移動通信システムの進化

本内容は、アンラボコリアより発表された内容を翻訳したものです。

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5G の商用化からわずか数年しか経過していないが、すでに 6G をめぐる主導権争いが激しさを増している。

6G の１秒間の最大転送速度は100ギガビット (100Gbps) 以上であり、飛行機の中でも地上と同様に携帯電話が使用できると予想されている。

以下では、6G が必要な理由と商用化の時期について説明する。

4G、5G の 「G」 が 「GHz」 を意味すると勘違いしている人が多いが、G は 「世代 (Generation)」 の略で、4G は 「第４世代移動通信システム」、5G は 「第５世代移動通信システム」 を指す。 

1980年代にアナログ方式の第１世代移動通信システムが登場してから、移動通信システムは着実に進化を重ね、2019年4月に韓国で、世界で初めて 5G が披露された。当時マスコミは、超高速、低遅延、多数同時接続などといった 5G の特徴が、自動車、メディア、ヘルスケアなどさまざまな分野に革新をもたらすと特筆した。

しかし、皮肉にも、5G 商用化の１か月前の2019年3月に、フィンランドで 6G 先取りのための主要国会議が開催されており、おそらく 6G が商用化される頃には、7G の技術開発がすでに始まっているのだろう。

移動通信システムの進化 

新しい世代のセルラー通信方式の標準は、10年周期で発展を重ねてきた。 

1980年にアナログ音声通信に該当する 1G システムが導入されてから、1990年代半ばには音声デジタル方式の 2G が登場し、アナログからデジタルへの移行が始まった。CDMA2000 と呼ばれた 2G の登場により、SMS の送受信が可能になり、カメラや MP3 の再生、ビデオ通話などの付加機能が搭載された。

3G になると、大容量データ通信が可能になった。 2002年から本格化した 3G 技術の最大の特徴は、USIM カードとスマートフォンの登場である。 高音質な音声通話とビデオ通話、高速データ通信が可能になったことから、動画のようなマルチメディアをスマートフォンで利用できるようになった。

3G より数十倍通信速度が速い 4G LTE 時代になると、スマートフォンでストリーミング配信の動画を途切れることなく視聴できるようになり、動画サービスとモバイルショッピング業界などが大きく活性化された。 スマートフォン経済が構築され始め、モノのインターネット (IoT) 技術も生まれた。

一方、5G は、2018年から活用された無線ネットワーク技術である。 超高速、低遅延、多数同時接続を核心とする 5G 技術には、米国のベライゾン (Verizon) を主軸に KT、SKT、Docomo　などが参加しており、2018年12月に韓国が世界で初めて 5G を開通した。 5G により、スマートフォンでの超高解像度映像のリアルタイム再生はもちろん、VR/AR 技術、モノのインターネット、スマートシティ、自動運転車など多様なサービスの提供が可能になった。 4G までのデータ送受信の主体はスマートフォンであったが、5G からはテレビ、自動車、家電、建物などさまざまなモノが繋がることで、本格的なビッグデータ時代の序幕が開かれた。

6G 移動通信システムの登場

6G は衛星を利用する移動通信システムであり、2030年頃に実現する見通しである。 

6G では、「超広帯域」、「超カバレッジ拡張」、「超多数同時接続」、「超高精度」、「超高信頼 - 低遅延」 などが重要な要素になると予想され、国際電気通信連合 (ITU) が2023年頃に開発の見通しを統合した 6G ビジョンを公開する予定である。 ITU では2030年以降、必要なデータ量が2020年比で1000倍以上に達すると予測している。

現在までに韓国国内外の機関が公開したビジョンを総合すると、6G の１秒間の最大転送速度は 5G より50倍速い1テラ (Tbps、1000Gbps) であり、ユーザーの体感速度は 5G（100Mbps）より10倍速い1Gbpsである。端末間で信号をやり取りするのにかかる遅延時間も従来の1ミリセカンド（ms、1000分の1秒）の10分の1水準に短縮される。 単位面積当たりの接続デバイス数も100倍程度増えると予想されている。

6G が商用化された場合、最も多くの変化が起こるとみられるのは通信信号が到達する区域である。 現在は地上中心の平面ネットワークでのみ通信が可能だが、6G では到達可能距離が大幅に増え、地上から10km離れた空や海の中でも通信が可能になる見通しである。 これが 6G が都心航空モビリティ (UAM) 時代に欠かせない技術と言われる理由である。

このような形の通信が可能なのは、6G が地上600kmの高さで地球を回る低軌道衛星を利用した衛星通信を地上通信網と統合して使用するからである。 そのため、現在は信号が届いていない海上や災難地域などでも Gbps レベルの通信利用が可能になり、飛行機の中でも地上と同様に携帯電話を自由に使用することができるようになる。 6G 技術は地上での通信を超え、ドローン通信、衛星通信などと連携し、空中を含む地球上のどこでも通信できる技術を提示している。

このように、移動通信の新しい地平を開くことになる 6G に関する研究開発が世界各国で活発に行われている。 

米国国防総省傘下の国防高等研究計画局 (DARPA) は2017年から 6G 研究プロジェクトに着手し、「社会および経済の目標をサポートする無線と人工知能が融合されたより賢い世代」 をビジョンに、100-1000GHz帯域で数百個のアンテナを使用して無制限に達する転送率を提供するための研究を行っている。

また、ヨーロッパの場合、ノキアベル研究所にて 「物理、デジタル、生物世界間の経験を統合する6G」 というビジョンをもって研究開発を進めており、中国では科学技術部で2019年11月に国家 6G 移動通信技術業務を開始、6G 技術研究開発振興実務グループと専門家グループを発足させた。 

世界で初めて 5G を商用化した韓国も、6G 技術における主導権を維持するために奮闘している。 2019年1月に KAIST と LG 電子が 6G 研究センターを共同設立し、研究が始まった。 2019年10月には 6G 移動通信研究開発事業が技術性評価を通過し、2021年から 6G 研究開発が本格化した。 また、韓国電子通信研究院（ETRI）は、韓国で初めてテラヘルツ（THz）帯域周波数を利用したシステム開発に取り組んでいる。