第5世代-テレコミュニケーションの未来

自宅や携帯電話で5G回線を使っているという声を聞くのは、もはや不思議なことではなく、通常、より速いインターネット速度を体験できることを意味します。

しかし、それだけでなく、5Gの接続には膨大な数のコネクテッドデバイスや新しい製品、サービスが含まれます。

確かに、5Gが提供するあらゆるものを使い始めた瞬間、私たちの生活様式は一変するでしょう。しかし、あなたはこの技術を十分に理解していますか？

5G技術の仕組みを理解するために、専門家であるブラジル・カンピーナス大学のコンピュータサイエンス博士課程に在籍するウィリアム・ビロタ氏に協力してもらいました。

5Gは、その名の通り五代モバイル通信の私たちはすでに前身の1G、2G、3G、4Gを経験し、これからも次のもの、新しい到来するトレンドを経験していくでしょう。

過去の世代を振り返ってみましょう。

80年代に登場した第1世代（1G）の携帯電話通信は、携帯端末間の通話や音声メッセージサービスを可能にした。

その後、1991年に2Gが登場し、テキストメッセージやローミングのサービスを開始した。

1998年に登場した3Gは、ユーザーにインターネット体験をもたらした。

2008 年には、4G にゲームサービス、高画質モバイルテレビ、ビデオ通話、3D テレビが追加されました。

そして2009年、LTE（Long Term Evolution）が登場し、4Gのデータ通信速度が2倍になった。

各新世代は、以前の状態に新しい機能を導入し、新しいモバイルサービスを追加したり、既存のサービスを改善したりすることが特徴です

5Gは、携帯電話のインターネット接続を高速化するだけのものではありません。携帯電話以外の多くの機器に接続性を提供することになります。特別に、5Gは以下の要件を達成することを約束します。

データレートは最大10Gbps。 これは、4G LTEの理論ピーク時の10倍の速度で情報を伝送するものです。映画1本を数秒でダウンロードするのに十分な速度です。

往復で1ミリ秒の遅延。 これは、4Gと比較して、レイテンシーが10倍近く短縮されることを意味します。レイテンシーとは、データが送信元から送信先まで往復するのにかかる時間のことで、5Gではわずか1ミリ秒になります。つまり、携帯電話がサーバーに情報を要求して、その応答を得るまでの時間です。

Hight 単位面積あたりの帯域幅。 これまでの世代では、発信源に近ければ近いほど、レスポンスが良く、速かったのです。しかし、5Gでは、ユーザーがどこにいても、信号の一部が保証されます。5Gでは、4Gに比べてより多くの小型アンテナを使用するため、ユーザーの場所に関係なく、より多くのデバイスをより高い帯域幅でより長く接続できるようになります。

単位面積あたりの接続台数最大100倍 4G LTEと比較した場合。専門家は、2023年までに200億台のIoT（Internet of Things）デバイスが登場すると予想しています。

99.999%の在庫状況.これは、常にサービスが利用可能であると認識されていることを意味します。

100%のカバー率。

90% ネットワークのエネルギー使用量を削減。 5Gはコストダウンにもつながる。デバイスの電池寿命が最大10年延びる。

一般的な目標は、無線周波数の使用を拡大し、波長範囲を広げ、多くのデバイスがインターネット接続を行い、専門的なサービスにアクセスできるようにすることです。

電波の波長域は短長波であることが特徴ですが、時間あたりのデータ量が多いのが特徴です。モバイルネットワークは、大きく2つの部分から構成されています。 無線アクセスネットワーク（RAN） とのことです。 コアネットワーク.

RANは、ユーザーにCoreへのアクセスを提供するいくつかのノード（アンテナ）で構成されています。Coreは、ユーザーにサービスを提供するネットワークの中心的な要素です。Coreは、異なるサブネットワークやローカルネットワーク間の情報交換を可能にします。

5G RANは、データ送信に使用する既存の高周波電波に、新たに高周波電波を追加する画期的な機能を提供します。さらに、連続的な接続を提供すること。"

また、5GのRAN信号は、現在よりも小さなアンテナで構成され、よりユーザーに近い場所に配置されることが予想されます。

5Gは、ネットワーク上に分散したサーバーを考慮し、レイテンシーのニーズを達成することで、高水準の要件を満たすように設計されています」とVillotaは5Gがもたらす変化について語る。

Villotaの修士論文の提案は、5GにおけるNSLR（Network Slice Requests）のアドミッション制御を強化学習を用いて確立することであった。

ネットワークスライシングとは、物理的なネットワークインフラを共有しながら、孤立した複数の仮想ネットワーク（ネットワークスライス）を実行できるようにするための技術です。

各ネットワークスライスはオンデマンドで作成され、5Gサービスの多様な要件を達成するために調整されます。

ネットワークスライスプロバイダ（NSP）は、複数のテナントからネットワークスライスの作成依頼を受けることが想定されます。

機械学習の一種である強化学習を用いて、到着したリクエストを承認しつつ、リソースの使用量とNSPの利益を最適化する。

さらに、5Gコアは仮想化技術を活用し、業界やビジネスセグメントの特定の需要に応じたカスタマイズされたサービスを提供します。

つまり、ネットワークリソースをより簡単に管理し、ユーザーや企業が必要とするリソースを提供することができるようになるのです。

5G技術がユーザーに提供するものの例としては、以下のようなものが挙げられるでしょう。

– バーチャルリアリティとオーグメンテッドリアリティ.5Gの低遅延特性は、バーチャルリアリティゴーグルを使用したゲームなどの疑似体験の向上を可能にします。

– タクティールインターネット これは、触れることで物体を操作することを指す。人間と機械のインタラクションは、リアルタイムで、超低遅延に達し、極めて高い可用性を持つ必要がある。

– マシン・ツー・マシン・コネクティビティ.M2Mとしても知られ、人間の介入を少なく、あるいは全く行わずに機械間でデータを交換することです。これにより、システムは自分自身を監視し、それに応じて対応することができます。

– 自律走行。 自動車は他の接続機器と通信し、より効率的で安全な運転に到達することができます。

この素晴らしい技術が私の家で使えるようになるのはいつ？

2019年に一部の国で初期サービスの提供が開始されました。しかし、2025年には全世界で利用可能になる予定です。

モバイル通信は今後も進化を続け、ある時点から頻繁な改良に適応していくことになるでしょう。

5Gの後継となる6Gの機能については、すでに研究者の間で話題になっています.

技術は加速度的に進歩しており、6Gという考え方は受け入れがたいとしても、すでに7Gについて言及している科学者もいます。

ただし、その際には a の時間です。

参考

Agiwal, M., Roy, A., & Saxena, N. (2016).次世代5Gワイヤレスネットワーク。包括的なサーベイ。 IEEE通信サーベイ＆チュートリアル, 18(3), 1617-1655.

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