イネーブラとしての先進技術次世代ネットワークの真価

「超高速」の実現に向けた重要なポイントが高周波数帯域の活用であり、重要になるのは物理層からネットワーク層まで、「超低遅延」「多数同時接続」を実現するのがデバイス・基地局におけるプロトコルの刷新であり、より上位の階層を含めた検討が必要だ。

なぜ周波数が重要なのか？
無線、有線と言っても情報を伝えているのは結局は電磁波である。電磁波とは波長と振幅で定義される波動のことであり、我々が視覚情報として感知している、いわゆる可視光線はおおよそ400-800THz（テラヘルツ）までの範囲を指すが、移動体通信において用いられるのはより波長の長いGhz（ギガヘルツ）帯であり、これらもキャリア等によってその利用帯域が細かく分割されている。

電磁波の特徴として、振動数（周波数）とエネルギーの間には以下の関係性がある。

E = hν （hはプランク定数)

エネルギーと振動数が比例関係にあるということはすなわち、高い周波数を遠くに届かせるためにはより高い出力が必要になるということである。

一方で、通信の基本はこの電磁波の波形にデジタル信号をのせて（実際には変調と復調が行われるわけだが）情報伝達することである。すなわち、周波数が高ければ高いほど、同じ時間で多くの情報を伝えることができるということである。電磁波の伝播速度は光速であり、これ以上に早いものはない。電磁波の伝わる速度以外のパラメータで通信速度を高くすることが必要だ。すなわち、通信技術とは「より周波数の高い電磁波を遠くに届ける能力」「電磁波にデータを効率的に載せる能力」を追い求めるものなのだ。

「より周波数の高い電磁波を遠くに届ける能力」の恩恵が顕著なのが、広域Ethernetに代表される有線通信である。光ファイバーは極めて低い減衰率で電磁波を伝えることを可能にし、結果として数百THzクラスの電磁波が伝達されている。

これが無線通信になると、電磁波は空気中（および遮蔽物）を越えて伝達する必要があるため、周波数を高くするほど遠くに到達させることが困難になる。超高速通信を実現するためには、単純に周波数を高くすれば良いということではなく、無線の伝送距離が短くなるのに対応して基地局の数を増やす必要があるのである。

現時点で実証実験が多く行われているのは、LTE-Advancedと呼ばれる6GHz帯を活用したものであるが、研究レベルでは100GHz帯までを視野に入れた検証が行われている。

規格策定の現状
高い周波数帯が実現できても、基地局やデバイス側で情報を処理しきれなければ高速通信は実現できない。必然的にエッジコンピューティングを始めとした処理能力の非連続な飛躍は必須ではあるが、単純に研究室レベルの環境をそのまま構築すればよいという訳ではない。新たな通信インフラとして提供するためには技術開発と並行した標準化が必須である。すなわち、規格（=プロトコル）を検討する上で、広範囲にインフラとして提供可能なHW要件も同時に検討するということだ。

標準化にあたっては3GPPが各国の標準化団体を取りまとめる形で、主要各社が採用した実証実験の進捗や従来の規格との後方互換性を勘案した形で仕様の検討・策定を進めている。現在は各社が自社仕様の採用に向け、フィジビリティや実績のアピールに邁進している状況であるが、2019年12月のRelease 16をもって大枠の要求が確定する見通しであり、2020年度には具体的なインフラ敷設に向けた取り組みが始まると見られている。