「5G」について聞いたことはありますか？近年では、5G対応のスマートフォンも販売しており、耳にした人もいることでしょう。企業や工場でも5Gが使われてきており、今後の通信環境を支える重要な技術です。
とはいえ、「どのように優れているのか」を知らない人は多いと思います。漠然と「高性能」だと知っていても、「導入することでどのように変わるのか」は知識がないとよくわかりません。
5Gを導入するとどのように環境が変わるのか。5Gの特徴や可能性について紹介します。
5Gとは？
5Gとは「5th Generation」の略称で、日本語では「第5世代移動通信システム」と表記される5世代目の次世代通信規格のことです。現在主流となっている4Gの次なる世代として、5Gが注目されています。
「超高速」「超低遅延」「多数同時接続」を特徴とし、4Gよりも大規模な通信を、高速で可能にします。
近年のデジタル社会へ向けた取り組みとして、IoTなどの技術により、様々なモノがインターネットで接続されるようになりました。
今後は、より大容量で大多数のデータ送受信がされると考えられ、より高性能な通信システムが必要とされています。
パブリック5G
パブリック5Gとは、一般向けに提供する5Gネットワークのことです。いわゆるキャリアが提供しているスマートフォンへの使用で使われる一般ユーザー向けの5Gネットワークのことを指します。一般的に5Gといえば、この「パブリック5G」のことを指していることが多いです。
ローカル5G
ローカル5Gとは、企業や自治体が管理する5Gネットワークのことです。パブリック5Gでは、通信企業が提供する基地局から受信していましたが、ローカル5Gでは、企業や工場が基地局となって5Gネットワークを管理します。
5Gネットワークの構築や管理・運営するための免許などが必要になりますが、自社が管理できることで、通信設定を自由に変更できるメリットがあります。
プライベート5G
プライベート5Gとは、企業や自治体など、特定エリアに対して専用のネットワークを構築する5Gネットワークのことです。
ローカル5Gとの違いは、主に基地局であり、ローカル5Gは自社が基地局になるのに対して、プライベート5Gは通信企業の基地局を利用します。
パブリック5Gとローカル5Gの中間のような5Gネットワークがプライベート5Gであり、自社で基地局の準備をする必要がなく、秘匿性の高い通信が可能となっています。
5Gの特徴
「5Gは4Gよりも高性能」といっても、「高性能」であること以外、よく分からないと思います。
具体的にはどのように優れているのか。5Gの特徴を「超高速」「超低遅延」「多数同時接続」の観点から紹介します。
超高速（eMBB）
5Gは、4Gよりも圧倒的に速い速度でデータ通信が行なえるという特徴があります。最高伝送速度は10Gbps。その速度は4Gの約10倍の速さといわれており、再生時間が２時間の映画を、たった3秒でダウンロードを完了させてしまえる速度です。
そのため大容量でも待ち時間がほとんどなくなり、より快適にネットワーク通信が使えるようになります。
超低遅延（URLLC）
5Gは、4Gよりも遅延が少なくデータ通信が行なうことができ、ほとんど遅延しないことも大きな特徴です。「遅延」とは「データ伝達における送信元と受信元の時間の差異」のことで、単純に短ければ短いほど、送信元と受信元での差異がなくなり、リアルタイムで送受信を可能にします。
5Gの遅延速度は4Gの10分の1程度（1ms）。ロボットなどの操作もリアルタイムに行なうことができるため、自分の手足のような感覚での操作を可能とします。
多数同時接続（mMTC）
5Gは、4Gよりも多くの同時接続を行なうことができます。接続機器数は100万台/km² であり、自宅部屋内の約100個の端末・センサーが、一度にインターネットへ接続できます。
今までは、それだけ接続すると処理が間に合わず通信が遅くなるだけでした。ですが、併せ持つ他の「超高速」「超低遅延」といった特徴によって、高負荷な通信環境にも耐えられるようになり、同時接続しても問題がなくなったわけです。
多くのセンサーと接続することで、より多くの情報を収集することができます。
製造業における5G活用の期待と可能性
5Gを導入すると、製造業界はどのように変化するのか。導入による期待と可能性について考えてみましょう。
工場内をリアルタイムにモニタリング／遠隔制御
5Gが導入されれば、リアルタイムにモニタリングすることができます。
もちろん、4Gの時でもモニタリングは可能でしたが、5Gと比べて4Gでは遅延があり、受信先と送信先で情報伝達にわずかながら差が生まれていました。数値データだけを送受信するだけならそれでも問題はありませんが、センサーやカメラを監視するとなるとそうはいきません。遅延により変化を見逃すことで、トラブルになる可能性があるからです。
さらに、近年は工場のデジタル化を目指すスマートファクトリー化も推奨されており、より多くのデジタル機器の導入が期待されています。端末やセンサーが増えることでより負荷がかかり、遅延が増えるなどの問題が発生してしまうため、4Gのままでは対応が難しくなるでしょう。
工場内では様々な設備が動作しており、不良品を減らし安全に作業するためには、よりリアルタイムに遠隔制御ができる、5Gネットワーク環境が必要になってきます。
人とシステムの相互作用による作業支援
5Gを導入することで、システムによる作業支援も容易になります。管理システムや作業用ロボットなどによって、人が作業する負担を減らせるのです。
今まで速度や安定性を重視して有線で繋いでいた設備も、5Gの導入によってワイヤレスになることで、作業する場所を選びません。操作や管理もスマートフォンやタブレットで行なうことができるため、作業者自身も働く場所を選ばす働けるようになるでしょう。
危険な場所での作業や重量物の移動なども、機械に任せることで事故のリスクを減らし、安全な作業環境になります。
生産設備などの自動化
5Gは、作業支援だけではなく自動化も可能にします。遅延速度が減少したことでリアルタイムでの通信が可能になったからです。
今まででも、無線通信による自動化はされてきましたが、遅延速度が問題となり、動きの速い機械には適していませんでした。また、通信に遅延があると機械を急に止めたりすることができないなど、トラブルのリスクがありました。
ですが、遅延がなくなれば、急な停止指示にも対応することが可能となります。安全性が確保されることで、安心して自動化された機械を使うことができます。
工場内での活用以外にも、自動化の可能性は期待されています。近年では車の自動化（自動運転技術）が研究されており、将来的には、車の自動運転が当たり前となるかもしれません。
5G導入の障壁
5Gの導入によって通信環境が劇的に変化しますが、導入には壁となる問題が存在します。
- 5Gの普及はあまり進んでいない
- 5G関連機器・設備が高価
- 通信干渉による障害
5Gを導入するためには、障壁となる問題点も知る必要があるでしょう。
5Gの普及はあまり進んでいない
１つ目の導入の障壁は、5Gがあまり普及していないことです。光ファイバー回線が既に全国に整備されているため、わざわざ5Gネットワークに切り替える必要はないということが要因の１つと思われています。
5G基地設置には資格と申請手続きが必要であり、手間とコストがかかります。光ファイバーでも十分な企業にとっては、いくら性能が良くても魅力には感じません。
多くの個人・企業にとってオーバースペックであることから、5Gは普及していないのです。
ただ、近年は5Gの基地局が増えてきており、様々な設備・機器が5Gを基準としたものになってきています。将来的にはより身近なものとなり、自然と普及も進んでいくと考えられます。
5G関連機器・設備が高価
２つ目の導入の障壁は、5Gの導入に高いコストが必要なことです。設備や工事費用などを含め、約数千万円単位、規模によっては数億円の導入コストが必要になる場合もあります。
さらに、ネットワークを構築したら、年間の電波料金も必要です。他にもメンテナンス費用などのランニングコストも必要になります。
もちろん、5Gだけを導入しても意味がありません。5Gを活用するためには、管理システムやロボットなどの導入が必要となり、さらなるコストが発生するでしょう。
資産に余裕のない企業にとって5Gの導入は難しく、導入をしてもコスト以上の利益が見込めないことから導入を諦めています。
通信干渉による障害
３つ目の導入の障壁は、通信干渉による問題です。電波は、同じ周波数だと互いに干渉し合う特徴があり、考えなしに複数の設備を導入すると、互いに干渉した結果、通信障害を起こすリスクがあります。
当然、5Gネットワークが必要な環境だと、様々な設備が導入されているはずです。それぞれの設備が互いに通信干渉しないためにも、細かな設計や運用が求められます。
また、無線通信が主流となることで、電波漏洩も意識する必要があります。大切な情報を守るためには、工場内の壁に電波吸収シートを入れるなどの対策が必要であり、工事にはコストが必要です。
5Gの導入には、コストのほかに知識も必要であり、教育が上手く進まないことで導入を先延ばしされています。
まとめ：5GはDX推進に大きな役割を果たす技術
5Gは、今までの4Gよりも、通信速度・遅延の少なさに優れたネットワークです。大容量のデータ通信にも対応できるため、一度に複数のデータ通信も可能にします。
導入されれば、ストレスフリーな通信環境になるだけではなく、リアルタイムの監視や設備の自動化なども可能にするのです。
ただ、その一方で導入にはコストと知識が必要です。企業によってはオーバースペックとなる場合もあり、導入するためには十分に検討する必要があります。
とはいえ、近年は工場のデジタル化を目指す、DX（デジタルトランスフォーメーション）が推進されており、将来的には5Gや、さらに性能が上の6Gや7Gが必要になってきます。
現段階では不要であっても、将来を見据え、通信技術や他IT技術について、しっかりした情報収集を行なっていきましょう。
