5Gの未来:この革新的なテクノロジーに期待すること
2024年3月14日
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2019年に5G無線通信網が導入されて以来、5G無線通信網は可用性とユースケースの両方で成長しています。アップルは、5G対応の最新iPhoneを提供することで、2020年の5Gへの意欲を試した最初のメーカーの1つとなりました。そこから門戸が開かれ、現在では62%ものスマートフォンが5Gコネクティビティーを搭載しています(ibm.com外部へのリンク)。ネットワーク数も増え続けており、VerizonやGoogle、AT&Tのような多くの人気インターネット・サービス・プロバイダー(ISP)が、家庭と企業の両方で5Gコネクティビティーを提供しています。

しかし、未来には何が待ち受けているのでしょうか。5Gは、それがもたらす変化の種類において、人工知能(AI )、機械学習(ML)モノのインターネット(IoT)に匹敵する破壊的な技術としてもてはやされてきました。そのうちどれだけが真実で、どれだけが単なる誇大広告なのでしょうか。その質問に答えるためには、まず、5Gの仕組みと他のテクノロジーとの違いを理解する必要があります。

5Gとは

5G(第5世代モバイル・テクノロジー)は、2018年に第3世代パートナーシップ・プロジェクト(3FPP)が従来の3G、4G、4G LTEの規格に代わるものとして開発した携帯電話ネットワークの新規格です。その目標は、5Gネットワークと互換性のある端末機器とアプリケーションの新しい規格を定義することでした。その前身と同様、5Gは電波を使用してデータを伝送します。ただし、レイテンシーやスループット、帯域幅が改善されたため、5Gネットワークではダウンロードとアップロードの速度がはるかに速くなり、アプリケーションの範囲がはるかに広がります。

5Gと旧世代の無線通信網との違い

技術の進歩により、5Gは多くの業界でその変革の可能性が高く評価されています。これは主に、接続された端末機器間で大量のデータをこれまでにない速度で迅速かつ安全に移動する能力によるものです。モバイル・ブロードバンドが発明され、それが仕事や家庭生活の隅々まで徐々に拡大して以来、通信網とそこで実行される携帯端末によって生成されるデータ量は指数関数的に増加しています。今日、一部のテクノロジー(AIやMLなど)は、旧世代の無線通信網が提供する速度で実行するには、あまりにも大量のデータを必要とします。一方、5Gは、その超高速と高帯域周波数(24GHz〜40GHz)により、大量のデータへの迅速かつ安全なアクセスを必要とするアプリケーションに適しています。

ここでは、5Gとその前身の最も重要な違いをいくつか紹介します。

  • 物理的フットプリントの縮小:5Gの送信機は従来のネットワークよりも小型で、「セル」(無線技術が接続のために依存する地理的領域)はより小さく、より少ない電力しか必要としません。
  • エラーレートの改善:5Gの適応型変調・符号化方式(MCS)は、データを伝送するための方式で、3Gや4Gネットワークで使用されている方式よりも強力です。これにより、ネットワーク上のエラーの頻度であるブロック・エラー率(BER)が大幅に低くなります。
  • 帯域幅の向上:低帯域(1GHz未満)、中帯域(1GHz~6GHz)、高帯域(24GHz~40GHz)など、以前の無線通信ネットワークよりも多くの無線周波数を使用することにより、5Gはより多くの端末機器を同時にサポートできます。
  • 低遅延:5G の低遅延(データがある場所から別の場所に移動するのにかかる時間の測定値)は、以前のネットワークよりも優れているため、ファイルのダウンロードやクラウドでの作業などの日常的なアクティビティーが大幅に高速化されます。
5Gの仕組み

他のすべての無線通信網と同様に、5Gは「セル」に依存して機能します。各セル内では、電話機やノートPC、タブレットなどの無線端末が、5Gアンテナと基地局の間で反射する電波を使用してインターネットに接続されます。旧世代の無線通信網のすべてを支えてきたのと同じテクノロジーが5Gも支えていますが、いくつかの改善があります。特に、5G通信網は10ギガビット/秒、さらには20ギガビット/秒(Gbps)もの速度でデータを送信します。これは4Gの100倍以上の速度です。

5Gテクノロジー向けに構築された端末機器の数が増加するにつれて、ネットワーク自体の需要も増加します。北米では、現在、すべての大手通信会社が5Gを提供しており、2億以上の家庭や企業をカバーしています(ibm.com外部へのリンク)。この数は今後4年間で2倍になると予測されています。

ここでは、5Gテクノロジーが従来のテクノロジーよりも優れている3つの重要な分野を紹介します。

新しいRAT規格

携帯電話ネットワークの5G NR(New Radio)規格は、すべての5Gモバイル・ネットワークの次世代の無線アクセス技術(RAT)仕様を定義します。現在、世界中のネットワークの45%が5Gに対応しており、Ericssonの最新レポート(ibm.com外部へのリンク)によると、その数が10年後には85%増加すると予測されています。

ネットワーク・スライシング機能

5Gネットワークでは、通信事業者は同じ5Gインフラストラクチャー上で(パブリックネットワークに加えて)複数の独立した仮想ネットワークを提供できるため、ユーザーはこれまで以上に高いセキュリティーでリモートでより多くのことを行えます。

プライベート・ネットワーク

ネットワーク・スライシングに加えて、5Gでは、ユーザーがパーソナライゼーションとセキュリティーを強化したプライベート・ネットワークを作成できます。従業員のコントロールとモビリティーの向上を求める企業は、パブリック・ネットワークではなく、プライベート5Gネットワーク・アーキテクチャーに目を向けるようになっています。

5Gの未来:今後数年間のイノベーション

5Gネットワークとその上で動作する端末機器やアプリケーションに対する関心は、消費者とビジネスリーダーの双方で当然ながら高まっています。この最新IDCホワイト・ペーパー(ibm.com外部へのリンク)によると、米国だけでも2023年末までに5G対応端末が約1億2,000万台出荷されると予想されており、これは前年比9.3%の増加となります。本レポートの最終対象年である2027年には、1億5,500万台が出荷され、年平均成長率(CAGR)は7.4%になると予想されています。

世界中で同じ数字は入手できないものの、Statistaのレポート(ibm.com外部へのリンク)によると、5G対応スマートフォンの世界普及率は2023年には59%に達し、2027年までにその数字が82%を超えると予想されています。

しかし、この数字以上に、この関心の急増は本当に何を意味するのでしょうか。新しいテクノロジーでは、あらゆる興奮から現実のものを区別するのが難しい場合があります。ここでは、5Gが影響を与えると予想される分野の一部と、それによって生じる可能性のある変化について詳しく見ていきます。

ヘルスケア

医療業界では、5Gによってすでに効率性の向上やデータからのより深い洞察、患者の転帰の改善が実現しています。その低遅延・高速・帯域幅の拡大により、医師は新しい治療法を発見し、ロボット工学を使用してリモートで重要な手順を実行し、どこにいても現場の患者情報にアクセスできます。

5Gは具体的に以下のことを促進していきます。

  • 患者の健康状態を遠隔監視するために使用されるIoT(モノのインターネット)端末数の増加
  • スタッフが患者のケアについて、より迅速で、情報に基づいた意思決定を行えるよう、リアルタイムの結果を提供する信頼性の高い接続の提供
  • X線やマンモグラムなどのHD写真やビデオを迅速かつ安全に送信し、その結果をリモートで読み取れるようにする

サプライチェーン

5Gコネクティビティーが普及するにつれ、世界中のサプライチェーンが、その超高速化と信頼性の向上から恩恵を受けられるようになります。世界貿易が依存するネットワークはますますデジタル化されていくため、高速データ送信機能と5Gの速度への依存がこれまで以上に高まっています。サプライチェーンのデジタル化と自動化が進むほど、5Gをさらに活用して効率性が向上し、コストが削減され、セキュリティーが強化されます。

現在、5Gサービスはすでに空港や港、電車の駅、サプライチェーンのインフラに不可欠なその他の物流ハブで使用されていますが、その可能性はほとんど活用されていません。近い将来、5Gコネクティビティーが従業員と顧客の両方のエクスペリエンスを向上させる上でより大きな役割を果たすようになることが期待されます。すでに試験運用が実施されているプログラムには、商品の在庫切れを知らせてすぐに再注文する棚センサーなどのIoT端末やレジ係のないレジ、警備員に取って代わるHDカメラやドローンなどのIoT端末が挙げられます。

固定無線通信網

「固定」無線接続の概念は、ケーブルやファイバーを介するのではなく、電波を介して家庭や企業でシームレスな無線体験を提供するインターネット接続であり、より多くの人や場所にインターネットを安価に提供できるようになります。固定5Gエコシステムでは、アンテナが住宅や企業の場所に取り付けられ、最も近い5G送信機に接続されます。5G固定無線通信網は、ファイバーやケーブル接続と同じ速度・接続性・信頼性を、数分の1のコストで実現できます。

世界銀行が最近発表したブログによると、インターネット接続、特に無線アクセスの提供は、毎年何百万人もの人々を貧困から救うのに役立っています。何百万人もの人々に同じメリットをはるかに低コストで提供できる5Gテクノロジーは、インターネット接続なしで何年も生活してきたコミュニティーにインターネット接続のメリットをもたらすゲームチェンジャーとなる可能性を秘めています。

スマート・シティー

おそらく、歩行者や車の交通渋滞が長年続いており、大気汚染や騒音公害の原因となっている混雑した都市中心部ほど、5Gコネクティビティーによってこれほどまでに変化する可能性を秘めた環境はないでしょう。5Gはすでに都市がIoT(モノのインターネット)経由で接続されたセンサーを使用して交通の流れと大気の質を改善するのに役立っていますが、将来的にはこの分野にさらなるイノベーションがもたらされる可能性があります。

スマート・シティーが5Gをさらに活用できる最大の分野の1つは、そのAI機能です。現在、5G対応のAIがよりスマートなエネルギー管理から911緊急通報のルーティングに至るまであらゆるものを支援するプログラムがテストされています。ウィーンでは、AIチャットボットのWienBot(ibm.com外部へのリンク)が、最寄りの水飲み場や夕食を食べる場所を見つけるといった単純な問題から、パスポートの更新や旅行ビザの取得といった複雑な業務まで、ユーザーの問題解決を支援しています。

エッジコンピューティングとAI

最後に、エッジコンピューティング(5Gに大きく依存してデータソースの近くで計算を行うコンピューティング・フレームワーク)は、企業がこれまでにないデータ制御を実現し、これまで以上に迅速に洞察を引き出すのに役立つ態勢を整えています。エッジコンピューティングが特に成長に適した位置にある分野の1つは、AIが分析用に与えられたデータを処理するために大量の電力を必要とするクラウド・コンピューティングです。ここでは、5Gコネクティビティーと信頼性が、企業にとっての価値を実現するための鍵となります。例えば、チャットやパーソナル・ファイナンス・アプリケーションのあるポイントから別のポイントにデータを送信するには、データがソースで分析されている場合は必要のない追加の電力とリソースが必要になります。

近い将来、エッジコンピューティングにより、フィットネスや健康に関するアプリから衛星やドローンのような遠隔操作が可能なものに至るまで、あらゆるもので大量のデータのリアルタイムのAI分析が実現するようになる可能性があります。その可能性を考えると、5G対応のエッジコンピューティングの利用は急速にエンタープライズ・データ処理の標準となりつつあります。このGartner社のホワイト・ペーパー(ibm.com外部へのリンク)によると、2025年までに企業データの75%がエッジで処理されるようになるとのことです(現在はわずか10%)。

IBM Cloud Satelliteによる5Gソリューション

5Gの将来が持つあらゆる可能性を活用する前に、それに適したプラットフォームが必要です。 IBM Cloud Satelliteを使用すると、5Gネットワーク上のオンプレミス、エッジコンピューティング、パブリッククラウドの環境に一貫してアプリケーションをデプロイし、実行できます。これらはすべて、IBM Cloud内の安全で監査可能な通信によって実現されます。

著者
Mesh Flinders Writer