5Gとは？
5Gは、第5世代移動通信システムであり、4Gネットワークに続く最も新しい通信テクノロジーです。遅延、容量、速度の改善をもたらす5Gテクノロジーは、幅広い市場で新たなビジネスモデルやユースケースを実現すると期待されています。最も影響を受けるのは通信事業で、彼らは新しい周波数帯とその結果生じるユースケースをサポートするため、及びその広大なネットワークインインフラストラクチャ構築するために例えば仮想化およびオープン無線アクセスネットワーク（vRAN、Open RAN）等を導入する必要性が生じています。
5G基地局データスループットの向上
自律走行車街路のナビゲーション
自律型ロボット倉庫での作業
外科手術遠隔で患者を手術
ドローン農作物の植え付け・収穫
図1：5Gネットワークのエッジにおける新たなサービス
ガートナーによると、自動車産業は5G IoT（モノのインターネット）ソリューションの最大の市場となり、2023年までに5G IoTエンドポイント全体の53%を占めると予想されています。また、都市やビルの運営・管理者が物理的なセキュリティを強化するために使用する5G対応屋外カメラの需要も大きいと予測しています。
5Gに関連するその他の市場分野としては、ロボットが製造作業を行ったり、倉庫で資材を運んだりするファクトリーオートメーションやロジスティクスが挙げられます。医療分野では、超低遅延の5Gネットワークが、地理的に異なる場所にいる医師や患者との遠隔共同手術をサポートするようになります。農業分野では、作物の植え付けや収穫を支援する自動トラクターやドローンなどのユースケースがあります。
これらは、新たな機会のほんの一例に過ぎません。急速な進化はすでに始まっています。
- 5Gインフラ市場は、2030年には958億8000万ドルに達すると予測されています（Grand View Research、2022年）
- 2025年までに全データの75%がエッジで、ほぼレイテンシフリーで計算されるようになります（Gartner, 2018）
- COVID-19は、通信事業者の5Gプロジェクトの70%以上の開発とデプロイを加速化しました（Wind River、2020年）
- 5Gのタワーは世界で既に700万基あり、この数字は増加傾向にあります（Operator Watch、2020年）
3つの課題
- サービスプロバイダーは加速を望んでおり、変革的なテクノロジーを求めています。
- 5Gネットワークは、数千のノードに分散されると言われています。この数は増える一方であり、複雑化は避けられません。
- サービスプロバイダーは、ボリューム、最適化、OpExコントロールの複雑さに対処する必要があります。
5Gのしくみ
簡単に言うと、5Gは無線ブロードバンド接続で送信されるデータを最大20ギガビット/秒のピーク速度で伝送することを可能にします（4Gのピーク速度は1ギガビット/秒）。この速度は、有線ネットワークの速度を上回り、5ミリ秒以下の遅延を実現します。これは、リアルタイムのフィードバックを必要とするアプリケーションに有益です。5Gでは、利用可能な帯域幅と高度なアンテナ技術により、無線ネットワーク上でより多くのデータを伝送することができます。
以前の世代の移動通信システム技術は接続性に重点を置いていましたが、5Gはクラウドからユーザに接続された体験を提供することで、その接続性を次のレベルに引き上げます。5Gネットワークは仮想化され、ソフトウェア主導型であり、クラウドテクノロジーを活用したものです。
産業用5Gユースケースの特徴と利点の例
| 特徴 | 利点 |
|---|---|
| 高速スループット | ユーザコミュニケーションの高度化に加え、ユーザ数、接続デバイス数、トラフィック需要に対応した大容量化 |
| 低レイテンシ | 時間制約のあるVoIPトラフィック、低遅延を必要とするアプリケーション、ストリーミングビデオの処理の高速化 |
| ハイモーションモビリティ | 高速で移動可能な移動手段へのユーザサポート |
| 高い信頼性 | 低遅延且つ高可用な、高い信頼性を持つ通信環境を最小2ノードで実現 |
| 高度な管理機能 | 通信事業者やキャリアによる運用コストの削減と管理性の向上 |
| 新しいスペクトラム | ミリ波帯の活用と無線キャリアアグリゲーション |
| 超低消費電力 | 10年以上のバッテリー寿命 |
| セキュリティの向上と拡張 | 仕様に組み込まれたセキュリティ |
類似なものとして、Verizonが提唱する5Gの8つの「通説」 が5Gの要件について良い洞察を行っています。
- スループット
- サービス
デプロイメント - モビリティ
- コネクテッド
デバイス
- エネルギー効率
- データ量
- レイテンシ
- 信頼性
5Gの課題を解決
Open RANは、3年間で最大30%の
TCO削減を可能にします。
—Analysys Mason, 2022
ウインドリバーは、5Gがもたらす課題に対応するために、数多くの取り組みを行っています。
複雑性の管理
多数の基地局を持つ複雑な分散型ネットワークでは、複雑な管理が必要です。5Gは4Gよりも短い波長を使用するため、4Gの場合よりも多くの基地局を配置する必要があり、ネットワーク管理はより複雑になります。さらに、必要に応じてサービスを動的に拡張する必要があります。
ネットワーク管理の簡素化を支援するWind River Studio Cloud Platformは、動的な拡張性（1ノードから複数ノード、エッジからコアまで）と、何千ものリモートシステムの管理に使用できる一元集中管理機能を提供します。このプラットフォームは、99.9999%（シックスナイン）のアップタイム保証をサポートする、高い信頼性とテレコムグレードを備えています。
レイテンシ、容量、時間確定性において高いレベルのパフォーマンスを提供
5G標準とテクノロジーは、5Gネットワークイインフラストラクチャが適切に設計されていれば、4Gよりもはるかに高い性能を実現します。Wind River Studioは、5Gの厳しい性能要求を満たすように設計されており、仮想無線アクセスネットワーク（vRAN）において超低遅延を実現します。これは、Voice over LTE（VoLTE）などのリアルタイムアプリケーションのサポートや未来の5Gサービスの実現に欠かせません。Yocto Project実装に基づくWind River Linuxは、時間確定性をもつ低遅延性能を実現するために慎重に調整されています。また、小さなコードフットプリントでユースケースに対応しています。小規模（単一デバイスなど）なデバイスから超大規模ネットワークインフラストラクチャ向けのネットワークアプライアンスにデプロイすることが可能です。
4Gから5Gへの移行
ネットワーク事業者は、4Gネットワークにおいてキャリアグレードのパフォーマンス、大規模なスケーラビリティ、迅速なサービスのインスタンス化を実現し、将来的には5Gネットワークの基盤を構築するネットワークソリューションを求めています。すでに既存の4Gネットワークや初期の5G展開の大部分に導入されている Wind River Linuxは、通信機器メーカー（TEM）やネットワーク事業者がスムーズかつコスト効率よく移行できるよう支援します。
ライフサイクル全体におけるセキュリティの確保
通信事業者は、ライフサイクル全体を通じてネットワークの安全性を確保する必要があります。ウインドリバーは、導入されたネットワークシステムを継続的に保護するため、共通脆弱性識別子（CVE）に対する脅威の緩和を継続的に提供します。ウインドリバーのセキュリティチームは、米国政府機関や国立標準技術研究所、米国コンピュータ緊急対応チームなどの組織からの特定のセキュリティ通知、公共および民間のセキュリティメーリングリスト、CVEデータベースなど、セキュリティ脆弱性を常に監視しています。.
運用コストと総所有コスト(TCO)の最小化
自社開発または商用のオペレーティングシステムをサポート、維持するための運用コストは、非常に高額になる可能性があります。ネットワークイインフラストラクチャの構築、デプロイ、保守のTCOを削減するため、Wind River StudioやWind River Linuxなどのウインドリバーのオープンソース製品は、以下を含むサポートされたソリューションを提供します。
- ユーザマニュアル一式、インストール、設定を含む商用ハードニングとパッケージング
- 通信事業者のネットワークインフラストラクチャのライフサイクルの長期サポート
- セキュリティ脆弱性の継続的な監視と修正
- 様々なアーキテクチャのLinuxボードサポートパッケージ(BSP)の拡張リストの提供
- レポーティングとOpenChain ConformanceによるIPコンプライアンス
- ユーザ固有の機能とサービスとの連携
5Gの利点
5Gはほとんどの業界に影響を与えるでしょう。5Gがもたらす利点：
- より広い帯域幅
- 低遅延
- 新しいテクノロジー（遠隔精密医療、コネクテッドカー、AR/VRなど）
- より高い周波数への対応
- モバイルワイヤレスインターネット機能の向上
- ローバンド、ミッドバンド、ミリ波帯で構成される5Gモバイルネットワークの可能性
各業界における課題とユースケース
- 通信・ネットワーク： サービスプロバイダは、低い周波数で動作する4Gネットワークと比べて、多くの基地局を持つ複雑で分散した5Gネットワークを管理するための高度なツールを必要としています。
- オートモーティブ： 自律走行車は、ナビゲーション、制御、 車両間通信に5Gネットワークが不可欠です。
- 製造： 工場では、製造作業や倉庫内の資材運搬に使用される移動ロボットをリアルタイムで閉ループ制御することができるようになります。
- 航空宇宙・防衛：海、空、宇宙の各システムがリアルタイムで連携し、行動までの時間を劇的に短縮し、安全性の向上を図ります。
- 医療： 超低遅延の5Gネットワークは、地理的に異なる場所にいる医師や患者との遠隔共同手術を支援します。
- 農業： 自動化された無人トラクタやドローンが作物の植え付けや収穫を支援することで、人件費を大幅に削減することができます。
6Gとは？
自律走行車は、安全なナビゲーション、制御、通信のために、
信頼性の高い5G、そして最終的には6Gを必要とします。
6Gは、5Gの未来のイテレーションとなります。これまで、すべてのネットワークの改良に共通するのは速度と帯域幅であり、それは6Gにも当てはまると予想されます。
6Gネットワークはより高い周波数で動作するため、その帯域幅とレイテンシーは5Gネットワークよりも大幅に高くなることが予想されます。
また、6Gインターネットのもう一つの大きな目標は、マイクロ秒単位の遅延の通信をサポートすることです。
ウインドリバーのアプローチ
Wind River Linux
オープンソースLinuxは、インテリジェントエッジ向け組込みソリューションの開発におけるデフォルトの環境です。Wind River Linuxは、業界最先端の組込みLinux開発プラットフォームを提供し、通信、航空宇宙・防衛、産業、医療、自動車などの分野におけるインテリジェントエッジデバイスの構築とサポートを支援する製品、ツール、ライフサイクルサービスを包括的に提供します。Wind River Linuxは、カスタマイズ可能でディターミニスティックな超低遅延を実現しているため、世界中のトップレベルの通信機器メーカーに選ばれているインフラストラクチャです。
Wind River Studio
Verizonの5Gエッジ
ネットワークはすでにWind River Studioで
稼働しており、
他のサービス
プロバイダーも追随
していくでしょう。
Wind River Studioは、セキュリティ、安全性、信頼性を必要とするミッションクリティカルなインテリジェントエッジシステムの開発、デプロイ、運用、サービスを行うための、初のクラウドネイティブプラットフォームです。分散エッジクラウドインフラストラクチャ管理を可能にする、商用グレードのKubernetesソリューションです。Wind River Studioの開発、セキュリティ、運用パイプラインの一元管理により、ミッションクリティカルなエッジデバイスをクラウドに接続し、製品やリリースを構築を可能にします。
- Wind River Studio Cloud Platform： 分散エッジ環境に最適化されたWind River Studioは、エッジクラウドインフラストラクチャ管理を可能にする商用グレードのKubernetesソリューションです。オープンソースのStarlingXプロジェクトをベースとし、Wind River Studioは分散ネットワークの構築と管理を効果的に行うために必要な機能を実現する、クラス最高のオープンソーステクノロジーを統合しています。
- Wind River Studio Analytics：データを収集、処理し、意思決定に役立つさまざまな情報を可視化することで、分散クラウドシステムの効率的な管理をサポートします。
- Wind River Studio Conductor： 地理的に分散した環境において、遠隔地にある何千ものエッジノードの完全なエンドツーエンドの自動化を実現します。