2020年をめどに、商用サービスのスタートを予定している次世代モバイル通信規格の「5G」。5Gの技術は標準化されており、国内ではNTTドコモ、KDDI、ソフトバンクの3社がインフラやサービスの準備を進めている。今回はソフトバンクの取り組みを紹介する。同社は9月8日、メディア向けに5Gの特徴を体感できるデモンストレーションを披露した。説明はソフトバンク テクノロジーユニット 技術戦略統括 先端技術開発室 室長の湧川隆次氏が担当した。

5Gの特徴

ソフトバンクの湧川隆次氏

5Gの主な特徴は、10Gbps超えの通信が可能な「超高速通信」、時速500kmという高速での移動中でも通信が可能な「モビリティ」、1k平方メートルあたり100万台のデバイスが接続できる「多数同時接続」、遅延を1ミリ秒まで抑えられる「超低遅延」などが挙がる。

5Gの周波数帯は3.7GHz帯の600MHz幅、4.5GHz帯の500MHz幅、28GHz帯の2000MHz幅が候補に挙がっており、2018年以降、どのキャリアにどれだけの帯域を割り当てるかが決定する予定。ソフトバンクは2016年から2017年にかけて、3.7GHz帯と28GHz帯で5Gのフィールドテストを行い、電波の特性や耐障害性などを検証している。

5Gの特徴

5Gで使用する周波数帯とその幅

5Gでは、ユーザー（サービス提供者）の要望に応じて、ネットワークを仮想的に分断する「ネットワークスライシング」という技術を用いている。「かなりの高速通信が欲しい」「スピードを犠牲にしても低遅延な通信が欲しい」「多数のIoT機器を同時に接続させたい」といった要望に応じて、ネットワークを構築することができる。

ネットワークスライシング技術

さらなる低遅延を実現する仕組み

「MEC（モバイルエッジコンピューティング）」も、5Gで注目すべき技術の1つだ。これはクルマの自動運転やロボットの遠隔制御、ドローンの自動操縦などのユースケースを想定したもの。

現在のモバイル通信はクラウド上にあるサーバを経由するため、LTEでは10ミリ秒（0.01秒）以上の遅延が発生してしまう。しかしエッジコンピューティングでは基地局側にサーバを設置し、インターネットを経由せずに処理を行うことで、遅延を1ミリ秒（0.001秒）まで抑えられる。ただし湧川氏によると、1ミリ秒の超低遅延を実現するにはスループットを犠牲することになり、低遅延と高速通信はトレードオフの関係にあるという。

インターネットを経由せずにサーバの処理ができるエッジコンピューティング

エッジコンピューティングにより、スマートフォンやタブレットが内蔵しているGPUの処理能力を超えるような高負荷な画像・映像の処理も可能になる。「レンダリングをネットワーク側で処理をして映像だけを戻すことで、ハードの制約を受けずに済む」（湧川氏）

IoTデバイス向けの分析処理も可能になる。「IoTはセンサーが非力なので、いろいろな処理ができない。データをネットワークに上げる前に、（エッジサーバで）いろいろな処理を掛けられる」

エッジコンピューティングに加え、クルマと他のものをつなぐ「V2X（Vehicle to X）」の仕組みも取り入れ、ソフトバンクではクルマの隊列走行試験も行う。

2018年3月につくば市で隊列走行試験を実施する

5Gからは少し離れるが、高速通信を必要としないIoT向けの通信規格として、「LTE Cat.1」「LTE Cat.M1」「NB-Iot」も取り入れていく。これらは監視カメラ、エレベーター、スマートメーターなどでの利用を想定している。

IoT向けの通信にも取り組んでいる

高速通信や低遅延を体感できるデモ

デモでは、5Gの高速通信や低遅延、エッジコンピューティングの実力を見ることができた。

まずスループット試験では、5Gのコアネットワーク、基地局、端末をシールドルームに設置して通信。今回は4.7GHz帯の100MHz幅を使い、約2.7Gbpsの速度が出ていた。ただしこれは基地局から端末まで何も遮るものがないベストの状態。シールドルームの基地局前に電波吸収材を移動させたところ、速度が2Gbpsまで下がった。

5Gの高速通信デモ

ロボットとホッケーを対戦できるデモは、低遅延の実力を見るもの。ユーザーが打ったパックをカメラが認識し、パックがどの方向に飛んでいるかを軌道計算サーバが計算。そのデータを5G回線経由でロボットアーム制御サーバに飛ばし、ロボットアームを動かしてパックをキャッチする、という流れ。軌道計算サーバの処理で100ミリ秒、5G回線の伝送で2ミリ秒、ロボットアーム制御サーバの計算が20ミリ秒かかる。つまり対戦者がパックを飛ばしてからロボットがパックを止めるまで、わずか約0.122秒で済む。

ロボットアームの遠隔操作デモ

制御の仕組み

実際にデモを見たところ、ややぎこちない動きの時もあったが、ロボットアームが瞬時に反応して、しっかりとパックを止める様子を見られた。

実際にパックを止めていた

超低遅延を生かした通信の利用シーン

超高速通信を生かし、4K動画の伝送デモも実施。テレコムセンターの室内から撮影したお台場の様子をストリーミング再生し、映像を拡大してもディテールを把握できた。実際の利用シーンとして、カメラがとらえた顔を認識して迷子の子どもを探す、といったことが想定される。

高精細の映像を伝送

また、180度カメラで4方向から撮影した映像を合成して、さまざまな角度から再生することも可能になる。ソフトバンクはこれを「イマーシブビデオ」と呼んでいる。動画を再生しているスマートフォンやタブレットを動かしたり、指でスワイプしたりすると、好きな場所に絞って再生できる。例えばスポーツ中継でコート全体を映し、好きな選手だけを見るといったことも可能になる。

GPU遠隔レンダリングのデモでは、エッジコンピューティングを生かし、映像をGPUサーバでレンダリングしてスムーズに再生する様子を見られた。GPUサーバを使うタブレットと、内蔵GPUを使うタブレットで同じ映像を同時に再生したところ、前者の方がはるかにスムーズに再生できた。

GPU遠隔レンダリングのデモ

サービス開始時期は周波数の割り当てスケジュール次第

5Gのサービス開始時期は「2020年頃」としているが、周波数の割り当てスケジュールが確定していないため、不透明な状態だ。「できるだけ早く始めたいが、運用するには周波数が必要。来年（2018年）以降に割り当てられると聞いているので、割り当て状況を見て、その後に実際に設計をして展開する」（湧川氏）

5Gに対応したスマートフォンも、チップベンダーが対応するプロセッサを投入することで、早期に登場すると湧川氏はみる。

ドコモが5Gの領域でも率先して進めている異業種との連携については、ソフトバンクも内々では進めているという。「グループ会社に異業種はいるし、実験もしている。5Gのユースケースの発掘は重要だと思う。どう外に出す（発信する）かが課題」（湧川氏）とした。

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