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 2019年以降、世界で本格的に商用化がスタートした5G(第5世代移動通信システム)。その後も標準化団体では5Gの機能強化が続々と進んでいる。5Gのアーキテクチャーも、導入初期のNSA(Non-Stand Alone)からSA(Stand Alone)へと進化する。そんな5Gの進化(5G Evolution)の動向について、エリクソン・ジャパンが解説する。

 5GにはeMBB(enhanced Mobile Broadband、高速・大容量)、mMTC(massive Machine Type Communications、多数同時接続)、URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications、高信頼低遅延)という3つの適用分野があります。現在提供されている初期の5Gは、4Gの延長線上にあり、スマートフォン(スマホ)などコンシューマー向けアプリケーションで主にeMBBの利用が広がっています。

 一方で5Gと1G~4Gの世代の違いに注目すると、5Gはスマホなどで人が使うサービスだけではなく、さまざまな産業分野の利用を最初から想定していることが挙げられます。産業分野では、高信頼や低遅延などの特長を持つURLLCが特に重要です。そのため、移動通信の国際標準化組織「3GPP(Third Generation Partnership Project)」は、20年半ばに発表した5G高度化のための仕様「リリース16」で、URLLCの主要な機能仕様を標準化しました。第1回は、URLLC機能の概要と、この機能を内包する5Gが、工場利用などでどのような期待を集めているのか説明します。

データ送信の待ち時間を短縮し、超低遅延を実現

 まずURLLCにおける低遅延の実現について、5Gの中にさまざまな仕組みがあります。ここで言う遅延とは、例えば端末とインターネットに接続されたサーバー上のアプリケーション(プログラム)間の通信や、端末がデータを送ろうとしてからアプリケーションでデータを受け取るまで、あるいはその逆方向でデータの送受信にかかる時間のことです。一般に移動通信の遅延には、鉄塔やビルに設置された無線基地局と端末間の無線アクセス部分、基地局からインターネット接続点までのルーティングなどを行うコアネットワーク部分、さらにインターネットを介してサーバーとの送受信にかかる時間が含まれます。

 図1に5Gにおいて無線アクセス部分の遅延を小さくするための仕組みをまとめます。基本的な仕組みとして、無線でデータを送る周期を短くする点があります(図1①)。この周期は、スキーゲレンデのリフトに例えると、リフトのイスが来る間隔に相当し、これが短くなればスキーヤーがリフトに到着してから乗るまでの時間が平均的に短くなるという原理です。5GではNR(New Radio)と呼ばれる無線方式上のデータ送信周期をスロットと呼びます。このスロットに相当する時間の長さを5Gでは短くしました。4G(LTE)では1ミリ(1000分の1)秒で一定でしたが、3GPPリリース15で規定されたNRの初期仕様では1ミリ秒のほか、それより短い0.5ミリ秒、0.25ミリ秒、0.125ミリ秒なども設定可能としました(無線周波数により選択肢が異なる)。さらにミニスロットという仕組みが準備されており、必要が生じたときにより小さい周期にできます。

図1 5G無線アクセスにおける遅延低減の仕組み
図1 5G無線アクセスにおける遅延低減の仕組み
(1)データの送信周期、(2)プリスケジューリング、(3)割り込み送信、(4)バーティカルLAN (エリクソン・ジャパンの図版を基に日経クロステックが作製)
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