5G が登場！4G LTE 3Gの違いとは？

2022年4月11日専門用語集

通信システムは日々進化しており、一番新しい回線として5Gが登場しました。5Gによって高速な通信が可能となり、通信インフラとして大きな技術革新がもたらされると期待されています。5Gの前には、4G/LTE/3Gなどの通信回線がありました。5Gはこれらの通信回線とどう異なるのでしょうか。本記事では、通信回線の種類やそれぞれの概要、5Gによって実現できることなどをご紹介します。

1. 5Gは今までの通信とどう違う？
2. 通信回線の種類
3. 5Gで実現できること
4. 通信回線の歴史を知ろう

5Gは今までの通信とどう違う？

5Gは「5th Generation」の略称です。主に携帯電話などで使用する、次世代通信規格の5世代目を指します。第5世代移動通信システムといわれることもあります。「高速大容量」「高信頼・低遅延通信」「多数同時接続」の3つの特徴を持っています。このため、携帯型のデバイスからIoTまで幅広いニーズへの対応が期待されている技術です。

携帯電話やスマートフォンなどの通信を支えているモバイルネットワークは、第1世代と呼ばれる1Gから第4世代と呼ばれる4Gまでありました。1～2Gまでの技術は、いつでもどこでも通話することを可能にしました。3Gでは聞き取りやすい音質と写真付きメールの送受信が可能になりました。またインターネットで音楽などをダウンロードすることができるようになったのです。コミュニケーションの幅が広がると共に、携帯電話にエンターテイメント要素を追加することに成功しました。

4Gは3Gよりもさらに通信速度が高速になりました。さらにスマートフォンが登場したことで、音楽や動画の視聴、インターネットショッピングなど、さまざまなことを手元で行うことが可能になったのです。

4Gまでの進化は、既存のサービスをスマートフォンなどのモバイルデバイスで利用できるようになりました。5Gは、これまで利用していなかったサービスもモバイルデバイスで提供するという時代に変わっていくと考えられています。そのため、これまでの想定を大きく超えるものが、要求されるようになりました。

通信回線の種類

通信回線の種類はさまざまなものがありますが、それぞれどんな特徴があるのでしょうか。ここでは、5G、4G、LTE、3G回線のそれぞれの特徴についてご紹介します。

5G

5Gは、ミリ波、sub6、NR化の3種類の周波数を活かした大容量・高速通信を可能にする技術です。

・ミリ波

ミリ波は、28GHz帯の周波数です。400MHzの帯域幅で、高速かつ大容量通信が可能とされています。

・sub6

3.7/4GHz帯の周波数です。それぞれが100MHzの帯域幅で、高速かつ大容量通信ができるとされています。

・NR化

4G LTEの周波数です。NR規格を適用することで、5Gに利用可能です。すでにある基地局の設備を活用することで、より早い5Gエリア化が期待できます。

通信回線は、利用する周波数の帯域幅が広いほど通信速度が上がるとされています。帯域幅が広いほど混雑しにくいため、高速で大容量の通信エリアを作れます。ただし、3.7GH以上の高い周波数は遠くまで飛ばしにくいとされているため、通信エリアを確保するためには多くの基地局が必要です。そこで日本の大手キャリアは、日本全国を広くカバーしている4G周波数にNR規格を適用することによって、5Gのエリアを早期に拡大させようとしています。

5Gでは4Gと比較すると、通信速度が約20倍、遅延は約10分の1、同時接続数は約10倍になるとされています。

4G

4Gは第3世代である3Gをさらに高速化した方式です。4Gはさまざまな通信規格の総称です。2022年3月現在でも、5Gエリアがカバーしていない場所では4Gが利用されています。

4Gの下り速度は75Mbps～100Mbpsとなっており、3Gと比較するとかなり高速となっています。

LTE

LTEは「Long Term Evolution」の略称で、4Gの通信規格の一種です。もともとは3Gと4Gの中間的な通信規格として登場したもので、3.9Gとも呼ばれています。厳密には4GとLTEは違うものでしたが、国際電気通信連合がLTEを4Gと認定したため、一般的にはLTEが4Gとして認知されています。大手キャリアもLTEを4Gとして、独自の名称を付けて提供しています。

通信速度が大幅に向上したことから、スマートフォンで快適にインターネットが利用できるようになりました。さらに、スマホゲームや動画などの大容量コンテンツもストレスなく楽しめるようになったのです。

3G

3Gは2000年代に普及した通信回線です。2Gでは2.4kbps～28.8kbpsだった通信速度を384kbps～14Mbpsにまで向上させました。その結果、2Gよりも大容量のコンテンツを楽しめるようになったのです。音楽のダウンロードなどが可能になったのも、3Gの時代です。

また3Gは初めての国際標準移動通信システムでもあります。日本の携帯電話が海外で使用できるようになったのも、3Gの頃からです。3G回線に対応したスマートフォンが登場したことから、さらに高速で大容量の通信へのニーズが高まることとなりました。

5Gで実現できること

5Gは一般的に以下のようなことが実現できるようになると期待されています。

4K・8Kのライブ配信

5Gの高速かつ大容量通信を利用すれば、4Kや8Kなどの大容量コンテンツをスムーズに楽しむことが可能になるとされています。遠隔地にいても、まるでその場にいるかのようにライブ映像を楽しむことが可能になります。

特に8Kは高精細で大容量のため、これまでモバイル用の電波に乗せるのは難しいとされていました。しかし、5Gを利用すればスムーズなストリーミングが可能になるとされています。まだライブ配信は実現していませんが、今後の技術の発展により現地にいなくても、現地にいるかのような映像が楽しめることが期待されています。

スポーツ観戦の多角化

5Gはスポーツ観戦の楽しみ方も変える可能性があると考えられています。例えば、試合中に選手についての情報をリアルタイムで表示できるようになる可能性があります。また大容量の試合映像も遅延が限りなく短くなるため、ライブ感を大事にしたい人にとっては朗報といえるでしょう。

またAR（拡張現実）やVR（仮想現実）などの技術を5Gと組み合わせることで、よりスポーツ観戦を多角化する試みも考えられています。例えばARによって、まるで目の前で試合が行われているかのような体験ができるようになるかもしれません。また通常のテレビ放送では、試合が映し出されるアングルはほぼ一つのみでした。これも視聴者がそれぞれ好きなアングルを選べるようになれば、好きな選手だけを見たり、全体を俯瞰して見たりなど多彩な楽しみ方ができるようになるでしょう。

遠隔技術の活用

5Gが普及すれば遠隔技術の活用にもつながるとされています。例えば、遠隔医療です。5Gは高速・大容量通信かつ低遅延のため、遠隔医療の可能性をさらに広げることが可能になります。遠隔医療がさらに広がれば、地方の医師不足解消が期待できます。医療に関する都市部と地方の格差も、5Gによって小さくすることができるでしょう。またネットワーク経由でコントロールできる医療機器を使えば、遠隔地にいる医師でも詳細な診療や処置を行うことが可能になると考えられています。

また建設業界においても、5G技術の活用が期待されています。建機の遠隔操作は5G以前から存在していましたが、4Gではタイムラグが問題となっていました。タイムラグがあると、オペレーターの動きが実際の建機に反映されず、建物の損壊につながる可能性があったのです。5Gが導入されれば、こうしたタイムラグが少なくなるため、問題なく建機の操縦が可能になります。例えば操作に慣れたオペレーターが本社に集まり、そこからモニターと遠隔操作によって地方の機械を操作できれば、移動の手間を省くことができるでしょう。

また高所や災害現場などに直接赴かなくても機械の操作が可能となるため、オペレーターの安全も確保できます。生産性向上やコスト削減につながるだけでなく、技術者を一か所に集めることで、次世代へ向けて教育しやすくなるのもメリットといえるでしょう。

自動運転の推進

5Gによって車の自動運転が普及することも期待されています。ネットワークに接続して走行する車が増えると、それだけ大容量の通信が必要になります。5Gを使うことで、互いに通信をしながらも車間距離を適正に保ち、安全に走行することが期待されています。

例えば、ブレーキやアクセルなどの操作を周囲の車に遅延なく伝えられるようになれば、衝突を回避することができるようになるでしょう。自動運転の車が問題なく走行でき、事故が減るとなれば、今後自動運転の車の増加はますます期待されるでしょう。

働き方改革の推進

5Gの普及によって働き方改革の推進も期待されています。まずテレワークの普及が進むことが考えられます。新型コロナウイルスなどの影響もあり、テレワークを導入する企業が増えました。5Gによって遅延のない高速通信がどこでも利用できるようになれば、職場まで出勤する必要がなくなります。そのため、移動や時間などのコストを削減でき、企業は多様な働き方を社員に提供できるようになるでしょう。