「ローカル5G」は、エリアカバレッジがお寒い状況の「5G」を救い、日本のデジタル化を進めるか：ものになるモノ、ならないモノ（88）

携帯電話事業者の5Gエリア展開の遅れを補完する制度「ローカル5G」。その概要と活用事例、Wi-Fi 6との違いについて解説する。

[山崎潤一郎，＠IT]

　「iPhone」が「5G（第5世代移動通信システム）」に対応した。発表イベントを報じる各メディアも、5G対応を強調しており、国内で大きなシェアを確保するiPhoneが対応したことで、5Gに対する関心がさらに高まったように見える。5Gは、わが国が目指すべき未来社会を支える通信基盤の中心的な存在として位置付けられている。

　しかし、携帯電話大手4社が公開する5Gのエリアカバレッジをチェックすると現状では、まばらな「点」でしかない。2020年の春から正式サービスが始まったばかりなので、過度な期待は禁物であることは理解しているが、それにしても、数々の前のめりの報道や5G対応端末の宣伝などから受ける印象とのギャップに戸惑うことは事実だ。

当面は、4G LTEと5Gの組み合わせ

　現状のエリアカバレッジについてはお寒い状況の5Gだが、将来エリアが「面」で展開された暁には、未来社会を支える通信基盤としての期待に応えてくれるのだろうか。5Gには、3.7GHz帯、4.5GHz帯、28GHz帯という従来の携帯電話より高い周波数帯域が割り当てられている。それだけ電波の直進性が高く遮蔽（しゃへい）物があると圏外になりやすいという欠点がある。スマホの画面で5Gのピクトが立っているのを確認したものの、数歩歩いただけで4G表示に切り替わるという話も耳にする。さらに、「ミリ波」と呼ばれる28GHz帯ともなると、より光に近い性格を帯びるので、降雨でスループットが落ちるといった現象も起こり得るそうだ。

　そんな5Gエリアの不備を補完するための策として、当面は、「NSA方式（Non-Stand Alone）」と呼ばれる4G LTEと5Gを組み合わせたエリアカバーを行っていく。NSA方式は、既存のLTE基地局を高度化し、5Gの基地局と連携して一体的に動作するネットワーク構成のことだ。早い話が、普段は、4G LTEで接続し、5Gのスポットに入ったときだけ5Gでの通信が可能となる方式だ。4G LTEと5Gの切り替えはシームレスに自動で行われるという。

当面は、4G LTEと5Gを組み合わせたNSA方式（Non-Stand Alone）でエリアカバーを実施（図左）。5Gだけのネットワークは、「SA（Stand Alone）構成」と呼ばれる（令和2年版『情報通信白書』から抜粋）

　総務省の令和2年（2020年）版の『情報通信白書』には、カバレッジについて「コストを抑えつつ、円滑な5G導入を実現するため4G LTEと連携した形でのエリア展開を行う」と明記されている。総務省が、2020年6月に公開した「ICTインフラ地域展開マスタープラン プログレスレポート」によると、5G基地局の整備数として、2023年度末までに、当初の開設計画の3倍に当たる21万局以上を整備すると上方修正された。大手携帯電話各社は、3年程度の時間をかけて、現在の4G LTE並みにエリアを拡張するとしている。ただ、日進月歩のデジタル分野において、3年とは悠長な気もする。そんな携帯電話事業者（キャリア）のエリア展開の遅れを補完する制度がある。「ローカル5G」がそれだ。

5G版のプライベートネットワークを構築可能な「ローカル5G」

　ローカル5Gとは、5Gの仕組みを利用した無線のプライベートネットワークのこと。専用に割り当てられた周波数免許を企業や自治体などが自ら取得し、工場や敷地内といった、許可されたエリアに限定してプライベートな5Gネットワークを構築・運営することが可能な制度だ。少し乱暴なたとえをすると、5G版のWi-Fiネットワークのようなものだ。ただし、大きな違いは、Wi-Fiは認証機器を導入すれば、無線周波数免許なしで利用可能だが、ローカル5Gは、総務省に周波数免許を申請し免許を受ける必要がある。

　公衆無線LANと、逆の考え方を取り入れた制度といえる。本来、プライベートな無線ネットワークを構築するためのWi-Fiを街中に展開し、公衆に対し通信サービスを提供するのが公衆無線LANなら、ローカル5Gは、その逆にライセンスが必要な周波数をプライベート接続に利用しようという考え方だ。

ローカル5Gは、あらゆる産業分野での導入が期待されている（総務省「ICTインフラ地域展開マスタープラン プログレスレポート」から抜粋）

　ローカル5Gは、キャリアが構築する5Gネットワークと同等の技術を用いているため、「大容量・超高速」「超低遅延」「多数同時接続」という特徴をそのまま持ち合わせている。このような5G通信のメリットを生かすことで、Wi-Fi、有線LAN、4G LTEでは実現できなかった活用が可能になる。

生産ラインのレイアウト変更にも柔軟に対応するローカル5G

　例えば、製造工場の「スマートファクトリー化」を進める企業にとってローカル5Gへの期待は大きい。産業ロボットが導入された工場の生産ラインを事例にローカル5G導入のメリットを説明しよう。自動車工場の生産ラインにおいてロボットが、かなりの速度でアームなどを動かしてスポット溶接や部品の取り付けを実施している映像をご覧になった方もいるだろう。

　生産ラインに居並ぶロボットは、ネットワークで相互接続されており、生産ラインが滞りなく流れるように協調制御されている。この協調制御における通信遅延は、約6ミリ秒以下に抑える必要があるという。ロボットが協調して高速に動作するためには、そのような高精度なリアルタイム制御を必要とするのだ。

　現状、このネットワークには、有線LANが用いられているという。仮にWi-Fiを導入すると、無線区間において通常で20〜30ミリ秒程度の遅延が発生するばかりか、工場内で利用されているタブレットなど他のWi-Fi機器などからの影響を受け、パケットの再送信が発生すると、さらに遅延が積み重なることになる。そうなると、ロボットの協調制御に乱れが生じ生産効率が悪化するという。ローカル5Gの遅延は、無線区間だけを見ると1ミリ秒程度といわれているので要件を十分満たしている。

　このような通信遅延に対する厳しい要求から、現状では有線LANが導入されているのだが、有線LANにも配線工事という課題がある。工場では、新しい製品に対応するために生産ラインのレイアウトを変更するような場合がある。その際、有線LANだと配線の変更が必要になる。工場の配線は、オフィスのLANケーブル敷設のような手軽なものとは異なり、かなりシビアな工事を必要とするので、専門業者に依頼することで、それ相応の時間とコストが必要となる。この部分をローカル5Gで無線化すると、最小限の時間とコストで柔軟なレイアウト変更を可能にできる。超低遅延と無線ネットワークの柔軟性の両方を兼ね備えたのがローカル5Gというわけだ。

　このようなスマートファクトリーの例は、ローカル5Gの活用事例のほんの一部にすぎない。物流倉庫、ショッピングモールのような大規模小売店、建設現場、大規模農業など、あらゆるエンタープライズ分野でこれまでの通信が抱えていた課題を「大容量・超高速」「超低遅延」「多数同時接続」という特徴を備えたローカル5Gが解決してくれる。

Wi-Fi 6は最大のライバル？

　ローカル5Gのメリットは理解できたが、1つの疑問が湧いてくる。例えば、キャリアが提供する5Gのエリア内に工場などの施設があれば、わざわざコストをかけてまでローカル5Gを構築する必要がないのではないか。しかし、ローカル5Gは、プライベートネットワークである、という点がエンタープライズ分野では大きなアドバンテージとなる。

　プライベートネットワーク故に、アップリンク、ダウンリンクの帯域調整が用途に応じて自由に行えるのだ。例えば、8Kのような高精細映像をアップロードする場合、アップリンクに大きな帯域を割り当てておく必要がある。これが、キャリア5Gだと、通常はダウンリンクに大きな帯域が割り当てられており、帯域割り当ての自由度がない。また、セキュリティ面でもローカル5Gは、有利だ。公衆網たるキャリア5Gとは異なり、ローカル5Gは、公衆網とは隔離されたネットワークを構築できる。

　一見、良いことずくめのローカル5Gだが、普及に向けての陥穽（かんせい）ポイントがあるとすると「Wi-Fi 6」であろう。例えば、前述のスマートファクトリーのところで解説した低遅延性についていうと、Wi-Fi 6も無線区間の遅延は5Gと同等の性能を確保している。また、大容量通信はもちろん、信頼性という点でもWi-Fi 6は、従来のWi-Fiの欠点を払拭（ふっしょく）している。そして、何にも増して、導入コストという点では、Wi-Fi 6に軍配が上がる。

5GとWi-Fi 6について比較した情報を確認できるシスコシステムズのサイト

　ただ、5Gにも「オープン化」という新しい動きがある。Wi-Fiが普及した背景には、オープンな規格であることから、たくさんのベンダーが参入し相互接続性を確保しつつ、機器の低コスト化が進んだ点が一因として挙げられる。5Gの世界でもこれに倣って「O-RAN」と呼ばれる無線アクセスネットワーク（RAN）のオープン化が進行している。O-RANは、NTTドコモを含めAT＆Tら通信キャリア5社で立ち上げた「O-RAN Alliance」とそこで策定された標準仕様のこと。26のキャリアなどを含む190社以上が参加している。

　4G LTEまでは、通信機器ベンダー間の互換性が確保されていなかったので、シングルベンダーでネットワークを構築しなければならず、高コストになりがちだった。しかし、オープン化が進むことで、さまざまなベンダーが自社の強みを生かす機器を開発し参入することで、低コストでローカル5Gの機器を導入可能な環境が整う可能性もある。また、5G無線を収容するモバイルコアネットワークシステムの分野も「Free 5GC」のようなムーブメントが登場しオープン化が進んでいる。これらオープン化の流れの中で5Gの分野も低コスト化する可能性は十分に考えられる。

ローカル5G普及のために税制優遇措置もある

　総務省が示すガイドラインによると、ローカル5Gは、原則として、建物や土地の所有者、つまりローカル5Gシステムを利用する企業が免許申請を行うとあるが、同時に、「建物や土地の所有者から依頼を受けた者が免許を取得しシステムを構築することも可能」と記されている。つまり、企業から依頼を受けたSIベンダーが、免許申請し、免許人となり、システム構築を行い、それを企業側がユーザーとして利用するという形態も可能だ。ネットワーク機器などを扱うSIerや機器ベンダーを中心にローカル5Gのソリューションビジネスに力を入れるところが増えている。

　総務省の側も、携帯電話事業者が構築する5Gネットワークを待っていたのでは、エンタープライズ分野の5G導入要求に応えることができないとして、ローカル5Gの環境整備を着々と進めている。例えば、税制優遇措置がその一つだ。基地局など対象設備の投資に対する法人税または所得税について、税額控除や特別償却を受けられるなどの優遇措置が設けられている。また、制度化の進捗（しんちょく）に関しては、10月15日〜11月16日の予定で情報通信審議会の一部答申に対するパブリックコメントを受け付けている。これのパブコメを受ける形で、遅くとも2020年度末までには、官報に掲載され正式にローカル5Gが制度化される見通しだ。

　4G LTEまでの携帯電話ネットワークが「人と人」をつなぐことを主眼に置いて構築されていた。しかし、5Gは、それに加え「人とモノ」「モノとモノ」をつなぐための通信規格として誕生した。5Gが持つそのポテンシャルを最大限発揮する通信相手は、スマートフォンではなく、産業分野の各種端末といっても過言ではない。ローカル5Gが日本社会のデジタル化を下支えする基盤となる日がやってくることを願っている。

著者紹介

山崎潤一郎

音楽制作業の傍らIT分野のライターとしても活動。クラシックやワールドミュージックといったジャンルを中心に、多数のアルバム制作に携わる。Pure Sound Dogレーベル主宰。ITライターとしては、講談社、KADOKAWA、ソフトバンククリエイティブといった大手出版社から多数の著書を上梓している。また、鍵盤楽器アプリ「Super Manetron」「Pocket Organ C3B3」などの開発者であると同時に演奏者でもあり、楽器アプリ奏者としてテレビ出演の経験もある。音楽趣味はプログレ。

TwitterID: yamasaki9999