エンジニアが利用できる接続オプションは何ですか?
ワイヤレス デバイスの開発に関しては、エンジニアはさまざまな通信テクノロジを利用できます。ただし、アプリケーションに適したテクノロジを選択することは開発の重要な段階であり、間違った選択をすると、設計を破棄して最初からやり直す必要が生じる可能性があります。
ワイヤレス テクノロジには3つの主な特性がありますが、そのうち最適化できるのは2つだけです。これらの特性は、帯域幅 (1秒あたりに送信できるデータの量)、エネルギー、範囲です。広帯域幅で長距離を延長できる無線技術には間違いなく大量の電力が必要になりますが、長距離で低エネルギーのソリューションでは大量の情報を送信することはできません。
エネルギー消費が設計上の最大の懸念事項である場合、エンジニアは LoRaWAN、Bluetooth、またはUWBを検討する選択肢があります。LoRaWANには、長距離 (調子が良い日には15 km以上) で動作できるという利点もあります。Bluetoothはスマートフォンを含むさまざまなデバイスで動作し、UWBはデバイス間の正確な位置特定が可能です。
帯域幅が設計において最も重要な要素である場合、エンジニアはWi-Fiとセルラーを検討できます。これらはどちらもインターネット アクセスを考慮して設計されているからです。Wi-Fiは携帯電話よりも狭い範囲で動作します (アクセス ポイントとデバイスの間に障害物がなく、晴れた日であれば最大100メートル) が、その代わりに消費電力は少なくなります。ただし、セルラーでは、長い再接続時間なしに異なるアクセス ポイント間をローミングできますが、高帯域幅と長距離には電力消費の増加という代償が伴います。
範囲を最大限にしたい場合、信頼できる選択肢はセルラーかLoRaWANのどちらか2つだけです。この選択は、帯域幅とエネルギーのどちらが最も重要かを判断することで簡単に簡素化できます。エネルギー消費が帯域幅よりも重要な場合は、LoRaWANが論理的な選択であり、セルラーの場合はその逆になります。
6Gは何を提供しますか?
6Gは、現在も活発に開発が進められている新興の携帯電話技術であり、現在のところ、将来のネットワークを示すデバイスやデモンストレーションは存在しません。さらに、6Gについては、標準規格がまだ決定されていないため、具体的な数値はどの団体からもまだ公表されていません (5Gはまだ世界中で展開中です)。
しかし、それは6Gに関する研究が存在しないという意味ではなく、6Gが何をもたらすかについて推測することができないという意味でもありません。さらに、通信会社や研究者らはすでに6Gで何が見つかるかについて声明を出しており、これらすべてを組み合わせることで、6Gが何を実現するかについての基本的な考えが得られます。
6Gに関して述べられた最も印象的な発言は、6Gが初の統合ネットワークとなる予定であるということです。つまり、6Gは携帯電話だけでなく、家庭用デバイス、スマート シティ、IoT、IIoTも考慮して設計されることになります。この統合ネットワークでは、個人が独自のインターネット アクセス ポイントを持つ必要はなく、代わりに視界内のすべての家庭のすべての部屋をカバーできる携帯電話基地局に依存します。現在の携帯電話ネットワークと同様に、接続するアクセス ポイントは近隣のアクセス ポイントと同じになります。
どのような無線スペクトルが使用されるかに関しては、6G信号をマイクロ波と赤外線の間に位置付けるテラヘルツ周波数について多くの議論があります。研究者らはすでに、1秒間に1 TBのデータを1 km以上転送できるテラヘルツチップを実証しており、他の研究者らは206 Gbpsのテラヘルツデータ伝送を実証している。
6Gがこのような速度で動作し、家庭内のデバイスにサービスを提供できる場合、デバイス間の干渉を防ぐ強力なビームフォーミング機能も備わっている可能性があります。さらに、家庭用デバイスの主なインターネット接続として6Gを使用する場合は、低遅延と高度なデバイス サポートも必要になります。
6Gと5Gを比較するとどうなりますか?
6Gに関する詳細は現時点でも極めて曖昧であるため、将来のネットワークを 5G と比較するのは時期尚早です。しかし、6Gについてわかっていること、そしてそれが間違いなく5Gよりも改善される点に注目すると、両者を比較する際にいくつかの仮定を立てることができます。
2つのネットワーク技術の最大の違いは、テラヘルツ周波数の使用による速度の向上です。5Gの最大速度は10 Gbpsで、これは4Gの速度の10倍から100倍に相当します。この数値の100倍は1 Tbpsであることを考えると納得できます。したがって現実的には、6Gの接続速度は50 Gbpsから200 Gbpsになると予想されます。これを超える速度は技術的に実現不可能である可能性があり、平均的な5Gユーザーが体験する速度は約100 Mbpsであり、これは理論上の最大値よりも大幅に低いことに留意してください。
2番目に目立つ大きな違いは、6Gでは5Gよりもはるかに多くのデバイスがサポートされることです。実際、6Gの帯域幅の増加は、5Gよりも速度が向上するのではなく、数千の同時接続をサポートすることになると思われます。たとえば、6Gタワーが1 Tbps用に設計されている場合、ダウンロード速度がすべて100 Mbpsである10,000台を超えるデバイスを同時にサポートできる可能性があります (ほとんどのアプリケーションではこれで十分です)。
この帯域幅の増加は接続遅延の低減にもつながり、これは車両とあらゆるものをつなぐ将来のアプリケーションにとって不可欠となります。遅延が短縮されることで、ネットワーク上のデバイスは最小限の遅延で相互に通信できるようになり、ウェアラブル電子機器が近くの車両に位置を報告できるようになります。このようなシステムにより、道路状況や車載センサーに関係なく、歩行者を検知するとインテリジェントな車両制御システムが自動的にブレーキをかけることが可能になる。
6Gにより他のすべてのネットワーク技術が不要になるのでしょうか?
この質問に対する簡潔な答えは「いいえ」です。これは、将来のネットワークには高いエネルギー要件が必要になる可能性が高いためです。もちろん、ネットワーク オペレーターがエネルギー削減に重点を置いたセカンダリ セルラー ネットワーク (6GのIoTバージョンなど) を同時に構築することは十分に可能ですが、その場合でも、BluetoothやUWBなどの他のテクノロジの方が適しているアプリケーションは数多くあります。
さらに、LoRaWANなどのテクノロジーは、最小限のエネルギーで非常に長い範囲をカバーするため、遠隔地のIoTアプリケーション (農場や森林など) では特に有利です。わずか数バイトの情報しか伝送する必要のない、数マイル先まで届く433 MHz信号には、6Gタワーをどれだけ構築しても太刀打ちできません。
数メートル以上離れた場所から接続するデバイスにとっては、Bluetoothは依然として重要であり、その一般的な例としてはワイヤレス ヘッドフォンが挙げられます。Bluetoothは低エネルギーで範囲が狭いため、より大規模なネットワーク (Wi-Fiや携帯電話など) に干渉せず、Bluetoothを使用すると他のネットワークの全体的な使用量を抑えることができます。
最後に、Wi-Fiを使用してプライベート ネットワークを作成すると、ユーザーはローカル トラフィックを制御し、インターネット接続にアクセスできるユーザーを確認し、ネットワーク内でのみアクセス可能な内部サービス (ローカル クラウド サーバーやNASなど) を作成できます。
エンジニアは5Gに取り組むべきでしょうか?
6Gが将来の統合ネットワークになるとしたら、IoTやスマート シティ プロジェクトで5Gにこだわる価値はあるのだろうかと疑問に思う人もいるかもしれません。この質問に対する答えは、明らかに「はい」です。
まず、6Gは早くても2030年までは実現しないと予想されています。2028年をリリース予定としている企業もありますが、4Gに比べて多くの改良が加えられているため、5Gは今後も長期間運用され続ける可能性が高いでしょう。そのため、6Gを念頭に置いたIoTプロジェクトの開発を待つと、非常に長い待ち時間が発生しますが、その時間はすべて、ハードウェアを設計し、セルラー ネットワークがそのようなアプリケーションに使用できることを証明することで有効活用できます。
第二に、5Gネットワークを活用することで、携帯電話事業者は、エンジニアをサポートする将来の6G仕様に追加を加えながら、この分野への投資を継続することが奨励されます。ネットワーク事業者が自社のネットワークを使用しているのが携帯電話デバイスのみであると認識した場合、6Gは、6Gから大きな恩恵を受ける可能性があるIoTやIIoTなどの新興市場ではなく、モバイル デバイス メーカーのみに向けられる可能性があります。
6Gは、特定の種類のデバイスを対象としない初のネットワークになる可能性を秘めており、サポートする高速性とデバイス数が多いことで、大規模ネットワークの新しい時代を切り開く可能性があります。しかし、エンジニアがセルラーネットワークをIoTでどのように使用できるかを実証する5Gプロジェクトを開発しない限り、セルラー事業者はIoTを念頭に置いて6Gを追求しない可能性があります。