5G(第5世代移動通信システム)とは?メリットや実現できることを解説

2020年に新世代の移動通信サービスとして日本でも商業利用が開始されたのが、「5G」と呼ばれる第5世代移動通信システムです。

5Gは今までの通信から格段に向上するという印象がありますが、実際に5Gは今までの通信技術と何が異なるのでしょうか?

この記事では、5Gの概要やメリット、そして5Gだからこそ実現できるものを紹介します。

5Gとは?4Gとの違い

これまで利用されていた4Gよりも、格段に利便性が向上すると言われている5Gですが、実際には4Gとどのような違いがあるのでしょうか? 5Gの概要とともに説明します。

5Gとは

5G(5th Generation)は、日本語で「第5世代移動通信システム」といいます。
5Gは、20GHz以上の高周波数帯域を使用しているのが特徴です。この帯域は、ラジオ放送や携帯電話で使用されていないため、道路でいえば空いた状態であるといえます。この電波を利用することによって、超高速で大容量通信が可能になります。

5Gの通信速度は最大でベストエフォート20Gbpsを実現するなど、従来方式の4Gと比較して最大で100倍もの通信速度差を誇ります。

5Gは高速な通信ができるだけでなく、100万個のノードを接続しても通信することが可能な多数同時接続も実現しています。世界では90億台程度の携帯電話が使用されていますが、現行の仕様上では150億台程度の携帯電話接続が限界です。

携帯電話に加え、今後はIoTで接続するデバイスが増えることが予想されており、接続端末数がパンクする懸念が広がっています。
5Gによって、単純計算では1,500兆台ものノードを収容することが可能になるため、容量圧迫のリスクを回避できます。

安定して高速でつながるだけでなく、5Gでは移動通信の遅延が1ミリ秒以下と低遅延である点も魅力の1つです。
通信の遅延が1ミリ秒以下になると、遠距離の通信において目に見える遅延が出にくくなるため、遅延が発生してしまいがちなビデオ通話やライブ中継なども、ストレスなく使用できます。また、自動運転技術や医療現場の遠隔診療などにも、活用が期待されています。

モバイル通信の歴史

日本におけるモバイル通信の歴史を振り返ると、本格的にモバイル通信がスタートしたのは1979年です。

当時の日本電信電話公社(NTT)が自動車電話をはじめたのがきっかけでした。1980年代にはいると携帯電話のサービスがスタートし、このときの移動通信システムが1G(第1世代)です。音声を信号に変換して伝送するアナログ方式が採用されていました。

ただ、アナログ方式は伝送品質や伝送距離の面で課題があったため、そこで開発されたのが、デジタルデータに変換して電波に乗せるデジタル方式です。
1990年代は、このデジタル方式による移動通信システムである2G(第2世代)が主流となります。
デジタル方式による移動通信システムが成熟していくなか、データ通信が容易にできるようになりました。

そこで、携帯電話は通話だけでなく、メールをはじめとしたデータ通信サービスを利用するための端末に変化していきます。
1999年には携帯電話の歴史の転換となるドコモの「iモード」がスタートすると、同年に各キャリアも同様のサービスをスタートさせました。

2001年には、はじめて国際標準として認められた移動通信システムである3G(第3世代)が利用開始されます。

3G技術によって、日本の携帯電話端末をそのまま海外でも使用できるようになり、利便性が向上しました。また、3G技術は、いわゆる「ガラケー」と呼ばれるフィーチャーフォンだけでなくスマートフォンにも利用されており、2008年には「iPhone 3G」が発売されたのです。

スマートフォンの普及により、より高速で通信したいというニーズが高まり、2012年には標準化団体で次世代通信方式がまとめられ、リリースされたのが4G(第4世代)です。

4Gによってスマートフォンにおける高速通信が可能となり、動画配信サービスやモバイルゲームの利用もあたり前になりました。

ただ、4Kの技術によってさらなる大容量なコンテンツが増えるなか、4Gでは対応しきれない部分があることから、2020年に「高速大容量」「低遅延」「多数同時接続」の3つを定義した5G(第5世代)が開発されました。

4Gとの違い

5Gと4Gの大きな違いは「通信速度」です。
4Gの通信速度は100Mbps〜1Gbpsに対して、5Gは理論値で最大20Gbpsになるとされており、通信速度が劇的に向上します。
通信速度が上がれば上がるほど、データのダウンロード速度も速くなるため、4K動画コンテンツなどもあっという間にダウンロード可能です。

また、4Gと比較して、通信データ遅延も10分の1程度まで解消し、同時接続台数も規格上 10倍に向上します。

5Gのメリット・デメリット

5Gが広く普及すると、どのようなメリットやデメリットがあるのでしょうか。
ここでは、主なメリットとデメリットをそれぞれ3つ紹介します。

5Gのメリット

・通信コストの削減

5Gを導入すると通信費用が削減します。5Gでは直進性の高いミリ波が用いられ、遠方になるほど電波が届きにくいという弱点があります。ただ、ビームフォーミングという通信距離を伸ばす技術を併用することで、さらに遠く電波を飛ばすことが可能です。

1つの基地局がカバーできるデバイス数やエリアの広さも大幅に向上すれば、データ通信を中継する機器を設置する手間や費用を省くことが期待できます。

通信環境を維持するためのコスト削減をはかれば、5G環境を維持するための負担を抑えられます。現時点では高くても、将来的に通信費用を抑えられるメリットを生み出せます。

・IoTの普及

5GはloTの普及を促進します。IoTでは、従来のパソコンやスマートフォンだけでなく、あらゆるモノがインターネットでつながります。5Gが持つ低遅延性、そして同時接続台数の増加によって、loTを実現する環境を整えることが可能です。

・快適な通信

5Gが導入されれば、4Gではできないような超高速通信が可能になり、低遅延性によってストレスなくビデオ通話などを利用することができます。医療・建設・自動運転などの分野での活用も期待されます。

5Gのデメリット

・セキュリティの脆弱性

現時点で5Gのセキュリティに脆弱性が指摘されている点は見逃せません。5G によって通信インフラの利用範囲は広がるため、新たなアプリケーションやIoT デバイスなどのデバイスが急速に増加します。セキュリティの重要性がますます高まるでしょう。

・通信量の増加による情報漏えい時のリスク増

5Gが普及すると、通信回線上で一定時間内に転送される通信量(トラフィック量)が増えます。トラフィック量が増えると、それだけ情報が摂取される量も増えるため、情報が漏えいした際のリスクが高くなります。

・サイバー攻撃の影響増

同じく5GによるIoT技術の普及にともない、多くの端末がネットワークに接続されるようになります。接続する数が増えれば増えるほど、サイバー攻撃にさらされる危険性が高くなります。

5Gで何が実現できるようになるのか

5Gが普及すると、今までできなかったことが実現可能となります。どのようなことが実現できるようになるのか、いくつか紹介します。

4Kや8Kのライブ配信

最近のスマートフォンでは、4K動画を再生できるものが増えています。たしかに便利である反面、4K動画をダウンロードする必要があります。そこで、5Gを使用すればあっという間にダウンロードが完了します。また、最近ではさらに高画質な8K動画なども登場しており、5Gによって気軽にダウンロードできるようになります。

さらに、動画をダウンロードするだけでなく、常に高速かつ安定した通信がないと視聴できない、4Kや8Kのライブ配信も視聴が可能です。これは、視聴する側だけでなく配信する側にとっても利用価値が高いといえます。

遠隔技術の活用

5Gが活用される可能性が高いのが、医療分野です。従来から、遠隔診断が実用されつつあるなか、一歩進んだ遠隔治療も可能になるとみられています。これは、低遅延性および多数同時接続技術を持ち合わせた5Gだからこそ実現できるのです。

快適なリモートワークの実現

日本におけるリモートワークは、昨今の新型コロナウイルスの影響もあって、さらに加速していますが、5Gによって快適なリモートワークが実現可能です。

5Gによってビデオ通話が高画質かつ高音質で利用できるようになったり、大容量のファイルをやりとりする際にも遅延なくスムーズな受け渡しができたりします。

スポーツにおいてマルチアングルでの視聴

動画でスポーツ観戦している際に、より自由なアングルで見たい場合があります。その思いを叶えることができるのが5Gで、マルチアングルによってさまざまな角度で視聴することが可能です。実際に、2020年9月にJリーグの試合で提供され、マルチアングルだけでなく解説情報などを同時にチェックできると好評を博しています。

まとめ

5G(5th Generation)は「第5世代移動通信システム」といい、20GHz以上の高周波数帯域を使用しているため、超高速で大容量通信が可能になります。

4Gの大きな違いは「通信速度」です。4Gに対して100倍もの通信速度が向上します。また通信データ遅延も10分の1程度まで解消し、同時接続台数も規格上 10倍にアップします。

通信速度が飛躍的に上がるなどのさまざまメリットが期待されている5Gですが、セキュリティの脆弱性が指摘されるなどのデメリットも考えられます。

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