5Gにすると通信速度が速くなる理由｜ビームフォーミング技術

5Gは、4Gに比べて理論値で100倍の速度になると言われています。記事では、5Gの通信速度が速くなる理由や、5Gのビームフォーミング技術の説明と併せて、その他の注目技術のネットワークスライシングや、エッジコンピューティングも紹介しています。

5Gにすると通信速度が速くなる理由

通信速度を高速にして、多くの信号を送るには、データ伝送に使われる周波数の幅、つまり周波数帯域幅を広げなければなりません。

ところが、移動体通信システムに適している周波数帯は、既にさまざまなサービスに割り振られています。プラチナバンドと言われる帯域幅は、700〜900MHzに制限されています。

このような理由から、5Gでは、空きの多いミリ波を使うことにしました。ミリ波とは、高周波のことです。

この結果、4Gでは、15kHz幅に固定されていたサブキャリアが、5Gでは広げられます。

そして、サブキャリア1個で送信できるデータ量が増やせるため、大容量化に成功したのです。

但し、高周波は、曲がりにくいため、山や建物、樹木などの影響を受けやすく、遠方まで飛ばそうとすると減衰してしまいます。

しかも、信号が弱くなることを見込んで、アンテナ出力を上げると、強力な電磁波による健康被害も懸念されます。

この対策のため5Gでは、高周波の欠点を、ビームフォーミング技術を使うことで解決しています。

5Gを実現するのに不可欠な技術といわれているのが、ビームフォーミング技術です。

従来の方法では、アンテナから電波を発信すると同心円状に進んで行って、遠方になる程、電波は小さくなります。

ビームフォーミングは、電波を届ける相手に向けて指向性を高めたものです。そのため、電波を楕円形にして発信します。

ビームフォーミングで発信すると、距離に対する受信電波の強さが制御されて、遠方まで届くようになります。

5Gは、より高度なビームフォーミングを実現するため、マッシブ　マイモという、多くのアンテナ素子を使った技術を使っています。

マッシブ　マイモは、Massive MIMOと記載します。マッシブ　マイモは、データの無線送受信技術です。

5Gでは、広範囲でさまざまな用途に応じて、混雑しないようにサービスを提供しています。

ネットワークスライシングと、より素早い応答のための、端末の近傍にサーバを分散配置するエッジコンピューティングです。

ネットワークスライシングとは、用途に合わせて、通信ネットワークを仮想的に分割して最適化したものです。

5Gでは、従来方式のような、さまざまな通信がごちゃごちゃして混在する状態で混雑しないように対応しています。

方法は、この帯域では低遅延を、また別の帯域では大容量などのネットワークリソース配分等を行うことです。

ネットワークのリソース配分を適性化すると、限られたリソースを有効に使うことができるようになります。

インターネットを通じてクラウドサーバで情報処理をすると、遅延をする要因になります。

5Gでは、エッジサーバと呼ばれる現場のサーバを分散配置して、データの蓄積や解析をします。こうすることで、データ処理の応答性を向上させています。

5Gで高速通信ができるのは、空いているミリ波（高周波帯域）を使うことで、サブキャリア領域を広げられるようにしています。

そのため、サブキャリア1個で送信できるデータ量を増やせて、大容量化が実現しました。

その上、ビームフォーミングと呼ばれる技術で、より遠方まで信号を送信しています。

5Gでは、より高度なビームフォーミングを実現するため、マッシブマイモ技術で対応しています。

マッシブマイモは、多くのアンテナ素子を使った技術です。