5G-クイックガイド

無線技術は、1980年代のアナログセルラーシステムの発売により、急速かつ多方向の進化を示してきました。その後、デジタル無線通信システムは、増大する人間のニーズ（1G、…4G、または現在は5G）を満たすという使命を一貫して果たしています。

そのため、この記事では、その顕著な特徴、技術設計（アーキテクチャ）、長所、短所、課題、および将来の範囲に重点を置いて5G技術について説明します。

5Gの顕著な特徴

^第5世代モバイルネットワークまたは単に5Gは、モバイルテクノロジーの次の革命です。機能とその使いやすさは、通常の人間の期待をはるかに超えています。超高速で、携帯電話の使いやすさの意味を変える可能性があります。

革新的な機能の膨大な配列により、スマートフォンはラップトップとより平行になります。ブロードバンドインターネット接続を使用できます。人々を魅了する他の重要な機能は、より多くのゲームオプション、より広いマルチメディアオプション、どこでも接続、ゼロレイテンシー、より速い応答時間、オーディオとビデオの品質を損なうことなく他の携帯電話に転送できる高品質のサウンドとHDビデオです。

振り返ってみると、次の10年ごとに、モバイルテクノロジーの分野で1世代が進んでいることがわかります。1980年代の第1世代（1G）、1990年代の第2世代（2G）、2000年代の第3世代（3G）から始まり、Fourth Generation (4G) 2010年代、そして現在は第5世代（5G）で、私たちはますます洗練された、よりスマートなテクノロジーに向かって進んでいます。

5Gテクノロジーとは何ですか？

5Gテクノロジーは、周波数チャネルごとのより広いスペクトル帯域幅とともに、新しい（以前のものよりはるかに広い）周波数帯域を提供することが期待されています。現在のところ、前任者（世代）のモバイルテクノロジーは、ピークビットレートの大幅な増加を証明しています。では、5Gは前のもの（特に4G）とどう違うのですか？答えは—ビットレートの増加によって5Gが4Gと区別されるだけでなく、5Gも次の点で進歩しています。

高いピークビットレートの増加
単位面積あたりのデータ量が多い（つまり、システムのスペクトル効率が高い）
より多くのデバイスを同時に瞬時に接続できる大容量
バッテリー消費量の削減
あなたがいる地理的地域に関係なく、より良い接続性
多数のサポートデバイス
インフラ開発の低コスト
通信の信頼性が高い

研究者が言うように、広い帯域幅の無線チャネルで、最大10 Gbpsの速度をサポートでき、5G WiFiテクノロジーは、「本当の意味でのより広いエリアのモビリティ」という連続した一貫したカバレッジを提供します。

5Gのアーキテクチャは非常に高度であり、そのネットワーク要素とさまざまな端末は、新しい状況を提供するために特徴的にアップグレードされています。同様に、サービスプロバイダーは、付加価値サービスを簡単に採用するための高度なテクノロジーを実装できます。

ただし、アップグレード可能性は、地理的位置や天気、気温などを識別するデバイスの機能など、さまざまな重要な機能を含むコグニティブ無線テクノロジーに基づいています。コグニティブ無線テクノロジーは、無線を知覚的にキャッチして応答できるトランシーバー（ビーム）として機能します。その動作環境での信号。さらに、環境の変化を迅速に区別し、それに応じて対応し、中断のない高品質のサービスを提供します。

5Gのアーキテクチャ

次の画像に示すように、5Gのシステムモデルは完全に IP ワイヤレスおよびモバイルネットワーク用に設計されたベースのモデル。

このシステムは、メインユーザー端末と、いくつかの独立した自律型無線アクセス技術で構成されています。各無線技術は、外部インターネット世界のIPリンクと見なされます。IPテクノロジは、特定のアプリケーション接続、つまりクライアントアプリケーションとインターネット上のサーバー間のセッションに関連するIPパケットを適切にルーティングするための十分な制御データを確保するために排他的に設計されています。さらに、パケットのアクセス可能なルーティングを作成するには、ユーザーの指定されたポリシーに従って修正する必要があります（下の画像を参照）。

マスターコアテクノロジー

図5に示すように、5G MasterCoreは、既存のワイヤレスネットワークに独自の影響を与える他のテクノロジーの収束点です。興味深いことに、その設計により、MasterCoreはすべてのIPネットワークモードと5Gネットワークモードを含む並列マルチモードで動作することが容易になります。このモードでは（下の画像に示すように）、RANおよびDifferent Access Networks（DAT）のすべてのネットワークテクノロジーを制御します。このテクノロジーは互換性があり、（5Gに基づく）すべての新しい展開を管理するため、より効率的で、複雑さが少なく、より強力です。

驚いたことに、どのサービスモードも、ワールドコンビネーションサービスモード（WCSM）として5Gの新しい展開モードで開くことができます。WCSMはこのテクノロジーの素晴らしい機能です。たとえば、ある国のホワイトボードに教授が書いた場合、会話やビデオ以外の世界の他の場所にある別のホワイトボードに表示することができます。さらに、並列マルチモードサービスを介して新しいサービスを簡単に追加できます。

通常、5G技術の開発と実装に必要な期間は、今から約5年後（2020年まで）になると予想されます。しかし、発展途上国の庶民が利用できるようになるには、それ以上の可能性があります。

Graph 1 − Showing the Timeline of all previous generation technologies.

予想される時間の長さ

複数のユーティリティとさまざまなファッショナブルな顕著な機能を考慮することにより、研究者はこのテクノロジーが2040年代まで使用されることを期待しています。

5Gテクノロジーは、多くの異なる機能で装飾されており、その適用性は、目的に関係なく、幅広い人々に役立ちます（mweb画像に示されています）。

5Gのアプリケーション

重要なアプリケーションのいくつかは次のとおりです。

それはすべての人のための統一されたグローバルスタンダードになります。
ネットワークの可用性はどこにでもあり、人々がいつでもどこでも自分のコンピューターやそのような種類のモバイルデバイスを使用するのを容易にします。
IPv6テクノロジーにより、モバイルIPアドレスの訪問ケアは、接続されたネットワークと地理的位置に従って割り当てられます。
そのアプリケーションは、世界を本物のWi-Fiゾーンにします。
そのコグニティブ無線技術は、同じスペクトルを効率的に共有するために異なるバージョンの無線技術を容易にします。
そのアプリケーションは、人々がより高い高度でも無線信号を利用するのを容易にします。

5Gの適用は、夢の実現と非常によく似ています。これは、以前のテクノロジーと比較して、限界を超えた高度な機能と統合されています。

高度な機能

以前の無線技術と比較して、5Gには次の進歩があります-

超高速、つまり1〜10Gbpsを実際に利用できます。
待ち時間は1ミリ秒（エンドツーエンドの往復）になります。
単位面積あたり1,000倍の帯域幅。
10〜100台のデバイスを接続する可能性。
世界的な報道。
ネットワークのエネルギー使用量を約90％削減します。
バッテリーの寿命はずっと長くなります。
全世界がWi-Fiゾーンになります。

^第5世代のテクノロジーは、学生、専門家（医師、エンジニア、教師、統治機関、行政機関など）を含むすべてのグループの人々、さらには一般の男性にも役立つ幅広い機能を提供します。

重要な利点

5Gテクノロジーにはいくつかの利点があり、いくつかの利点は上記のエリクソンの画像に示されています。その他の多くの利点は以下に説明されています。

高解像度および双方向の大帯域幅シェーピング。
すべてのネットワークを1つのプラットフォームに集めるテクノロジー。
より効果的かつ効率的。
迅速な行動のための加入者監視ツールを容易にする技術。
ほとんどの場合、60,000を超える接続をサポートする巨大なブロードキャストデータ（ギガビット）を提供します。
前世代で簡単に管理できます。
異種サービス（プライベートネットワークを含む）をサポートするための技術的なサウンド。
世界中で均一で中断のない一貫した接続を提供することが可能です。

一般の人々のためのいくつかの他の利点
他の人と話しているときに天気や場所を知ることができるなど、並列の複数のサービス。
ハンドセットでPCを制御できます。
教育が容易になります-世界のどこに座っている学生もクラスに参加できます。
医療はより簡単で質素になります-医師は世界の遠隔地にいる患者を治療することができます。
監視が容易になります-政府機関と調査オファーは、世界のあらゆる場所を監視できます。犯罪率を下げることが可能です。
宇宙、銀河、惑星の可視化が可能になります。
行方不明者を見つけて検索することができます。
津波や地震など、起こりうる自然災害をより早く発見できます。

5Gテクノロジーのデメリット

5Gテクノロジーは、すべての無線信号の問題とモバイル世界の困難を解決するために研究および概念化されていますが、セキュリティ上の理由とほとんどの地理的地域での技術進歩の欠如のために、次の欠点があります。

技術はまだ進行中であり、その実行可能性に関する研究が進行中です。
この技術が主張している速度は、世界のほとんどの地域での無能な技術サポートのために、達成するのが難しいようです（将来的にはそうなるかもしれません）。

古いデバイスの多くは5Gに対応していないため、すべてを新しいデバイスと交換する必要があります。これは高額な取引です。
インフラストラクチャの開発には高いコストが必要です。
セキュリティとプライバシーの問題はまだ解決されていません。

課題は、新しい開発の本質的な部分です。したがって、すべてのテクノロジーと同様に、5Gにも対処すべき大きな課題があります。過去、つまり無線技術の開発を見ると、非常に急速な成長が見られます。1Gから5Gまで、この旅はたった40年しか経っていません（1980年代の1Gと2020年代の5Gを考慮）。ただし、この旅で私たちが観察した一般的な課題は、インフラストラクチャ、調査方法、およびコストの不足です。

それでも、2Gおよび3Gテクノロジーを使用している国は数十あり、4Gについてさえ知らないので、そのような状況では、誰もが頭に浮かぶ最も重要な質問は次のとおりです。

How far will 5G be viable?
Will it be the technology of some of the developed countries or developing countries will also get benefit of this?

これらの質問を理解するために、5Gの課題は次の2つの見出しに分類されます-

技術的課題
一般的な課題

技術的課題

Inter-cell Interference−これは解決する必要のある主要な技術的問題の1つです。従来のマクロセルと同時のスモールセルのサイズにはばらつきがあり、干渉が発生します。

Efficient Medium Access Control−アクセスポイントとユーザー端末の高密度展開が必要な状況では、ユーザースループットが低くなり、遅延が大きくなり、ホットスポットがセルラーテクノロジーに対応して高スループットを提供できなくなります。テクノロジーを最適化するには、適切に調査する必要があります。
Traffic Management −セルラーネットワークの従来の人から人へのトラフィックと比較して、セル内の多数のマシンツーマシン（M2M）デバイスは、深刻なシステムの課題、つまり無線アクセスネットワーク（RAN）の課題を引き起こし、過負荷と輻輳を引き起こす可能性があります。

一般的な課題

Multiple Services−他の無線信号サービスとは異なり、5Gには、さまざまな地理的地域で動作する異種ネットワーク、テクノロジー、およびデバイスにサービスを提供するという大きなタスクがあります。したがって、課題は、人々の高い期待に応えるために、動的で、普遍的で、ユーザー中心の、データが豊富なワイヤレスサービスを提供するための標準化です。

Infrastructure −研究者は、5Gサービスの標準化と適用という技術的課題に直面しています。
Communication, Navigation, & Sensing−これらのサービスは、信号が送信される無線スペクトルの可用性に大きく依存します。5Gテクノロジーは、さまざまな異なるソースからの膨大な量のデータを処理するための強力な計算能力を備えていますが、より大規模なインフラストラクチャのサポートが必要です。
Security and Privacy−これは、5Gが個人データの保護を確保するために必要な最も重要な課題の1つです。5Gは、信頼、プライバシー、サイバーセキュリティなど、世界中で拡大しているセキュリティの脅威に関連する不確実性を定義する必要があります。
Legislation of Cyberlaw−サイバー犯罪やその他の詐欺も、高速でユビキタスな5Gテクノロジーによって増加する可能性があります。したがって、サイバー法の立法も不可欠な問題であり、その大部分は本質的に政府および政治（国内および国際的な問題）です。

5Gの革新、実装、実行可能性、およびセキュリティの懸念について、技術者、研究者、学者、ベンダー、オペレーター、および政府の間で、世界中でいくつかの調査と議論が行われています。

提案されているように、超高速インターネットサービスからスムーズなユビキタスサービスまで、複数の高度な機能を搭載した5Gは、多くの問題を解決します。ただし、問題は、以前のテクノロジー（4Gおよび3G）がまだ処理中であり、多くの部分でまだ開始されていない状況です。5Gの将来はどうなるでしょうか？

^第5世代のテクノロジーは、最新のモバイルオペレーティングシステム内で、信じられないほど優れたデータ機能、妨げられない通話量、および測定不可能なデータブロードキャストを提供するように設計されています。したがって、それはよりインテリジェントなテクノロジーであり、世界全体を無制限に相互接続します。同様に、私たちの世界は、情報、コミュニケーション、エンターテインメントに普遍的かつ途切れることなくアクセスでき、私たちの生活に新しい次元を開き、私たちのライフスタイルを有意義に変えるでしょう。

さらに、政府や規制当局は、このテクノロジーを優れたガバナンスの機会として利用し、より健康的な環境を作り出すことができます。これにより、次世代テクノロジーである5Gへの継続的な投資が確実に促進されます。