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 次世代通信規格「5G」の技術を自前の通信設備に利用する「ローカル5G」への期待が高い。無線LANでは実現が難しい厳密な通信制御や、専用の帯域を使うことによる安定性などを実現できるとして注目されている。

 そこで今回は、ローカル5Gとは何か、どのような特徴があるのかを基礎から解説する。無線LANとの違いについても言及しよう。

一般的な5Gは「キャリア5G」

 ローカル5Gと通信事業者がサービス提供している5Gを区別するため、後者を「キャリア5G」と明記することもある。

 5Gの通信規格は3GPPが策定している。5Gの特徴は大きく3つ。超高速通信(eMBB)、超低遅延(URLLC)、多数同時接続(mMTC)(表1)。

表1●5Gの3つの特徴
5Gの特徴は「超高速通信」「超低遅延」「多数同時接続」の3つ。これらを実現するための規格が定義されている。
表1●5Gの3つの特徴
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 現在キャリア5Gは4Gの通信設備を利用したNSA方式で実現している。しかしローカル5Gで4Gと5Gの通信設備を併せて所有するのは負担が大きい。ローカル5Gでは恐らく5Gの通信設備だけで完結するSA方式での導入が中心になるだろう。

同じ周波数帯を共用

 ローカル5Gはキャリア5Gと異なり、同じ周波数帯を異なる利用者が共用する点に注意したい。キャリア5Gの場合、政府機関(日本であれば総務省)が通信事業者ごとに周波数帯を割り当てる。通信事業者はその周波数帯を独占的に利用できる。

 これに対しローカル5Gには「ローカル5Gとして割り当てられた周波数帯」が存在するだけである。利用者ごとの割り当てはない。つまりローカル5Gを運営する企業や団体は、この周波数帯を共用することになる。

サブ6とミリ波で特性に違い

 日本国内では「サブ6」と呼ばれる6GHz以下の周波数帯で4.6G~4.9GHz帯、「ミリ波」と呼ばれる28GHz帯でローカル5Gに周波数帯が割り当てられている(図1)。この中で特に注意が必要なのが、屋外で利用できる4.8GHz帯や28GHz帯の周波数帯だ。屋外では建物のような遮蔽物がない場合がある。同じ地域でローカル5Gを運用する企業や団体が増えると、混信を回避する対策が必要となる。

図1●キャリア5G/ローカル5Gの周波数の割り当て
図1●キャリア5G/ローカル5Gの周波数の割り当て
当初ローカル5Gは28GHz帯の100MHzだけしか割り当てられていなかったが、2020年12月にサブ6とミリ波でそれぞれ追加された。
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 次に、サブ6とミリ波の特性の違いを見てみよう(図2)。一般的な電波の特性として、周波数が高いと直進性が高まる。このため周波数が低いサブ6のほうが物体の裏側に回り込みやすくなる。これを回折現象という。

図2●サブ6とミリ波の電波特性
図2●サブ6とミリ波の電波特性
サブ6の電波はミリ波の電波に比べ、障害物の影響を回避しやすい、電波の飛ぶ範囲が広い、降雨による減衰の影響が低いといったメリットがある。ミリ波はサブ6に比べ、大量のデータを同時に送信できる。
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 また、サブ6とミリ波を比較すると、サブ6のほうが遠くまで届く。自由空間を通るときの損失である自由空間伝搬損失は、周波数の2乗に比例するからだ。

 降雨損失も異なる。降雨損失は、電波の一部が雨粒によって吸収・反射されて減衰する現象だ。10GHz以上の高周波の電波が影響を受ける。ミリ波を屋外で利用する場合には無視できなくなる。