世界標準技術開発F2F会議

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「ミリ波」5Gの課題に効果歴然! 超スマート社会論、東工大・阪口教授、ミリ波5G誕生の背景東北大学加藤修三先生元東工大安藤真先生

2021-11-23 17:15:11 | 連絡

★「ミリ波」5Gの課題に効果歴然! 超スマート社会論、東工大・阪口教授、ミリ波5G誕生の背景東北大学加藤修三先生元東工大安藤真先生か(注1)>
(注1)世界標準短距離無線技術規格、IEEE 802.15 WPANTask Group 3c(TG3c)ミリ波代替PHY

★「世界標準技術規格開発・制定会合」IEEE-SAでもIEEE 802.11bdというV2X(Vehicle to X:クルマや歩行者、インフラ、ネットワークなどとの接続や相互連携を総称する技術)規格の標準化が始まっています。
車載用DSRC(Dedicated Short-Range Communications:専用短区間通信)であるIEEE 802.11pの後継で、基本となる5.9GHz帯(日本は760MHz帯)に加えて、ミリ波の60GHz帯か>
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「ミリ波5Gの課題に効果歴然」東工大・阪口教授の超スマート社会論
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阪口啓(さかぐち・けい)氏
1973年11月生まれ。48歳。2008年4月に東京工業大学大学院 理工学研究科 准教授、2012年4月に大阪大学大学院 工学研究科 准教授、2015年4月に東京工業大学 大学院 理工学研究科 准教授、2015年8月にフラウンホーファー・ハインリッヒ・ヘルツ通信技術研究所 研究主幹を経て、
2017年4月に東京工業大学工学院 教授に就任(現任)。超スマート社会卓越教育院 教育院長、超スマート社会推進コンソーシアム コーディネーターなども務める。博士(学術)
https://businessnetwork.jp/Detail/tabid/65/artid/8734/Default.aspx

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聞き手◎太田智晴(編集部) 2021.11.11

5G最大の特徴といえる「ミリ波」。その標準化に大きな役割を果たした阪口教授が、ミリ波5Gの課題を解決する「効果歴然」の策を提示した。これにより一気に加速すると期待されるミリ波5Gを活用したイノベーション。「超スマート社会は『コンセプト』から『事業』の段階へと移り始めている」と話す阪口教授に、5G/6G時代に起こる「大革命」の本質を聞いた。

――日本で5Gの商用サービスが始まり、1年半が経ちました。5Gの最大の特徴の1つであるミリ波5Gの実現に大きく寄与した阪口先生から、5Gの現状はどう見えていますか。

阪口 日本のキャリアと政府が、これほど早く28GHz帯を推進してくれるとは予想していないところがありましたので、期待以上に早く立ち上がったというのが私の印象です。
韓国は、世界に先駆けて5Gサービスを開始しましたが、2019年、2020年はミリ波に手を付けられませんでした。今、ようやく重い腰を上げようとしているところだと思います。
いち早くミリ波で5Gを始めたアメリカも、あれは「プレ5G」を用いたFWAのサービスであって、ミリ波を用いたアクセスサービスは本格的には実施していなかったと思います。
対して、日本は最初からミリ波を立ち上げたのですから立派です
――私などは「5G=ミリ波」という期待が強すぎたせいか、「なかなか整備が進まない」という印象も持っていたのですが、世界的に見ると日本は進んでいるのですね。
阪口 確かに東京オリンピック・パラリンピックが延期され、さらに無観客となったため、5Gの“見せどころ”はなくなってしまいました。私自身もそうですが、たくさんの方がいろいろ仕込んでいたのに、結局何もできませんでした。コロナが始まる前まで非常に順調に進んでいたのが、コロナの影響でほぼ全ストップのような状況になり、もう1回やり直しというのが現状です。
とはいえ、商用化、実用化という意味では、日本のキャリアは先頭を走っていると考えています
〇ミリ波5G誕生の背景
――今でこそミリ波は5Gに必須の要素と当たり前のように考えられていますが、5Gの議論が始まった当初はそうではありませんでした。阪口先生の提案が重要な契機となったわけですが、その経緯を聞かせてください。
阪口 もともとミリ波をアクセスネットワークに使うための研究は日本が先行していて、2000年くらいの段階で基本的な試作はできていました。特に引っ張っておられたのが東北大学の加藤修三先生で、ベンダーも研究開発を熱心に進めていました。ところが、そこにリーマンショックが起き、ミリ波の研究を続けられないという状況に直面します。
このとき、「ミリ波の研究の出口を見出さないと、ミリ波業界自体が沈んでしまう。たくさんの研究者が職を失ってしまう」と動かれた1人が、今も総務省の様々な委員会をリードされている元東工大の安藤真先生です。
安藤先生の依頼を受け、「セルラーをミリ波の出口にできないか」と取り組み始めたのが、私がミリ波の研究を開始するきっかけでした。

かつて、携帯電話には「ミリ波は絶対に入らない」と考えられてきました。私自身もミリ波の研究を始めるまでは、実は賛成ではありませんでした。5Gにミリ波を使うアイデアを私が2012年に発表すると、日本のキャリア全社が反対しました。
――阪口先生は2012年、ミリ波のスモールセルでデータプレーン、既存周波数のマクロセルで制御プレーンという、異なる周波数・セルを組み合わせるヘテロジニアスネットワークのコンセプトを考えだし、ミリ波にセルラーへの出口を開きます。5Gのベースアーキテクチャとして採用された考え方ですが、すぐに受け容れられたわけではなかったのですね。
阪口 それで「MiWEBA(Millimetre-Wave Evolution for Backhaul and Access)」という日欧連携のプロジェクトを2013年に立ち上げました。これ以前、ミリ波は5Gの有力候補には挙がっておらず、初めて「ミリ波で5Gを実現しましょう」と訴えたプロジェクトです。
ミリ波を採用することで1000倍という圧倒的なパフォーマンス向上を実現できることを理論的に証明したところ、インテルやファーウェイ、サムスンなど賛同してくれる機関が海外から現れ、「これはいけるから、まず国連に持って行こう」とサジェスチョンしてくれました。それで一緒に推進し、WRC-15(2015年世界無線通信会議)で、セルラーにミリ波を使うことがITU-R(国連の無線通信部門)で初めて承認されます。これが、私が行った一番大きな貢献だと思います。そしてWRC-19で5Gの周波数が正式決定して今に至るというのが、ミリ波5Gの歴史です。
〇中継局でどこでも10Gbps
――ミリ波5Gは今後、世の中にどんなインパクトを与えていきますか。
阪口 まずはミリ波の基地局を普及させることが重要です。
その普及策として、私が提唱しているのがアナログ中継局の導入です。基本的には一般的なアナログ中継局と同じですが、違うのはビームフォーミングの機能がある点で、「アクティブアナログ中継局」と呼んでいます。
――詳しく教えていただけますか。
阪口 例えば高層ビルが立ち並ぶエリアで、ミリ波の一番の欠点となるのはブロッキング(遮断)です。ミリ波は直進性が高いため、ビル陰などに入り、見通し外になると通信できません。
そこで中継局をビルの屋上などにたくさん設置し、シングルホップもしくはマルチホップでつないで複数の人工伝搬路を作ることでカバレッジを拡張し、ビームフォーミングで見通し外でも通信できるようにします
(図表 アクティブアナログ中継局によるミリ波の課題解決イメージ
)。すると、MIMOのストリーム数も向上させられますから、どこでも10Gbpsの大容量で通信できるようになります。この中継局の効果は歴然で、これによりミリ波の課題が解決し、ミリ波は一気に普及すると考えています。
すでに私の研究室に試作機がありますが、アクティブな反射板みたいなものですから小型で、消費電力もそれほど大きくなく、太陽光パネルだけでもおそらく動きます。基地局をすべての建物に置くことはほぼ不可能ですが、中継局であれば可能です。
――課題解決が着々と進んでいるのですね。ミリ波5Gにより、どんなユースケースが実現可能になりますか。
阪口 例えばモビリティ業界を見ると、自動車は今やセンサーの“お化け”になりつつあり、自動車1台が生み出す情報量は毎秒ギガ単位です。この情報をミリ波通信で共有することで生まれる価値はたくさんあります。
その1つが「協調認知」です。前方のクルマに遮蔽されて、横断歩道を渡っている歩行者が見えない――こんなときでも、前方のクルマや路側機の情報を共有することで死角の視界が得られ、交通システム全体の安全性が格段に向上します。
自動運転社会の実現に向けては、すべてのクルマが自動運転になるまでの過渡期をどう支えるかが重要です。そこで東工大では、
ARグラス
「Augmented Reality」の略で「拡張現実」、Air:エンリアル エアー、
ARグラスはVRにおけるヘッドマウントディスプレイのようなものです。グラス型のデバイスで周囲の環境や搭載されているセンサーが取得した空間情報を視界の中に表示する機能をもっています。そのほか、Google社が開発に関わるARグラスではキーワードを入力することで、検索エンジンを通じて意味や情報を収集することができますが、ユーザーのいる場所に最適化された検索結果が提示されるといったこともできるようです。
もしくはフロントガラスにARを表示することで、運転者が死角を透視可能にする研究も行っています。
ミリ波にはブロッキングがあるため、一定の閉域空間に電波を閉じ込められます。そのおかげで、例えば前方のクルマ同士と後方のクルマ同士で、同じ周波数を使って高速通信できます。
このようにミリ波はV2Xとの親和性が高いことから、3GPP Release 16/17で5G NRを用いたNR-V2Xの議論が行われています。
また、IEEEでもIEEE 802.11bdというV2X規格の標準化が始まっています。
車載用DSRCであるIEEE 802.11pの後継で、基本となる5.9GHz帯(日本は760MHz帯)に加えて、ミリ波の60GHz帯を用います。
――5Gと自動運転の関係について、5Gはあくまで「補助的な役割」という意見を耳にすることも少なくありません。しかし今のお話を聞くと、5Gが前提にも思えてきました。
阪口 「補助的」というのは、現状とその次の世代くらいまでです。その後はクルマの概念自体が変わり、コネクテッドを前提にしたモビリティ社会がやってきます。
昔から「自動運転でスキーに行けるようになったら研究をやめる」と公言していましたが、先日、「先生、もうすぐ研究をやめられそうですね」と学生に言われました(笑)。大きな変化がこの数年で目に見えてくると思います。
〇2世代で1つの大革命
――6Gの議論も活発になってきました。
阪口 6Gのスケジュールを考えるうえでは、WRCとオリンピックが大きなマイルストーンとなるでしょう。次のWRCがある2023年に6Gのビジョンや方向性が決まり、WRC-27で承認され、ロサンゼルスオリンピックのある2028年頃から6Gが始まると捉えています。
――6Gは、どんな姿になるでしょうか。
阪口 テラヘルツなどが6Gの特徴として挙げられますが、そうしたことはスケーラブルに予見できることであって、一番重要なのは「プラットフォーム」だと思っています。我々の言い方だと、「Super Smart Society」のサービスプラットフォームを実現するのが6Gです。
――日本語にすると「超スマート社会」。東工大は「超スマート社会推進コンソーシアム」を2018年に設立し、NTT、KDDI、ソフトバンク、楽天モバイルの大手キャリア4社をはじめ、多くの企業・団体が参画していますね。
阪口 「2 Generation = 1 Revolution」と言っているのですが、私は2世代の通信規格によって、1つの大きな革命が起こると考えています。3G/4Gで起きたのは、ケータイがサイバー空間につながり、任意の端末で任意のアプリが動作するようになる「スマートフォンサービスプラットフォーム」という革命でした。これを実現したのがグーグルとアップルで、だから彼らが今、覇者になっています。
これに対して5G/6G時代は、スマート農業やスマートモビリティ、スマートスカイ、スマートオーシャンなどを実現するためのプラットフォームが重要になります。別の言い方をすれば、CPS(サイバーフィジカルシステム)を実現するためのプラットフォームです。

①陸域、②海域、③空域、④宇宙域、⑤サイバー域、⑥電磁域
AI—空気妨害、CAS—クローズ エア サポート、EMS偵察:電磁スペクトル偵察、SOF—特殊作戦部隊、USMC—アメリカ海兵隊、•UAS—無人航空機システム

4Gまでの世界は、人がスマホでサイバー空間にアクセスして情報を得て、人が行動します。一方、5G/6Gになると、フィジカル空間と直結しますので、スマホがいらなくなります。
超スマート社会のプラットフォームを構成するのは、サイバー空間のビッグデータとAI、フィジカル空間のセンサーとデータベースとMEC(Multi Access Edge Computing)、そして実際にフィジカル空間のモノを動かすアクチュエーターです。超高速・高信頼・低遅延が必須になるので、5G/6GとMECは必須です。
セルラーネットワークの中では現在、iOSやAndroidのプラットフォームが非常に重要な役割を果たしていますが、同じように超スマート社会のプラットフォームは、通信業界の次の“ど真ん中”にもなるでしょう。テラヘルツやHAPS、ローカル5G、V2Xなどは、この“ど真ん中”の付属技術でしかありません。
ですから今、マイクロソフトのAzureもアマゾンのAWSも一生懸命、MECなどフィジカル空間へプラットフォームを広げようとしているわけです。超スマート社会のためのプラットフォームは今、「コンセプト」から「事業」の段階へと移り始めています。
――重大な転期を迎えているのですね。
阪口 6Gで新しいイノベーションが起こるわけではありません。5Gからの連続的な進化であり、まさに今、新しい概念が生まれ始めているところです。この超スマート社会のためのプラットフォームを成功させることが一番大きなカギだということを、日本のベンダーや世界のベンダーに伝えていきたいです。
https://businessnetwork.jp/tabid/65/artid/8734/page/3/Default.aspx




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