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「ミリ波」だから速いわけじゃない、5GでのSub6とミリ波の使い分け羽ばたけ!ネットワークエンジニア(40)

企業における5Gの利用は実証実験段階から実用段階に入りつつある。5Gで使う電波にはSub6とミリ波がある。「5Gはミリ波があるから超高速」と思われがちだが、ミリ波を使えば超高速になるとは限らない。5Gの実用に向けてSub6とミリ波の使い分けを復習しておこう。

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連載:羽ばたけ!ネットワークエンジニア

 2019年12月に総務省がローカル5Gを制度化し、電波が割り当てられた。これを受けて2019年末から企業などでローカル5Gの実証実験が始まった。

 2020年春には大手携帯通信事業者が相次いで5Gサービスを開始し、5G対応のスマートフォンを発売した。5G実用化の幕が開けたのだ。5Gには超高速、超低遅延、超多端末接続という3つの特徴があるが、現在のキャリア5GはNSA(Non Stand Alone)という制御用に4Gを使う5Gなので超高速しか実現できない。SA(Stand Alone)によるサービスは2021年中にも始まる見込みだ。SAでは5Gの3つの特徴が全て実現する。

 さて、5Gで使う電波には6GHz以下の周波数帯「Sub6」と28GHzを超える周波数帯「ミリ波」がある。「5Gが速いのはミリ波が使えるからだ」と思われがちだ。しかし、ミリ波を使うから速いということではない。5Gを効果的に利用するため、Sub6とミリ波の特徴と使い分けについて復習しよう。

ミリ波でも「超高速」ではなかった2020年のローカル5G

 5Gの周波数割り当てを図1に示す。Sub6は大手携帯事業者に100MHz幅単位で割り当てられている。2020年12月にはローカル5Gに4.6G〜4.9GHzの300MHz幅が割り当てられた。


図1 キャリア5G/ローカル5Gの周波数割り当て

 ミリ波は大手携帯事業者に400MHz幅単位で割り当てられており、ローカル5Gには28.2G〜29.1GHzの900MHz幅が割り当てられている。

 このようにミリ波にはSub6より広い周波数帯域幅が割り当てられているのだ。ミリ波がSub6より高速にできるのはミリ波だからではなく、広い周波数帯域が使えるからだ。使う周波数幅が狭ければ「超高速」にはならない。現に2020年時点のローカル5Gは速くなかった。なぜならば、図1にあるようにミリ波のうち28.2G〜28.3GHzのわずか100MHz幅しかなかったからだ。

Sub6とミリ波の使い分け

 Sub6とミリ波の特徴と適する用途は図2の通りだ。Sub6はミリ波と比較すると周波数が低く、障害物があっても回り込む性質があるので、電波が届きやすく広いエリアをカバーできる。とはいえ、800MHzや1.7GHzが使われている4Gと比べれば2倍以上周波数が高いので4Gほど浸透性は高くない。


図2 Sub6とミリ波の特徴、使い分け

 キャリアに割り当てられているSub6の周波数幅は100MHzごとなので、これを単体で使う場合、超高速(どの程度を「超」と呼ぶかにもよるが)は望めない。そこでキャリアはCA(Carrier Aggregation)という技術で複数の周波数帯を束ねて使うことで下り4Gbpsを超える高い速度を実現している。

 ミリ波には広い周波数帯が割り当てられているので高速、多端末収容可能というメリットがある。ただし、周波数が高いために直進性が強く、障害物に弱いのが弱点だ。技術的に実装が難しい、つまり製品が高くなるというデメリットもある。

 以上のような性質から、Sub6は広範囲で頻繁に移動する端末での利用に適している。ミリ波は固定的な場所で超高速を生かす用途に適する。

 Sub6とミリ波の使い分け事例として富士通が2021年3月に発表した小山工場(栃木県)のローカル5Gが参考になる(発表資料)

 Sub6とミリ波の使い分けをプライベート5Gを使う工場に当てはめたのが図3だ。プライベート5Gはモバイルキャリア(携帯電話事業者)のコア設備を利用し、工場内の基地局もキャリアが設置して、スマートフォンと同じ電波を使う5Gの利用形態だ。

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