5G NR（5G New Radio）[ 1 ]は、3GPP（第3世代パートナーシッププロジェクト）が5G（第5世代）モバイルネットワーク向けに開発した無線アクセス技術（RAT）です。 [ 1 ] 5Gネットワ​​ークの無線インターフェースの世界標準となるように設計されました。[ 2 ] 4G （第4世代）のLTE（Long Term Evolution ）規格と同様に、OFDM（直交周波数分割多重方式）に基づいています。

3GPP仕様38シリーズ[ 3 ]は、LTEの後継である5G NRの技術的な詳細を規定しています。

3GPP内での5G NRの研究は2015年に始まり、最初の仕様は2017年末までに公開されました。3GPPの標準化プロセスが進行中だった一方で、業界ではすでにドラフト標準に準拠したインフラの実装に向けた取り組みが開始されており、2018年末には5G NRの最初の大規模な商用化が行われました。2019年以降、多くの通信事業者が5G NRネットワークを展開し、端末メーカーは5G NR対応端末を開発しています。[ 4 ]

Samsung Galaxyスマートフォンの5G NR信号インジケーター

周波数帯域

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2x2 MIMO、2x20W RF電力、CPRIファイバーインターフェースを備えたケーブルフリー5G無線（RRH）は、x86サーバーの形態をとる5G gNodeBまたはgNBに接続できる[ 5 ]
メイン記事: 5G NR周波数帯域

5G NR は、次の 2 つの広い周波数範囲の周波数帯域を使用します。

  1. 周波数範囲1（FR1）、410 MHz～7,125 MHzの帯域
  2. 周波数範囲2（FR2）、24,250 MHz～71,000 MHzの帯域

gNodeB

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gNodeBまたはgNb（次世代Node B）は、5G基地局を指します。ユーザー機器との間で無線データを送受信します。そのカバーエリアはセルと呼ばれます。gNodeBはタワーである場合もあります。

「非スタンドアロン」(NSA) gNodeB は、既存の LTE (4G) 基地局 (eNodeB または eNB) 上に構築されます。

ネットワーク展開

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メイン記事: 5G NRネットワークの一覧

Ooredooは、2018年5月にカタールで商用5G NRネットワークを立ち上げた最初の通信事業者です。世界中の他の通信事業者もこれに追随しています。

発達

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3GPPは2018年にリリース15を公開しました。これには、5G NRの「フェーズ1」標準化が含まれています。「5Gフェーズ2」となるリリース16のタイムラインは、2020年3月の凍結日と2020年6月の完了日に基づいています[ 6 ]。リリース17は当初2021年9月に提供が予定されていました[ 7 ]。しかし、 COVID-19パンデミックの影響により、2022年6月に延期されました[ 8 ]。

3GPPではリリース18の作業が開始されました。リリース18は「NR Advanced」と呼ばれ、無線通信システムにおける新たなマイルストーンとなります。NR Advancedには、拡張現実（XR）、AI/ML研究、モビリティ強化といった機能が含まれます。モビリティは3GPP技術の中核を成し、これまではレイヤー3（RRC）で処理されてきましたが、リリース18では、下位レイヤーでトリガーされるモビリティの導入を目指しています。

展開モード

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5G NRの初期導入は、5Gコアネットワークによるスタンドアロン（SA）モードの成熟を待つ間、既存のLTEインフラストラクチャを非スタンドアロン（NSA）モードで利用します。さらに、LTEと5G NRの間で周波数帯域を動的に共有することも可能です。

ダイナミックスペクトルシェアリング

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既存資産をより有効活用するため、通信事業者はLTEと5G NR間で周波数を動的に共有することを選択する可能性があります。周波数は、ユーザーの需要に応じて両世代のモバイルネットワーク間で時間的に多重化されますが、制御機能にはLTEネットワークが引き続き使用されます。ダイナミックスペクトラムシェアリング（DSS）は、5G NRと互換性がある限り、既存のLTE機器にも導入できます。DSSと互換性がある必要があるのは5G NR端末のみです。[ 9 ]

非スタンドアロンモード

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5G NRの非スタンドアロン（NSA）モードとは、5G NRがユーザープレーンのみに焦点を当てているのに対し、既存のLTEネットワークの制御プレーンを制御機能に利用する5G NR展開のオプションを指します。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]これは5Gの導入を加速させると報告されていますが、一部のオペレータやベンダーは、ネットワークのスタンドアロンモードの実装を妨げる可能性があるという理由で、5G NR NSAの導入を優先することに批判しています。[ 13 ] [ 14 ]これは、4Gネットワ​​ークと同じコアネットワークを使用しますが、無線機器がアップグレードされています。[ 15 ] [ 16 ]

スタンドアロンモード

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5G NRのスタンドアロン（SA）モードは、シグナリングと情報転送の両方に5Gセルを使用することを指します。[ 10 ] 4G Evolved Packet Coreに依存せずに新しい5G Packet Coreアーキテクチャを採用し、[ 17 ] [ 18 ] LTEネットワークなしで5Gを展開できるようにします。[ 19 ]コストが低く、効率性が高く、新しいユースケースの開発を支援することが期待されています。[ 13 ] [ 20 ]ただし、初期の展開では、スペクトルの割り当てにより、既存のネットワークよりも速度が遅くなる可能性があります。[ 21 ] 5G専用の新しいコアネットワークを使用します。[ 22 ]

数秘術（サブキャリア間隔）

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5G NR は 7 つのサブキャリア間隔をサポートします。

サブキャリア間隔（kHz）スロット期間（ミリ秒）周波数帯域注記
151FR1LTEと同じ
300.5FR1
600.25FR1とFR2通常の巡回プレフィックス（CP）と拡張CPの両方を60kHzのサブキャリア間隔で使用できる。
1200.125FR2
2400.0625FR2これは、同期信号ブロック（SSB）を使用して、検索と測定の目的でのみ可能です。
4800.03125FR2
9600.01565FR2

サイクリックプレフィックスの長さはサブキャリア間隔に反比例します。15kHzでは4.7μs、240kHzでは4.7/16 = 0.29μsです。さらに、サブキャリア間隔が広いほど、遅延が低減し、高周波数帯域のサポートが強化されます。これは、5Gにおける超高信頼低遅延通信（URLLC）や拡張モバイルブロードバンド（eMBB）アプリケーションに不可欠です。

NR-ライト / レッドキャップ

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5G NRリリース17において、3GPPはRedCap（Reduced Capability）デバイス向けにNR-Lightを導入しました。RedCapとも呼ばれるNR-Lightは、従来の5G NRデバイスと比較して複雑さの低減と消費電力の削減が求められる、幅広い新しいユースケースをサポートするように設計されています。

NR-Lightは、中程度の性能カテゴリーに属するデバイスを対象としており、標準的な5G NRデバイスの高性能と、LTE-MおよびNB-IoTデバイスの極めて低い複雑さのバランスを実現しています。そのため、以下のようなアプリケーションに最適です。

  • ウェアラブル: 消費電力が少なく、バッテリー寿命が長いスマートウォッチ、フィットネストラッカー、健康モニタリングデバイスなど。
  • 産業用センサー: 複雑さを軽減しながら信頼性の高い接続を必要とするスマート ファクトリーや産業オートメーションのデバイス。
  • スマート ホーム デバイス: セキュリティ カメラやスマート家電など、効率的でコスト効率の高い接続を必要とするホーム オートメーション製品。

NR-Light の主な機能は次のとおりです。

  • 帯域幅の削減: NR-Light はより狭い帯域幅をサポートし、デバイスの全体的な複雑さと電力要件を削減します。
  • 簡素化されたアンテナ構成: 標準の 5G NR デバイスと比較して、使用するアンテナの数が少なくなり、コストと消費電力を削減できます。
  • 低いデータ レート: 高いデータ スループットを必要としないアプリケーション向けに最適化されており、ネットワーク リソースを効率的に使用できます。
  • バッテリー寿命の延長: 消費電力の削減を目的とした最適化により、NR-Light デバイスは、ウェアラブルやセンサーにとって非常に重要なバッテリー寿命を大幅に延長できます。

NR-Light は、さまざまなパフォーマンス要件を持つデバイスのニーズに対応するスケーラブルなソリューションを提供し、潜在的なアプリケーションを拡大し、IoT やその他の接続テクノロジーの成長を促進することで、5G エコシステムを強化します。

参照

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参考文献

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  1. ^ a b 「5G New Radio（5G）とは何か」。5g.co.uk 。
  2. ^ 「5G New Radio (NR) の実現 - グローバル 5G 標準 - IEEE Communications Society」 . comsoc.org .
  3. ^ 「3GPP仕様シリーズ：38シリーズ」 . www.3gpp.org . 2018年10月31日閲覧。
  4. ^ 「欧州における5Gの複雑な状況」 .メンバーシップ. 2023年12月7日閲覧。
  5. ^ ジマーマン、アルフレッド、ハウレット、ロバート・J、ジェイン、ラクミ・C（2020年5月29日）。人間中心の知能システム：KES-HCIS 2020会議議事録。シュプリンガー。ISBN 978-981-15-5784-2。
  6. ^ 「リリース16」。3GPP 。 2020年1月6日閲覧。
  7. ^ 「リリース17」 . 3GPP . 2020年1月6日閲覧。
  8. ^ 「リリース17のタイムラインが合意」。3GPP 。
  9. ^ 「迅速かつスムーズな5G展開のためのスペクトラム共有」エリクソン、 2019年3月18日。 2020年4月22日閲覧。
  10. ^ a b 「5G NRの展開シナリオまたはモード - NSA、SA、同種、異種」。rfwireless -world.com。
  11. ^ 吉田純子 (2017年3月3日). 「『ノンスタンドアロン』5Gの背後にあるもの」 . Eetimes.com . 2018年11月13日閲覧。
  12. ^ 「5G NSAがIoT接続の未来を紹介」 Telenor IoT 2024年5月28日2025年9月19日閲覧。
  13. ^ a b Teral, Stephane (2019年1月30日). 「5Gのベストチョイスアーキテクチャ」(PDF) . ZTE . 2019年2月2日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2019年2月1日閲覧。
  14. ^ 「3GPP、5G NRの早期導入計画を承認 - Light Reading」。
  15. ^ 「スタンドアロン5G vs. 非スタンドアロン5G」 RCRワイヤレスニュース2021年9月7日. 2024年4月4日閲覧。
  16. ^ 「5Gスタンドアロン vs. 5G非スタンドアロン：通信事業者にとってのメリットとは？」 RCRワイヤレスニュース2023年4月4日 . 2024年4月4日閲覧。
  17. ^ 「スタンドアロンか非スタンドアロンか？ 5G トライアルが Orange の決定に役立つ - Light Reading」。
  18. ^ 「5Gノンスタンドアロンソリューションの概要」（PDF） 。 2020年9月15日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2019年2月3日閲覧。
  19. ^ 「5G ネットワーク向け NG コアの定義 - 簡単な読み物」。
  20. ^ 「5G：スタンドアロン（SA）ネットワークと非スタンドアロン（NSA）ネットワークの違いとは？」 MediaTek 、 2018年11月12日。2024年10月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  21. ^ 真の5G「SA方式」 不都合な真実、当初遅くなるのはドコモだけ？
  22. ^ 「スタンドアロン5G vs. 非スタンドアロン5G」 RCRワイヤレスニュース2021年9月7日. 2024年4月4日閲覧。
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