5G: モバイル ネットワークの将来はどのようなものになるでしょうか?

現在世界中で使用されている 4G は、1990 年代初頭に遡る GSM など、非常に古い規格の特定の基盤を採用しています。それ以来、電話と並んで SMS の登場により、用途は大幅に多様化しました。 MMS、そしてモバイルインターネット。

特にスマートフォンの登場以来、通信事業者のネットワークが飽和し始め、増大する顧客の需要に対応できなくなってきています。。近年では、接続されたオブジェクトの急増も見られます。これらには、低消費電力のインターネット接続が必要です。この場合、フローは二次的なものになります。ただし、2G、3G、および 4G ではスループットが重視されるため、エネルギー消費が犠牲になります。ここで5Gが登場します。

4G は速度を重視しすぎます

何ヶ月もの間、私たちは 5G によって 10 Gbps を超える速度の実現が可能になるという情報をほぼどこでも読んできました。その可能性は非常に高いですが、それで状況が変わるわけではありません。 4G は速度の点で依然として大きな発展の可能性を秘めています。で見ることができましたクアルコムの新しいSnapdragon X16モデム、1 Gbps に達することができ、ほとんどの用途には十分です。 4G は進化し続けるため、LTE 標準では 10 Gpbs に近づくことが可能になります。しかし、5G は他の分野でもすぐに登場すると予想されています。

まず覚えておきたいのは消費です。昨年のMWCでも見られたように、NGMN アライアンスのホワイトペーパー以来、通信事業者はすでに消費量の削減について話していました。見たいという願望を表明したスマートフォンの自律性は 3 日間に延長されました。エネルギー消費がほとんどない接続されたオブジェクトについては、バッテリー寿命が 15 年であるとも言及されています。これを達成するにはどうすればよいでしょうか?現時点では、まだかなり漠然としていますが、フローの削減、デバイスの電源がオンになるスロットの確立など、多くのオプションがあります。ロラのようになどシグフォックス。

もう 1 つの大きな問題は遅延、つまり情報が地球上のある場所から別の場所に移動するのにかかる時間です。 4G では、最良の場合でも数十ミリ秒程度です。光ファイバーを使用すると、この値は 10 ms を下回ります。

レイテンシーの問題

5Gの場合、エンジニアは、場合によってはこの数値をミリ秒未満に抑えたいと考えています。、特にレイテンシーが重要な場合に最適です。将来的には、コネクテッドカーや自動運転車、赤信号、緊急サービス、コネクテッドドローン、遠隔医療手術などがそうなるでしょう。

MWC 2016 では、Samsung と Deutsche Telekom が 5G 遅延と 4G 遅延を実証しました。ロボット アームは 2 つのボールをキャッチする必要があり、その位置は、1 つは 4G で 25 ミリ秒の遅延で送信され、もう 1 つは 5G で 0.75 ミリ秒の遅延で送信されます。ご想像のとおり、ロボットは「5G」ボールをキャッチすることしかできませんでした。

アンテナの飽和

最後に、5G が直面する最後の大きな課題は、同時に接続されるデバイスが多すぎることによるセルの飽和です。したがって、通信業界のさまざまなプレーヤーは、飽和問題を解決するためにスモールセルに依存したいと考えています。。このアイデアは、中継アンテナを次の形式で多重化することです。小さな細胞非常に小さなアンテナで、都市の中心部や家庭のほぼどこにでも設置されます。各セルの飽和を軽減しながら、アンテナの数を大幅に増やし、したがってネットワークのカバレッジを増やすのに十分です。

飽和を減らすもう 1 つの方法は、使用する周波数と新しい変調を逓倍することです。つまり、すでに 4G、新しい QAM256 変調により、使用する周波数の幅を増やさずにスループットを 33% 向上させることができます。。 QAM64 で最大スループットが 100 Mbps のセルの例を考えてみましょう。 QAM256 に切り替えると、最大速度は 133 Mbps になり、2 人のユーザーがそれぞれ 50 Mbps を使用する場合でも、3 人目のユーザー用の予備が残ります。

さまざまなプレーヤーは、5G デバイスのエネルギー消費を削減しながら速度を向上させるためにどのように計画しているのでしょうか?良い質問ですね。現時点では、後でわかるように、すべてがあまり明確ではありません。

規格はまだ定義されていない

4G には規格があり、さまざまな通信事業者やスマートフォン メーカーが相互に互換性のある製品を提供できるようになりますが、5G にはまだ当てはまりません。さまざまな関係者が共通点を見つけようと取り組んでいます。したがって、5GPP は、世界中の製造業者、通信事業者、ネットワーク機器製造業者、研究者を結集するヨーロッパによって設立された官民パートナーシップであることがわかります。

目標は、共通の標準を作成することに成功することです、共通の周波数帯域の使用を含む。この目標が達成されれば、すべてのスマートフォンがすべてのグローバル ネットワークで動作できるようになるため、世界の別の地域で携帯電話を購入するという悩みは解消されます。

しかし現時点では、5G 標準が明らかに不足しており、5G を実際に定義したり、上で見たユースケースに対応するために使用される技術やテクノロジーを定義したりする人は誰もいません。 3GPP は、3G および 4G 標準の仕様を提供する義務を負っています。昨年9月にワークショップを開催しました。それを学ぶ機会仕様の第 1 フェーズは 2018 年後半までに完了し (3GPP リリース 15)、第 2 フェーズは 2019 年末までに完了する必要があります (3GPP リリース 16)。

大まかに言えば、さまざまなプレーヤーが大きく依存しているのは、30 GHz と 300 GHz の帯域の間にあるミリ波。比較のために、フランスの 4G は 700 ～ 2600 MHz の帯域を使用します。使用する周波数が高くなるほどスループットが高くなり、建物への侵入や伝送距離、ひいてはカバレッジが損なわれるため、スモールセルを使用する必要があります。

5G向けミリ波

ミリ波はすでに使用され始めており、特にボストンの ISP Starry では 1 Gbps の速度を約束しています。Facebook は、Internet.org プロジェクトでもこのタイプのウェーブを使用する予定です。ついに、富士通は多くのプロジェクトを進行中です、およびを含むメーカーが 56 Gbps の速度に到達できるようにしたミリ波72 ～ 99 GHz の帯域のワイヤレス リンク経由で (約 7 GB/秒)。

都市向けのスモールセル

スモールセルとミリ波に加えて、速度を向上させる技術が他に 2 つあり、4G ではすでによく知られています。それがMIMOとキャリアアグリゲーションです。 MIMO は、スマートフォンと無線アンテナ内に複数のアンテナを実装し、スループットをアンテナの数で倍増する行為です。今年は、最初の 4×4 MIMO スマートフォンが登場するはずです、特にクアルコムのSnapdragon X16モデムを使用しています。 5G ではさらに 4 本のアンテナを使用して速度をさらに向上させることができます。ただし、スペースと消費量の問題が生じます。

キャリアアグリゲーション

キャリアアグリゲーションは、スループットを向上させるためにスマートフォンが異なる周波数帯域を同時に使用できるようにするため、よく知られた原理です。したがって、幅 10 MHz の帯域で 100 Mbps の速度を実現できる場合、合計幅 20 MHz の 2 つの帯域 (たとえば、800 MHz と 1800 MHz) を集約すると、100 Mbps の速度を実現できます。 200Mbps。集約のデメリットは、オペレーターのコストの観点から測定されます。なぜなら、後者は毎回異なるアンテナを配備する必要があるだけでなく、異なる周波数帯域を高い価格で購入する必要があるからです。

ビームフォーミング: 空間フィルタリング

最後に、機器メーカーは、アンテナに対するユーザーの位置に応じて信号を最適化するための研究も行っています。 Wi-Fi の世界ではすでに知られている技術です。ビームフォーミング。目標は、信号を正しい方向に集中させることです、スマートフォンからアンテナに送信される情報を介して。この方法では、端末にヒットすることを期待して「やみくもに」送信するために利用可能な電力をすべて使用することを回避します。ここでは、利用可能な電力がより狭いビームで使用され、スループットが向上します。これにより、電話機が信号を増幅しようとして電力を過剰に消費することも防止されます。

5G: いつ、どこで?

したがって、通信業界の関係者が 5G の標準を見つけるまでには、まだ長い道のりがあります。時間がなくなりつつあるので、Nokia CEO によると、最初の導入は 2017 年になるはずです確かなことは、2018 年に韓国で開催される冬季オリンピック中に特定の顧客が 5G の恩恵を受けることができるということです。フランスのベルフォールでミリ波の5GをテストしているOrange社当局者らは、本格的な試験は2017年と2018年に継続され、商用配備は2020年になると予想している。

MWC では、デモンストレーションは実用的なものであり、テクノロジーがほぼ準備が整っており、管理と標準化の側面だけが残っていることを示しています。エリクソンは、15 GHz 帯域で 10 Gbps のスループットで動作する端末を示し、それぞれ 64 個のアンテナを備えた 8 つのモジュールを統合したステーションと通信しました。

T-Mobile では、遅延 1 ms で 10 Mbps の速度のデモを見ることができましたが、ミリ波と 3 つの MIMO ステーションのおかげで最大 70 Gbps の速度も確認できました。ベライゾンは2017年に5G導入を開始する前に、今年テストを実施する予定。

4G万歳！

ただし、機器メーカーやメーカーが多くの技術を提案しているため、4Gは死んだわけではありませんそれについてはすでに過去に議論しました。これは特に LTE-U (ヨーロッパの LAA) に当てはまります。これにより、オペレータ側で新しい周波数帯域を実装することなく、Wi-Fi と 4G を組み合わせてユーザーの速度を大幅に向上させることができます。LTEブロードキャストについても言及できますセルを飽和させることなく同じストリーム (ビデオ、アップデートなど) を何千人ものユーザーに送信できるようにするもの、またはデバイスを相互に接続できる LTE ダイレクトです。

また、コラムでまだ取り上げていないテクノロジーである、異なるプレーヤーが同じ周波数を共有できるようにする LSA (ライセンス共有アクセス) についても説明しましょう。たとえば、通信事業者が軍用周波数帯を使用できるようになると考えられます。(特に 70 GHz 帯域) は、軍が必要としない場所や時間に使用されます。必要に応じて、軍はわずか数分で周波数の制御を取り戻すことができます。また、LSA を使用すると、通信事業者は周波数帯域を共有できるため、その購入コストがかかるため、MVNO が独自の周波数を持つことを許可しないのはなぜでしょうか。