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生活が激変する?自動運転や遠隔医療など、5Gではどのようなことが出来る?
2020.12.01

DX推進に必要なテクノロジー

生活が激変する?自動運転や遠隔医療など、5Gではどのようなことが出来る?

著者 Bizコンパス編集部

 2020年に入ってからよく耳にするようになった「5G」。4Gの一段階新しい通信システムで、低遅延で大容量のデータを遅延なく送受信できることによって、ストリーミングによる高画質での動画視聴といったことだけでなく、将来的には自動車の自動運転や、医療現場での遠隔手術といったことが期待されています。日本産業を成長させていくための取り組みである「デジタルトランスフォーメーション(DX)」にも欠かせない技術であり、各方面から注目されています。

 今回の記事では、生活に大きな変化をもたらす可能性のある5Gについて、メリットやデメリット、5Gでは一体何ができるのかなどを説明します。

5Gとは?

 「5G」とは、「5th Generation」の略で、第5世代移動通信システムのことを指します。次世代の通信規格として注目されており、5Gが普及すれば、IoTといった、これまでインターネットに接続できなかった「モノ」が頻繁にネットワークに接続され、自動車の運転時や学校での授業など、生活のあらゆるところで通信が行われるようになるでしょう。

 5Gの特徴は、「超高速・大容量」「低遅延」「多数同時接続」の3つです。

 5Gでは、通信速度が飛躍的に向上し、より安定したインターネットへの接続が可能になります。容量の大きな動画などをダウンロードする場合でも、時間を気にする必要はありませんし、クラウドゲームなども、遅延に悩まされることなくプレイできます。さらに5Gでは、より多くの機器を同時にネットワークに接続できるようになります。モバイル端末はもちろん、家電やウェアラブルデバイスなどもネットワークに接続できるようになり、IoTも加速することでしょう。

同時接続数は10倍以上に?5Gと4Gとの違い

 4Gは現在主流である第4世代移動通信システムで、「LTE」や「LTE-Advanced」のことを指します。5Gとの違いは、「通信速度」「遅延速度」「同時接続数」などが挙げられます。

 5Gの同時接続数は100万台/平方kmで、10万台/平方kmである4Gの10倍。通信速度は4Gの20倍で、遅延速度は10分の1となります。例えば4Gでは30秒かかるデータダウンロードも、5Gであれば3秒で終わります。動画ダウンロードや機器の遠隔操作なども、今よりもリアルタイムな操作が行えるでしょう。

5Gの仕組み・技術

 先述の特徴を実現するため、5Gにはこれまでにない仕組みや技術が取り入れられています。代表的なものは、以下の3つです。

■ 高周波数帯の活用

 5Gは、大容量の高速通信を可能にした上で、ネット回線の通信速度が著しく低下する「電波の飽和状態」を解消するため、新しい高周波数の帯域を利用しています。4Gでは3.6GHz以下の周波数帯が使われていましたが、広帯域な高周波数を利用することで通信速度が上がるため、5Gでは3.7Ghz帯やSub6と呼ばれる4.5Ghz、ミリ波と呼ばれる28Ghzなどが使われています。

 ただし、周波数が高くなると電波が減衰して遠くまで届きにくいなどのデメリットが発生する場合があります。そんなデメリットを払拭すべく、5Gは、電波をアンテナから特定の方向に強めたり弱めたりすることで、通信距離を伸ばしたり感度を向上させる技術である「ビームフォーミング」とビーム追従機能を利用し、可能な限り高感度かつ遠くへ電波を届けられるようになっています。

■ MIMOで実現する広角ビームフォーミング

 MIMO(マイモ:Multiple-Input Multiple-Output)とは、無線通信において、送信機と受信機の双方で複数のアンテナを使用し、通信の質を向上させる、スマートアンテナ技術のひとつです。通信に複数のアンテナを利用し、同時に多くの信号を送信するため、周波数帯域を増やさずして通信を高速化することができます。この技術は4Gにも使われていましたが、5Gのために、さらなる技術革新が行われています。

 Massive MIMO(マシッブマイモ)では、アンテナを128本まで増やし、ユーザー一人ひとり専用の通信路を割り当て、より快適な通信が可能になりました。Distributed MIMO(ディストリビューテッドマイモ)では、複数の基地局(※1)を協調・連携させ、相互干渉による通信遅延などを防ぎます。

※1:電波は媒体間で直接行き交うものではないため、基地局を介して電波の橋渡しを行う。

■ 5G基地局の電波をユーザーの動きに合わせて追従

 例えば、ハイスピードで移動する鉄道、新幹線などに乗車中である場合、快適な通信環境の実現には、端末の方向に正確に電波を向けることが必要になります。5Gではこの課題を、ビーム追従機能とビームフォーミング機能を地上基地局と移動端末双方に持たせることで解決しています。

5Gはいつからはじまる?

 5Gは、日本ではすでに一部で商用化されており、例えばNTTドコモでは、2020年3月にいち早くサービスを開始しました。全国一斉スタートではないため、現状では5Gの対応エリアは限られますが、ある大手通信会社では2022年3月末までに、人口カバー率90%達成を目標として、インフラ整備を進めています。

5Gまでの通信システムの歴史を紹介

 ここまで、5Gと4Gを取り上げてきましたが、この項では、5Gに至るまでの通信の歴史を振り返ります。

■ 「1G」:アナログ携帯電話で普及する

 最初に登場したのは、「1G」。ショルダーフォンなど「いつでもどこでも電話したい」という需要に応えたのが、この1Gです。機能は通話のみですが、据え置き電話が普通であった当時としては、革新的な通信技術でした。

■ 「2G」:メール・インターネット利用で普及する

 次に登場するのが「2G」です。これにより、通話だけではなく、メールやネット通信が可能になります。今では懐かしいガラケーが、その先駆けです。メールやネットができるようになったと言っても、メールの送信に数十秒かかるなど通信速度は遅いものでした。

■ 「3G」:世界標準の高速通信

 「3G」では、高速通信により、動画やPCサイトの閲覧が可能になりました。とは言え、動画の読み込みが途中で止まったり、PCサイトの表示に時間がかかったりと、データ通信の遅延がありました。

5Gの3つのメリット

 1Gから3Gまでの歴史を振り返ったところで、今、広まりつつある新しい通信サービス「5G」のメリットを、改めて確認してみましょう。

■ 通信が快適になる

 5Gは4Gに比べて最大で20倍の通信速度となるため通信が圧倒的に快適になります。YouTubeなどの動画共有サイトはもちろん、Netflixなどの動画配信サービスを利用するユーザーが増えてきている中で、通信速度が向上すれば、4Kや8Kといった高画質な動画もスムーズに閲覧することができます。動画だけではなく、アプリやゲームの機動性も向上するでしょう。

■ 通信コストの削減

 同時接続数が4Gの10倍であるため、一度に接続することができる台数が増える分、中継装置の設置などのコストを削減することができます。通信が大容量化することにより、通信トラフィックの増大に伴う遅延などにも対応することができます。

■ IoT普及促進にも

 5Gでは、同時接続数や容量が増大するため、4Gではリソース不足で対応できなかったIoTにも対応することができます。例えばIoTでスマートフォンとエアコンや照明器具などをインターネットでつなぎ、かつ5Gの同時接続や高速通信を利用すれば、多くの家電の制御や温度・湿度の管理を一括管理できるなど、さまざまな場面で応用されるでしょう。

5Gのデメリット

 ただし、5Gにもデメリットは存在します。具体的なデメリットは、以下のようなものです。

■ サイバー攻撃のターゲットが増える

 5Gでは、モバイルやタブレットの操作性向上だけではなく、IoTの促進により、本格的に多くの機器がネットワークに接続されることになります。ネットワークに接続される機器が増えることは、サイバー攻撃のターゲットが増えるということでもあります。情報通信研究機構(NICT)のレポートによると、2018年に観測されたサイバー攻撃関連通信のうち、約半分がIoT機器を狙った攻撃であることが明らかにされています。

参考:情報通信研究機構「NICTER観測レポート2018」

■ 5Gに対応できる人材が不足している

 経済産業省が発表した「IT人材の最新動向と将来推計に関する調査結果」では、2030年には約59万人のIT人材の不足が予想されています。5Gネットワークを構築・運用・監視できるスキルを持った人材が確保できないために、企業がビジネスで5Gを活用することができないケースが生じる可能性があります。

参考:経済産業省「IT人材の最新動向と将来推計に関する調査結果」

5Gでできるようになること

 さまざまな分野で活用が見込まれる5Gでは、具体的に以下のようなことが可能になるとされています。

■ 安全な自動運転ができる

 5Gの「超高速・大容量」「低遅延」「多数同時接続」によって実現が期待されているのが、車の自動運転です。車がIoTとしてネットワークにつながり、AIなどによって運転が制御されるようになると、人が運転しなくても最適な車間距離を保ったり、ブレーキやアクセルなどの操作の間違いによる衝突事故などを減らすことができるようになります。

■ 自由視点でスポーツやライブを視聴できる

 5Gの高速で低遅延な通信を利用すれば、さまざまな角度から撮影された映像を合成し、スタジアムやコンサート会場の中にいるかのような臨場感の中でスポーツやライブを観戦することもできるようになります。現在主流の4Gでは、高画質な映像を複数の端末に送信するには負担が大きく、こうした臨場感のある映像の視聴は困難でした。5Gによって、スタジアムやコンサート会場などに足を運ばなくとも、その場の臨場感を感じることができるようになるのです。

■ 遠隔操作で手術ができるようになる

 5Gの高速・大容量通信というメリットを活用して、遠隔で治療することも可能になります。ネットワーク経由でリモートコントロールできる医療機器を利用すれば、詳細な診察や処置、さらには手術までもが行える可能性もあります。

 自動運転技術と同じく、医療現場でも、少しの遅延が重大な事故につながりかねません。5Gの低遅延な通信を利用することによって、緻密な作業を必要とする手術も可能になるのです。また5Gは、地方の医師不足の解消にも役立ちます。どこにいても遠隔で診察や処置を受けられるようになるため、都市部との医療格差も最小限に抑えることができるかもしれません。

■ よりリアルタイムでVRが体験できる

 5Gの高速・大容量通信、低遅延を利用すれば、VR(Virtual Reality)などの表現の幅も広がります。VRは仮想現実のことで、ゴーグルなどに投影された仮想空間で、現実とは異なる体験を、よりリアルに近い感覚で味わうことができるものです。このVRでは、遅延がいかに少ないかが鍵になります。

 5Gの技術により、自分の動きがこれまでよりもさらにリアルタイムで仮想空間に反映されるだけでなく、自分のアクションによる仮想空間の変化もよりリアルタイムに近づくため、現実世界に近い体験をすることができるでしょう。

■ 4K・8K映像の配信ができる

 昨今では、新型コロナウイルスの影響も少なからずあり、オンラインセミナーなどビジネスで動画を活用するシーンが増えています。5Gの高速・大容量通信を利用すれば、4Kや8Kの映像を配信・視聴することも難しくなくなります。

■ スマートシティを実現できる

 5Gの活用が期待される分野のひとつに、「スマートシティ」があります。スマートシティとは、「都市の抱える諸課題に対して、ICT等の新技術を活用しつつ、マネジメント(計画、整備、管理・運営等)が行われ、全体最適化が図られる持続可能な都市または地区」と国土交通省は定義しています。スマートシティが実現すれば、街の交通情報が一元管理され、渋滞の頻度が減ったり、各種エネルギーが効率よく配分され、環境に優しい街づくりの実現が期待されます。

5Gに関する事例(PoC)

 新しい通信サービスである5Gを、さまざまな企業や病院が取り入れ始めています。多様な現場での5G導入事例について紹介します。

■ 学校法人東京女子医科大学

 学校法人東京女子医科大学は、株式会社NTTドコモと、商用第5世代移動通信方式(商用5G)を活用した遠隔手術支援システム、ならびに移動型スマート治療室「SCOT®」を用いた実証実験を、2020年10月からスタートしました。

 商用5Gの超高速・大容量という特徴を活用し、スマート治療室と遠隔地の医師をインターネットで接続し、高精細な手術映像などの大容量データの送受信がスムーズに行われるかを検証します。

 具体的には、東京女子医科大学のスマート治療室と、専門医がいる「戦略デスク」を商用5Gとドコモの「ドコモオープンイノベーションクラウド」で接続。スマート治療室内で脳外科手術を行う執刀医の手元の映像や、4K外視鏡の高精細映像などの大容量データを戦略デスクに遅延のないリアルタイムな状態で送信し、戦略デスクの専門医が手術の状況を確認、手術の指導や支援を行うといったものです。

詳しくはこちら

■ SOMPOホールディングス株式会社

 SOMPOホールディングス株式会社は、SOMPOケア株式会社、日本電気株式会社(NEC)、株式会社NTTドコモなどと共同で、介護施設における課題解決を目指し、5Gの実証実験(※)を実施しました。実証試験のテーマは、「介護施設の食堂における入居者の特定と禁食(アレルギー)チェック、および食事の接種量記録」です。

 昨今の超高齢化社会では、介護人材の需給ギャップ、それに伴う人手不足が課題となっています。介護職員の時間がもっとも割かれるのは、「食事介助」であることが判明。そこでこの試験では、5Gの活用により「顔認証による来訪者特定」「アラートによる禁食(アレルギー)チェック」「食事前後の配膳トレー撮影による摂取量管理の自動化」を行い、介護職員の業務効率化を推進できることを実証しました。

※実証試験の概要
 この試験は株式会社NTTドコモが実施主体となり、総務省から請け負った令和元年5G総合実証試験として実施したものです。

詳しくはこちら

■ 株式会社ブリヂストン

 株式会社ブリヂストンは、製造現場のデジタルトランスフォーメーション(DX)を推進するNTTコミュニケーションズ株式会社と共同実証実験を2020年6月から開始しています。この実験では、ブリヂストンが所有する広大な工場敷地内における通信品質実験、大容量データ送受信実験などを行い、製造現場の5G活用領域を共同で実験・検討中です。

 実験項目としては、電波伝搬試験(測定器・端末にて受信強度を複数拠点で測定)、通信性能試験(遅延や帯域性能を複数拠点で測定)、外部環境に左右されない独立した5Gネットワークであるローカル5Gを利用した各種アプリケーション試験などが挙げられます。

詳しくはこちら

5Gにより、生活はより便利に、そして豊かになる

 現在、5Gに対応している地域や端末が少ないため、5Gが日本全国に浸透するのには、まだ少し時間がかかりそうです。しかし、5Gが私たちの生活の一部となれば、今よりもさらに快適な暮らしになります。

 高画質動画のスムーズな再生や、VRの進化、さらに、自動車の自動運転や医療現場・介護現場での活躍など、5Gに秘められた可能性は大きいです。あらゆる分野で我々をサポートしてくれるであろう5Gが台頭し、企業などでその技術を採用すれば業務効率も向上。デジタルトランスフォーメーション(DX)の推進の後押しにもなるでしょう。

※掲載している情報は、記事執筆時点のものです。

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