEE 802.11bb 光無線LAN Li-Fi
   10. ローカル5Gの導入シナリオ
   11. ローカル5Gの今後
   12. ローカル5GとIoTセンサネットワークLPWAの同時利用
4. Beyond 5G / 6G移動通信システム
   1. Beyond 5G / 6Gの背景
   2. 6Gの技術目標
      1. テラヘルツを利用した5Gの10倍から100倍の超高速大容量
         • 100Gbps以上の通信速度
         • アクセス通信速度:5Gの10倍
         • コア通信速度:5Gの100倍
         • アップリンクの性能向上
      2. 5Gの1/10の超低遅延、低ジッタ
      3. 5Gの10倍の超多数同時接続
      4. 2022年現在の1/100の超低消費電力
      5. 超安全 (量子暗号等)
      6. 超高信頼 (5Gの1/100以下の誤り率)
      7. 超カバレッジ拡張
         • 地上に加え、非地上系NTNの海・空・宇宙での利用
         • 衛星通信LEO vs. HAPS
      8. 固定-移動通信融合
      9. AI/ML利用による自律的運用
         • ゼロタッチオペレーション
         • 自己最適化
      10. CPS (=デジタルツイン) の完全時刻同期の実現→遠隔高没入感メタバース
      11. 超高精度測位
          • 屋外誤差50cm以下
          • 屋内誤差1cm以下
      12. 補完ネットワークとの高度同期期
   3. 6Gのマイルストンと5G-Advanced (2024年に仕様策定)
   4. 海外動向
      1. 米国 (Next G Alliance等)
      2. 欧州
         • SNS JU
         • Horizon Europe
         • Hexa-X
         • Hexa-X II等
      3. 中国
      4. 韓国
   5. 国内動向:Beyond 5G / 6Gのイメージと開発技術
      1. NICT (情報通信研究機構) … ホワイトペーパー第3版 (2023.3)
      2. NTTドコモ … ホワイトペーパー第5版 (2022.11)
      3. KDDI … ホワイトペーパー第2.0.1版 (2021.10)
      4. ソフトバンク
      5. 楽天
      6. NEC
      7. 富士通