5G(第5世代移動通信システム)

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)イメージ

ドコモは2020年の実用開始をめざして「5G」の研究開発に取り組んでいます。
5GはLTE、およびLTE-Advancedのさらに次となる第5世代移動通信システムです。
5Gによって、例えば、人が密集したイベント会場や大都市エリアで、4K/8Kといった超高解像度動画のストリーミングを快適に楽しめるような世界をめざします。

飛躍的な性能アップ

2020年代の情報社会では、移動通信のトラヒック量は2010年と比較して1,000倍以上に増大すると予測されています。 5Gは、このような爆発的なトラヒックの増大に耐えうるネットワークシステムの大容量化を、できるだけ低コスト・省消費電力で実現することを目標としています。
さらに、さまざまな未来のアプリケーションに応えるため、10Gbpsを超えるような超高速データレートやさらなる低遅延化、超多数の端末接続のサポートといった幅広い要求条件を考慮した研究開発を進めています。

2020年代におけるトラヒック量の増加

2020年代におけるトラヒック量の増加のイメージ

ドコモの5G技術コンセプト

5Gがめざす飛躍的な性能アップを実現するためには、複数の技術アプローチを相互補完的に導入し、それらによる高度化が必要となります。

5Gの実現に必要とされる主な技術

特に、電波の波長が短く、遠くに飛ばない高い周波数帯は、高速・大容量化に必要な広い周波数帯域幅の確保には適しているものの、通信の安定性確保が困難であり、従来では移動通信に適さないものとされてきました。 ドコモの考える“5G技術コンセプト”では、このような高い周波数帯を従来の低い周波数帯と組み合わせて用いることにより、通信の安定性を確保しつつ、100倍の高速化、1,000倍の大容量化を実現することをめざしています。

低周波数帯と高周波数帯の組み合わせ利用イメージ

低周波数帯と高周波数帯の組み合わせ利用イメージの画像

5Gで有望な無線伝送技術

ドコモは、5Gの実現に向けて「ファントムセル」と「Massive MIMO」という技術の組み合わせを提案しています。ファントムセルは安定した高速通信を、 Massive MIMOは高い周波数帯の有効活用を実現します。なお、ファントムセルはすでに携帯電話の標準化プログラムである3GPPで関連技術の標準化が進められています。

ファントムセル

コンセプト

低い周波数帯のマクロセルと高い周波数帯のスモールセルとの間で、通信の安定性確保に必要な制御信号と高速データ通信を提供するユーザーデータ信号を分離するネットワーク構成です。

主な特徴

制御信号とユーザーデータ信号を分離することで、マクロセルで制御信号を管理でき、スモールセルをまたいでも同じマクロセル内での移動となります。そのため、ハンドオーバーは発生せず、通信の安定性が確保できます。また、制御信号とユーザーデータ信号を分離し、マクロセルがユーザの方位測定を補助することで、ユーザーの方位が分かった状態で送信できるため、特定ユーザーに強い電波を飛ばすMassive MIMOを効果的に導入できます。

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Massive MIMO

特徴

MIMOは、高い周波数帯において伝送品質を向上させるための有力技術です。各アンテナ素子から送信される信号を制御して、ユーザーのいる方向に向けて電波が同じ位相で重なり合うようにすることで、電波を強めて送信します。また、多数のアンテナ素子を用いることで、鋭い指向性のビームを生成して通信します。ビームの指向性を高めることで高い周波数帯でも電波をある程度遠くまで飛ばすことができるとともに、セル間の干渉を減らして周波数利用効率を大きく高めることができます。

Massive MIMOによる電波強化イメージ

Massive MIMOによる電波強化イメージの画像

ファントムセルとMassive MIMO

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