誰でもわかる5Gの基礎のはなし〜各キャリアの基地数と投資額を徹底比較!〜

こんにちは、Yotchanです。

一部エリアで展開され始めた5G。

なんとなく「速い」ということしかわからなかったので素人ながら調べてみたので共有したいと思います。

5Gとは

5Gは最近各社よりプランの発表があった次世代高速通信。

対象エリアがあまりにも狭いため本格稼働というわけではなくあくまでも一部運用開始の扱い。

https://www.nttdocomo.co.jp/area/5g/?icid=CRP_AREA_technology_to_CRP_AREA_5g

大容量を実現する新周波数帯

5Gの周波数は4G(LTE)の帯域幅よりもさらに広い帯域幅なため、同時にたくさんのデータを送受信できる。

https://www.nttdocomo.co.jp/area/5g/?icid=CRP_AREA_technology_to_CRP_AREA_5g

docomoのHPより上記資料を抜粋しました。

現在主流となっている4Gは2GHz帯のようですね。

それに対して5Gは3.7GHz、4.5GHz、28GHzの3つの帯域で構成されています。

よくわかりませんが5Gでは使用可能な電波の帯域が4Gよりも多そうですね。

https://biz.kddi.com/column/d0252/network_reinforcement/

帯域の広さは道路の広さ。

4Gよりも帯域の広い5Gだからこそ従来よりも高速かつ大容量の通信を実現しています。

WiMAX 2+は2.5GHz帯=Band41という周波数帯を使用しています。従来のLTEでは2GHz帯や800MHz帯が利用されていましたが、WiMAX 2+は高周波数となっているため、より高速な通信が可能となりました。

https://dream.jp/mb/tips_m/wifi20.html

余談ですが、WiMaxは2.5GHz帯を利用しているようです。

4Gと5Gの間の周波数帯になりますね。

まとめると通信速度は5G>WiMax>4Gという順になります。

ここでWiMaxユーザーとして一つ気になることが出てきました。

それは5Gの屋内での利用の安定性です。

電波は高周波数になるほど直進性が強くなり、障害物に弱くなる性質があります。

そのため、4Gよりも高周波数のWiMax2+回線は屋内での環境にかなり弱いことが欠点でした。

ピンポイントエリア判定○の我が家でもモバイルルーターW06では電波をほとんどつかみません。

つまり、WiMaxですら屋内での通信に難があるのだからより高周波数の5Gはもっと繋がらないのでは・・・という懸念。

この点に関して調べているとさらに深みにはまっていきました・・・。

Sub6とミリ波

5Gは二種類に分類されている周波数帯を利用して運用されていくことになります。

それがSub6とミリ波です。

何が違うんだ・・・。

Sub6

Sub6は3.6~6.0GHz帯に属する周波数帯のことを指しています。

5Gの周波数帯でいうと3.7GHz帯と4.5GHz帯が当てはまります。

Sub6のメリットは4Gと周波数が近いことから既存の技術を流用しやすいため、実用化が早いということ。

その要となるのが、既存の4G周波数を5Gに転用する「DSS(ダイナミックスペクトラムシェアリング)」という技術です。

モバイルサービスプロバイダーの5G戦略の重要なカギとしてダイナミックスペクトラムシェアリング(DSS) が浮上しています。この分野でエリクソンは、現在4Gに使用されている帯域を用いて最小の総所有コスト(TCO)で5Gを立ち上げるソリューションを提供しており、これにより、立ち上げ後短期間での全国的な5Gカバレッジの実現が可能です。エリクソンのスペクトラムシェアリングを用いることで、既存LTEキャリアは簡単なソフトウエア・アップグレードで5G New Radio (NR)とLTEを同時運用できるようになります。

https://www.ericsson.com/ja/press-releases/2/2019/9/ericsson-spectrum-sharing

4Gの2GHz帯が5Gになる・・・?

いまいち意味がわかりません。。。

https://ja.wikipedia.org/wiki/携帯電話の周波数帯

そこで改めて4Gを調べてみるとなるほど、理解できました。

4Gは2GHz帯と大まかに言ってもその実さまざまな周波数帯が利用されています。

ガジェットオタクであれば一度は聞いたことのある「バンド〇〇」のことですね。

700〜900MHz帯は所謂「プラチナバンド」で室内での通信の安定性を高めるためにあえて採用されている周波数帯。

周波数が高ければ高いほど直進性が強く障害物に弱いというお話をしたことを覚えていますか?

室内での通信を安定させるためにプラチナバンドへの対応は必須です。

また、各バンドにおいても利用可能な周波数は割り当てられています。

700MHz帯ではdocomo , au , softbankがそれぞれ10MHzずつの利用を総務省に許可されているということになります。

こうみると楽天モバイルの貧弱さがよく理解できますね。

プラチナバンド非対応かつ他3キャリアと比較するとあまりにも少ない周波数帯です。

そりゃ繋がりません。

話を戻しましょう。

4Gを5Gに転用するDSS。

これは4Gに割り当てられている帯域の一部を5Gに割り当てることで5Gの帯域の増大を行うということ。

真っ先に転用されそうなのはSub6に最も近い3.5GHz帯のバンド42でしょうか。

https://www.nttdocomo.co.jp/area/5g/notice.html?icid=CRP_AREA_5g_txt01_to_CRP_AREA_5g_notice&dynaviid=case0009.dynavi

docomoの資料でいうと4Gと5Gが混在する状況はノンスタンドアローンというものになりそう。

DSSで5GエリアをカバーしているノンスタンドアローンからSub6 , ミリ波オンリーのスタンドアローンに移行する計画なんでしょう。

電波っていろいろあるんですね。

ミリ波

先述のSub6とは違う分類として扱われるミリ波。

ミリ波は30GHz~300GHzという従来のモバイルネットワークと比較して超高波数帯に属する電波です。

今回の5Gでは28GHz帯がミリ並にあたります。

28GHz帯は30GHz帯以下なのでミリ波ではないのでは?と思いましたが、どうも5G通信の方式では24.25GHz〜52.60GHz と定義されているようです。

https://ja.wikipedia.org/wiki/携帯電話の周波数帯

28GHz帯は他の周波数帯と比較して各キャリアに割り当てられている帯域がかなり多く設定されています。

帯域はSub6の4倍広い400MHzを各社がそれぞれ利用できるのでだいぶ広い!

もちろん、Sub6でも従来の4Gよりは十分に多いのですがミリ波はその他の帯域を束にしても敵わないぐらい高容量かつ高速な通信ができることを意味します。

この周波数帯付近では天文学ぐらいにしか利用されていないので干渉も少ないはず。

つまり、真の5GはSub6ではなくミリ波ということになります。

送信するデータの大容量化が可能であり、電波の直進性が高いが、降雨では電波の減衰が発生する。

https://ja.wikipedia.org/wiki/ミリ波

しかし、そんなミリ波にも欠点はあります。

それは周波数が高すぎて直進性や障害物に弱いことに加えて、大気中での減衰が発生すること。

また、従来の周波数帯とは大きく電波特性が異なるので技術的な問題もあります。

Sub6でまずは屋外の5Gの展開を拡大していき、電波の特性的に長距離を飛ばすことが難しいミリ波で屋内をカバーするといった方向になっていくのでしょう。

そういったこともあってXperia ProやGalaxy S20シリーズ以外はミリ波非対応のSub6のみでの5G対応となっているようです。

まだまだミリ波の恩恵を受けるには年月がかかりそうです。

各キャリアの5Gの割り当て

以上が5Gの基礎でした。

これでなんとなく皆さんも5Gとはどういったものか理解できたのではないかと思います。

次に見ていきたいのは各キャリアの電波の割り当てです。

https://www.soumu.go.jp/main_content/000633132.pdf

総務省によって決定された電波の割り当ての資料を紹介します。

ミリ波の割り当ては各キャリア同じですが、Sub6の割り当てはdocomoとauが他2キャリアよりも多い2倍の割り当てを認定されています。

つまり、docomoとauは他のキャリアよりも帯域が広い=キャパが大きい。

https://www.soumu.go.jp/main_content/000613735.pdf

また、基地局設置のための設備投資額は各キャリア間でかなり異なる結果に。

  1. dokomo:約7950億円
  2. au:約4667億円
  3. softbank:約2061億円
  4. 楽天モバイル:約1946億円

割り当て帯域が広いほど基地局の設置数は増えることになります。

そのため、docomo・auとソフトバンク・楽天の2極化の構図になっています。

その中でも一番ずば抜けて投資しているのはdocomo。

auの約1.7倍もの投資という本気度。

やはりこの2キャリアが5Gにおいては有力なようです。

4Gの時点でも上記2キャリアよりも通信の品質が良くないSoftbankの立ち位置は5Gでも変わらない予感。

楽天モバイルは論外ですね。

ただでさえ室内で繋がりにくい5G。

5Gが繋がらないエリアは既存の4Gでカバーせねばなりませんが、その4Gすらないのが楽天モバイルです。

各キャリアの基地局数

https://www.soumu.go.jp/main_content/000633132.pdf

各キャリアが2024年までに開設予定の5G特定基地局数です。

基地局の数で見るとauが最多で楽天モバイルが続きます。

しかし、これは屋内の基地局の数を含んでいない数字になるので最も設備投資額の高いdocomoはもしかしたら屋内への設置が多いのかもしれません。

屋外は既存の4GネットワークをDSSで5Gに切り替えることと新規Sub6で対応し、電波の入りにくい屋内に注力するのかもしれません。

5G基板展開率でも2024年時点ではdocomo,auがほぼほぼ完了しているにもかかわらずSoftbank , 楽天モバイルは約6割程度の進捗です。

この2社はやはり微妙かなぁ・・・。

まとめ

以上が5Gのまとめでした。

結論としては帯域と投資額の大きいdocomoとauの二択になりそうです。

すぐに展開が完了するわけでもないのですでに4Gの品質が高いこの2社は安心です。

ソフトバンクは4Gの段階でも他2社と比較すると屋内が弱いので(プラチナバンドの周波数の問題)、5Gへの投資額の少なさからも選択しないほうが良さそう。

楽天モバイルは論外ですね。

ミリ波の恩恵はまだまだ先になりそうですが気長に待つことにしましょう。

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