5Gとは？初心者にわかりやすく解説

「5Gとは何ですか？」
「5Gと4Gの違いは？」
「5Gで何ができるようになる？」

5Gとは、第5世代移動通信システム(5th Generation)の略で、「高速大容量」、「高信頼・低遅延通信」、「多数同時接続」という３つの特徴があります。

この記事では、5Gの意味や特徴、移動通信システムの歴史、5Gと4Gの違いを説明し、5Gの通信インフラを利用して、これからの社会でどのようなことが実現できるのか解説しています。

5G（第5世代移動通信システム）とは？

5G（第5世代移動通信システム）は、「ファイブジー」と読み、「5th Generation」の略称で、携帯電話に利用される第5世代通信システムのことです。2020年3月よりサービスが開始されました。

5Gの主な特徴は、以下の通りです。

5Gは、スマートフォンだけでなく、多数の機器に同時に接続できることから、IoTデバイスから自動車などあらゆるモノをインターネットに繋げて、信頼性の高い、高速で大容量の通信を実現します。

5Gが普及すれば、これまでにない新しいサービスが生まれ、社会全体がより快適になることが期待されます。

5Gの3つの特徴

5Gの特徴である「高速大容量」「高信頼・低遅延通信」「多数同時接続」の仕組みを解説します。

高速大容量

高速大容量は、複数のアンテナを使った「Massive MIMO」技術と、電波を細く絞り特定の方向に集中して飛ばす「ビームフォーミング」を採用し、電波の強度を上げ、遠距離での高速通信を実現します。

最大通信速度（下り）の目標値は、20Gbps、4Gと比較して通信速度が規格上20倍速くなります。例えば、2時間の映画を数秒でダウンロードできます。

高信頼・低遅延通信

高信頼・低遅延通信は、端末とサーバーの物理的な距離を短くして、通信時間を短縮する「エッジコンピューティング」方式を採用し、リアルタイム性を確保しています。

伝送遅延の目標値は1ms、4Gと比較して伝送遅延を規格上10分の1まで短縮しました。例えば、オンラインゲームや遠隔医療でも遅延を意識せず利用できます。

多数同時接続

多数同時接続は、4Gで通信を始める際に基地局が事前許可（グラント）を発行していましたが、これを無くすこと（グラフト・フリー）で通信を行う事で、通信の混雑が改善され、1つの基地局に多くのデバイスを同時にアクセスできるようにします。

同時接続の目標値は100万デバイス/km2、4Gと比較して同時接続台数が規格上10倍に増加しました。例えば、家電などがネットワークに接続されるIoTの利用が増えるでしょう。

5Gまでの移動通信システムの歴史

携帯電話で利用する、移動通信システムの歴史を紹介します。

通信システムについては、世代が進むごとにスピードアップしてきました。初めてデジタル化された2Gでは、28.8bps～2.4kbpsといった速さでした。現在の4Gでは50Mbps～1Gbps。そして次に始まる5Gでは、1Gbps～20Gbpsの高速通信が実現すると言われています。

5Gと4Gの違い

まず、通信速度、通信遅延、同時接続数の違いを確認します。

規格	通信速度	通信遅延	同時接続数
4G	1Gbps	10ms	10万デバイス/km2
5G	20Gbps	1ms	100万デバイス/km2

4Gが、スマートフォンのための通信システムなら、5Gは、IoTデバイス、自動車などあらゆるモノがネットワークに繋がる通信システムです。

「高速大容量」「高信頼・低遅延通信」「多数同時接続」という3つの特徴。

4Gと比べて通信速度は20倍、遅延は10分の1、同時接続台数は10倍の進化が見込まれます。

また、それぞれの用途に合わせてデータを送る単位を変更し、ネットワークを仮想的に分割するネットワークスライシング技術で、自動運転であれば高信頼・低遅延のネットワーク、4K・8Kストリーミングであれば高速大容量のネットワークなど、さまざまなサービスやビジネスでの活用が期待されています。

5G環境で実現できること

5Gのサービスが本格的に開始されると、さまざまな機器がネットワークに接続され、新たなサービスが実現できるといわれています。例えば、次のようなサービスが予想されます。

4K・8Kのライブ配信

5Gの高速大容量通信を利用して、4K・8Kの大容量の映像を、ストレスなくスムーズにライブ配信できるようになります。

オンライン遠隔医療

5Gの高速大容量通信と高信頼・低遅延通信を利用して、オンラインでの遠隔医療が可能となります。オンラインで行うことで、医療の地域格差がなくなり、地方でも高度な医療が可能になります。

さらに、高信頼・低遅延通信を利用して、ネットワークに繋がる医療機器をリモートコントロールして、詳細な診断や処置を行うことが可能になります。

高精度な警備システム

5Gの高速大容量通信を利用して、高性能なネットワークカメラの映像をAIで解析して、顔認証や物体検知、人流解析を実現したり、センサーなどの信号から、異常を感知したりするシステムが可能になります。

車の自動運転

5Gの高信頼・低遅延通信を利用して、車の自動運転が可能になります。自動運転で走行する車が増えれば、お互いに通信しながら、車間距離を保ち、安全に走行が可能になります。

VR・AR・MR体験

5Gの高速大容量通信と高信頼・低遅延通信を利用して、VR(仮想実現)、AR(拡張現実)、MR(複合現実)が可能になります。

VR(仮想実現)は、ゴーグルなどに写し出された仮想空間の体験。AR(拡張現実)は、現実の世界に仮想の世界を合成する、自撮りの映像に、CGキャラクターを合成する体験。MR(複合現実)は、カメラやセンサーを駆使することで、現実世界と仮想世界をより密接に融合させ、バーチャルな世界をよりリアルに感じることが可能です。

これらの新しい技術は、エンターテインメント、ゲーム、医療、商品開発、技術開発などのさまざまな分野で利用されはじめています。

スポーツ観戦の多角化

5Gの高速大容量通信と多数同時接続を利用して、大勢のスタジアムでいろいろな角度からのライブ映像が楽しめます。

スマートホーム

5Gの多数同時接続を利用して、照明やエアコン、お風呂などの家電製品や設備をネットワークに接続して、スマートフォンから操作することが可能になります。

スマートオフィス

5Gの高速大容量通信と高信頼・低遅延通信を利用して、オフィス以外の場所でも、オフィスと同じ環境でストレスなく働くことができます。テレビ電話やVRの技術を使い、リモートワークが可能です。

まとめ

5G（第5世代通信システム）は、「高速大容量」「高信頼・低遅延通信」「多数同時接続」が特徴の通信システムで、スマートフォンだけでなく、多数の機器に同時に接続できることから、IoTデバイスや自動車などあらゆるモノをインターネットに繋げて、信頼性の高い、高速で大容量の通信を実現します。

5Gが普及すれば、これまでにない新しいサービスが生まれ、社会全体がより快適になることが期待されます。