用語辞典・SIM・モバイル通信

5G

5Gとは

5Gは、第5世代の移動通信システムで、高速・大容量、低遅延、多数接続を目標とする規格群です。英語ではFifth Generation(フィフス・ジェネレーション)、システム全体は5GS(5G System/ファイブジー・システム)と表します。

3GPP Release 15から、無線アクセスのNR、基礎stationのgNB、service-basedアーキテクチャーを持つ5G Coreなどが定められました。初期導入では既存LTE・EPCと組み合わせるNSAも使われます。

「高速・低遅延・多数接続」は5Gが対応を目指す代表的な利用想定です。一つの接続が三つすべての最大性能を同時に保証される意味ではありません。

広帯域・低遅延高信頼・多数センサーという異なる要求を無線とコアで支えるLTEアンカーを使うNSAと、NRから5G Coreへ直結するSAを分ける
大容量動画利用、工場robotの低遅延制御、多数のセンサー接続を別々の区画に置き、中央のNR基地局から、LTEアンカーと旧コアを使う経路、NRからクラウド型5G Coreへ直結する経路へ分けたピクトグラム図解
図1用途ごとの要件は無線対象範囲、端末、コア、エッジ配置、トランスポート、アプリケーションを一体で設計して満たします。

三つの代表的な利用想定

eMBB大容量モバイルbroadband

高精細動画、クラウド利用、混雑地の容量など、広い帯域幅と高い平均データ比率を重視します。

URLLC高信頼・低遅延通信

制御系などで短い遅延と高い配信確率を重視し、専用設計と対象範囲を必要とします。

mMTC多数のシステム接続

広い地域の多くのセンサーを、省電力・小データ・低コストで収容することを重視します。

NRflexibleな無線アクセス

異なる周波数範囲、サブキャリア間隔、ビーム、TDD/FDD、帯域幅へ対応します。

5GCservice-basedコア

認証、セッション、mobility、方針、利用者プレーンを機能化し、用途に応じ配置します。

Edge処理地点を利用者へ近づける

アプリケーションサーバーと利用者プレーンを近くへ置けばネットワーク往復を短くできますが、5Gだけで自動配置はされません。

NSAとSAでは背後のネットワークが違う

NSA(Non-Standalone/ノン・スタンドアローン)は、NRをLTEの制御アンカーとEPCへ組み合わせる構成です。既存4G設備を活用して早く容量を増やせますが、5G Core固有機能は利用できません。

SA(Standalone/スタンドアローン)は、NRのgNBを5G Coreへ接続します。5G用のセッション・QoS・スライス・サービスアーキテクチャーを利用できます。SAだから常にNSAより速いとは限らず、帯域、対象範囲、負荷、トランスポート、サーバーで変わります。

ネットワークslicingは一つの物理網を目的別に扱う

ネットワークスライスは、共通基盤上で、必要なネットワーク機能、方針、QoS、セキュリティ、運用を論理的なまとまりとして提供する考え方です。単なるVLAN名や速度計画名ではありません。

端末のsubscription、アプリケーション、在圏ネットワークがスライス選択へ関わります。スライス同士の分離強度と共有資源、障害時の影響、SLAを具体的に確認します。

低い帯域と高い帯域を役割分担する

低い周波数帯は広域対象範囲と建物内到達へ向き、中間帯域は対象範囲と容量を両立しやすく、高い帯域は広いチャネルを使える反面、遮蔽と短い到達距離への対策が必要です。

5Gはmillimeter波だけではありません。既存の低・中帯域を5Gへ使うこともあり、地域の割当と端末帯域対応で利用可能性が決まります。

5G表示はエンドツーエンド性能の保証ではない

状態アイコンは端末とネットワークのシグナリング状態から表示され、実際のデータが常にNRを通るか、NSA/SAのどちらか、どの帯域・帯域幅かを完全には示しません。

5Gを評価するときは、NR接続帯域、NSA/SA、チャネル帯域幅、信号品質、セル負荷、バックホール、コア出口、接続先、測定する遅延区間をそろえます。

Release 15以降の5G System、NSA/SA、NR・gNB・5G Coreの確認資料:3GPP「5G System Overview」。三つの利用scenarioの確認資料:ITU-R「IMT-2020」

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