はじめに: エリクソンの調査によると、2020年までに世界の人口の15% が新しい5Gモバイル規格を使用し、5G加入者数は2022年に5億人を突破する見込みです。また、今後6年間で毎日100万人を超える新しいモバイル ブロードバンド加入者が追加され、2022年末までに26億人の加入者が追加されると予測されています。
これらの数字は、特にこの調査にモノのインターネット（IoT）やコネクテッドカーが含まれていないことを考慮すると、5Gの市場潜在力の驚異を示唆している。しかし、彼らは5Gデバイスの主要なターゲットグループです。結局のところ、新しい標準は、モバイル通信に「マシン」を最適に統合するという目標を初めて追求しているのです。したがって、5Gは通信部門だけの問題ではなく、他の産業部門にとっても問題となります。たとえば自動車業界では、自動運転のためのコネクテッドカーなどの将来のビジョンを可能な限り最善の方法で実現する手段と捉えています。これは、5Gガイドラインの標準化からコネクテッドカーのセキュリティ機能の実装、アンテナの調整などの課題に至るまで、数多くの障害を克服する必要がある作業です。このホワイト ペーパーでは、5G実装に関するこれらの疑問を取り上げ、強力な5Gアンテナの開発に関連する課題を取り上げ、コネクテッド カーにおけるセキュリティ標準の導入について説明します。最後に、5Gがコネクテッドカーと経済にもたらす可能性について説明します。
図の注記: IoT接続と固定無線アクセス (FWA) サブスクリプションは上記のグラフには含まれていません。
図2 – 技術別のモバイル加入者数（10億）
出典: https://www.ericsson.com/en/mobility-report
専門家は現在、次の3つの応用分野で5Gに大きな可能性を見出しています。
最初の応用分野は消費者部門（拡張モバイルブロードバンド - eMBB）に関するもので、トラフィックの増加とネットワークの消費電力の低減により、ネットワーク損失なしに多数のデバイスを同時に使用できるようになることが期待されています。これにより、 主に ユーザーの利便性とエクスペリエンス品質 (QoE) が向上します。たとえば、コンサートやスポーツイベントなど、大勢の人が集まり、多数の個人用デバイスが同時に使用される場合、ネットワーク容量はこれらの集中した人数に対応できるものでなければなりません。
2番目のアプリケーション領域は、大規模マシン型通信 (mMTC) です。これは、IoTの一部としてあらゆる種類のデバイスのネットワーク化に関連して特に重要になりつつある問題です。目標は、1平方キロメートルあたり最大100万台の接続デバイスの通信を可能にすることです。
しかし、自動車業界の5Gの関心を特に引き起こしたのは、信頼性の高い接続と短い伝送時間を保証する超信頼性低遅延 (URLL) という3番目の潜在的なアプリケーションです。これは自動運転車技術の進歩に不可欠です。
5Gはモバイル通信における機械と車の統合を最適化するため、複数の関係者が5G標準の定義に関与しています。通信業界の大手企業がUMTSやLTEなどの既存の標準を定義したのに対し、5Gでは新しい企業が参入しています。この目的のために、自動車業界は5G標準化の要件を定義する機関である5GAAを設立しました。道路交通などにおいて、異なるメーカーのデバイス間で効率的な通信を可能にするためには、共通の定義が重要です。
出典: Sandeep Chennakeshu著「自動車向けサイバーセキュリティ: BlackBerryの7つの柱の推奨事項」
全方向性アンテナと信号強度に関する課題
自動車業界は5Gの将来について非常に楽観的ですが、この技術を実装するにはまだ解決すべき細かい点が数多くあります。課題の1つは、アンテナ技術に関してモバイル通信を統合し、「スマート アンテナ」を作成することです。現在、信号は、車両の屋根にあるアンテナから、多くの場合は運転席にある車載電子機器にケーブル接続を介して送信されます。より広い帯域幅の必要性から、5Gでは6 GHzから最大100 GHzまでのより広い動作周波数範囲が検討されますが、ケーブル経由でアンテナから電子機器に信号を送信すると、大きな損失が発生します。 つまり、電子機器、つまり信号処理は、アンテナの近く、つまり屋根の真下またはアンテナ内に配置する必要があります。 この場合の問題点は、電子機器が変動する気象条件にさらされることです。屋根の下やアンテナ自体の高温と温度変動は、電子機器の性能と動作寿命に大きな悪影響を及ぼします。このような条件下で電子機器とアンテナを組み合わせることができるメーカーはごくわずかです。
さらに、周波数範囲が現在の6 GHzから100 GHzに拡大すると、電波減衰が増加し、より短い距離でしか信号を受信できなくなります。その結果、全方向性アンテナでは信号が受信できなくなるか、限られた範囲でしか受信できなくなるという問題が発生します。アンテナを正確に配置することで距離を伸ばすことはできますが、デバイスに多数のアンテナを取り付ける必要があります。その結果、送信機の方向にあるアンテナしか使用できなくなります。路側ユニットには、通過する車の装置に信号を送信するために指向性アンテナも装備されている必要があります。一部のアンテナメーカーと自動車メーカーはすでにこの問題を解決するために協力している。
コネクテッドカーにおける5Gの未来
5Gはまもなく現在のモバイル標準LTEに取って代わります。専門家は、2020年までに世界中の道路を走るネットワーク化された自動車とトラックの数は2億5,000万台に達し、2025年にはすべての新車がIoTに接続されると予測しています。コネクテッド カーの未来像は手の届くところにあるようです。それが実現するまで、自動車メーカーは、安全性とセキュリティに関連するすべてのセンサーを車自体に搭載し、ネットワークなしで自律的に動作し、ワイヤレス接続に頼る必要がないようにすることに大きな重点を置いています。無線接続で動作する機能を活用し、ドライバーの利便性を高めます。たとえば、ワイヤレスネットワークを通じて、前方の事故による交通渋滞を車に知らせ、不要な待ち時間を避けるために代替ルートを自主的に選択することができます。2022年以降、道路を走るすべての車が一気に「スマート」になるわけではありませんが、新しいモバイル標準の導入に関するこれまでの経験から、モバイル通信がIoTの一部として将来のビジョンの実現手段としてますます機能する新しい時代の幕開けが期待できます。
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