さまざまな産業の変革における5Gの役割

概要

5G（第 5 世代モバイル ネットワーク）と呼ばれる新しい通信規格により、極めて高速かつ遅延の少ない接続が可能になります。さらに、その技術の先駆者と比較すると、ブラウジングのパフォーマンスは最大 100 倍高速です。さらに、遅延は 1 ミリ秒以下に短縮されます。これらすべては、追加のデバイスを同時に接続する必要なく実現できます。その結果、これらの機能により、これまでは考えられなかった産業に可能性が開かれます。この種の技術は、産業用 IoT（IIoT）と組み合わせられ、産業活動はより適応性が高く、自律的で、効率的な方法で発展できるようになります。

5G によって、これまでに見たことも経験したこともない接続性、速度、パワーの新しい時代が到来します。2025 年までに、30 億人を超える人々が新しい超高速 5G ネットワークを使用するようになります。このネットワークは当然 4G ネットワークの後継となり、すべての通信およびインターネット ユーザーのほぼ 50% を占めることになります。

5G 通信ネットワークを他の接続オプションとともに広く導入することで、第 4 次産業革命とそれに関連する新しいテクノロジーのメリットが完全に実現されます。5G の主要な機能的推進力により、サービス提供、意思決定、エンドユーザー エクスペリエンスの改善など、幅広いオプションが利用可能になります。

5G によって誘発されるユースケースを実現することで、大きな商業的価値と社会的価値を生み出すことができます。一部の研究者によると、5G のグローバルバリューチェーンは、2035 年までに 2,230 万の雇用を生み出し、13.2 兆ドルの経済価値を生み出すと予想されています。

導入

モバイル接続の「第 5 世代」は 5G テクノロジーと呼ばれます。最新世代のセルラー テクノロジーは、ワイヤレス ネットワークの応答性と速度を向上させることを目的としています。

最初の標準化された携帯電話ネットワーク (1G) が 1982 年に導入されて以来、4 つの技術標準が採用され、世界中で使用されています。2G、3G、4G LTE は、それぞれ 1992 年、2001 年、2010 年に導入されたさらなる携帯電話技術の例です。

• 1Gテクノロジー: これは携帯電話ネットワークの最初の世代でした。AMPS (Advanced Mobile Phone System) はアナログ通信規格を導入しました。最速のデータ転送速度は 2.4 Kbps でした。音声通話にのみ使用されます。
• 2Gテクノロジー: これは携帯電話ネットワークの第 2 世代でした。この世代では、グローバル モバイル通信システム (GSM) 技術の登場により、デジタル通信規格が確立されました。2G 携帯電話は、インターネット、SMS、MMS、音声通話に使用されました。最高データ レートは 64 Kbps でした。
• 3Gテクノロジー: これは、携帯電話ネットワークの第 3 世代でした。この世代では、Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) と 2G ネットワークが統合されました。この世代のスマート機能には、Web ブラウジング、ビデオ通話、電話会議、マルチメディア共有などがありました。最高データ レートは 3 Mbps でした。
• 4Gテクノロジー: 現在、第 4 世代のセルラー ネットワークが使用されています。この世代のユニークな特徴は、高速データ転送です。100 Mbps が最高データ速度です。この世代では、OFDM (直交周波数分割多重) や MIMO (複数入力複数出力) などのテクノロジが導入されています。ゲーム、IP テレフォニー、ビデオ会議、モバイル TV、ウェアラブル テクノロジは、モバイル アプリケーションの例として挙げられます。
• 5Gテクノロジー: 第 5 世代の携帯電話ネットワークはまだ初期段階にあります。5G の重要な特徴は、最小限の遅延で非常に高速にデータを転送できることです。理論上の最大データ レートは 10 Gbps です。予想される用途には、モノのインターネット、HD マルチメディア ストリーミング、自動運転、スマート ホームなどがあります。

5Gチップセット市場は、高速インターネットと広範なネットワークカバレッジの需要の高まりにより、近年大幅な成長を遂げています。これに加えて、技術の進歩と5G対応スマートフォンの人気の高まりにより、市場の成長はさらに加速するでしょう。データブリッジマーケットリサーチの分析によると、5Gチップセット市場は2022年から2029年にかけて49.02%の複合年間成長率（CAGR）で成長すると予測されています。

この研究の詳細については、以下をご覧ください。https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-5g-チップセット市場

表1: さまざまなセルラーネットワーク技術の比較

出典: Veritis Group Inc.

事実と数字

世界の 4G 人口カバー率は 2022 年末までに 85% を超え、2028 年末までに 95% を超える見込みです。現在、世界中で 816 の 4G ネットワークが運用されており、そのうち 336 は LTE-Advanced にアップグレードされ、62 はギガビット対応となっています。

5Gの展開が進む中、世界中で約240のネットワークが立ち上げられました。2022年末までに、5Gのカバー範囲は世界人口の約35%に達し、2028年までに85%近くに達すると予想されています。

表2: 地域別の5Gカバレッジ（2022年末）

出典: Telefonaktiebolaget LM Ericsson

STL Tech のブログ投稿によると:

• 2026年末までに5G加入者数は全世界で48億人に達すると予想されている
• 2023年までに出荷される5G対応スマートフォンの割合は最大65%に達する可能性がある
• 2022年には消費者の13%が5G対応スマートフォンを所有する

「5G」無線セルラーネットワークは業界の第5世代であり、今年も驚異的な拡大を遂げた年でした。企業サブスクリプションと産業展開の勢いにより、2022年に約5億の接続を追加した後、2023年も5Gの堅調な普及が続きます。2022年末までに、世界中で10億5000万の5G無線接続があり、2021年末から76％増加しました。Omdiaと5G Americasの調査によると、2027年末までに59億人に達する見込みです。

さまざまな分野における5Gのユースケース

通信部門

従来はモノリシックで専用ハードウェアが主流で、柔軟性と俊敏性に欠ける業界が、モジュール性と適応性を提供するインフラストラクチャへの新しいアプローチに重点を置くことで、5G によって変革されつつあります。企業にとっての 5G の主な利点の 1 つは、組織が IoT や人工知能 (AI) などの最先端技術の恩恵を受けられるようになることです。モノのインターネット (IoT) は、スマートフォン、センサー、その他の接続されたガジェットなど、インターネットを介して相互に通信できる相互接続されたオブジェクトのネットワークです。対照的に、人工知能 (AI) は、機械学習アルゴリズムやその他の方法を使用してプロセスを自動化し、データに基づいて予測を行うことです。

通信業界における5Gの利点:

• 接続性とカバレッジの向上: 5Gネットワ​​ークは、低帯域と高帯域の周波数を組み合わせて使用​​し、広範囲のカバレッジと高速接続の両方を提供します。混雑した環境では、容量とカバレッジを増やすためにスモールセルの設置が推奨されます。ネットワーク容量を増やし、より多くのユーザーに対応するために、5Gネットワ​​ークはビームフォーミングやマッシブMIMO（マルチ入力マルチ出力）などの最先端技術を使用しています。
• NaaS (ネットワーク・アズ・ア・サービス): このアイデアは、5G テクノロジーの可能性を活用して、リアルタイムで監視および最適化できる柔軟で拡張性に優れた安全なネットワーク インフラストラクチャを組織に提供します。NaaS とは、ネットワーク インフラストラクチャをサービスとして提供することであり、ネットワーク リソースと機能は従量課金制またはサブスクリプション ベースでユーザーに提供されます。サービス プロバイダー (SP) は、ネットワーク インフラストラクチャを所有および管理し、その維持、セキュリティ、可用性を担当するエンティティです。5G スライシングのテクノロジーにより、通信事業者はネットワーク オンデマンド サービスを提供できます。
• 超低遅延: 5Gは極めて低遅延であるため、IoTや拡張現実（AR）アプリケーションなど、リアルタイムの応答を必要とするユースケースに最適です。5Gネットワ​​ークの低遅延により、これまでは実現不可能だった最先端のサービスの提供が可能になり、顧客のユーザーエクスペリエンスが向上する可能性があります。
• 安全で柔軟なネットワーク: 5G ネットワークの強化されたセキュリティは、オンラインの危険や不正アクセスからユーザーを保護するのに役立ちます。これは、重要な通信状況では非常に重要です。その結果、通信事業者は競争上の優位性を獲得し、顧客の信頼を得ることができます。通信事業者は、適応性の高い 5G アーキテクチャのおかげで、変化するビジネス ニーズや市場状況に迅速かつ効果的に適応できます。この柔軟性の向上により、通信事業者は市場のニーズや最先端の​​テクノロジーに、より効果的に対応できるようになります。
• エネルギー効率： エネルギー使用の面で効率的な5Gネットワ​​ークは、通信事業者がネットワークの運用と維持にかかる費用を節約するのに役立ちます。ソフトウェア定義ネットワークとネットワーク機能仮想化のアイデアは、ネットワークリソースの有効活用に役立ち、運用コストと環境への影響を最小限に抑えながら信頼性を高めます。

スマートファクトリー/製造

5G 技術の導入により、インダストリー 4.0 企業、つまり「スマート ファクトリー」が製品を製造および配布する方法は大きく変わります。5G の中核となる要素である低遅延、高信頼性、高速化は、プロセス自動化、リモート監視、デバイス ライフサイクル管理などのスマート製造分野における新興技術とその最先端の用途をサポートするために不可欠です。

スマート製造市場は、産業オートメーションのサポートに対する政府の関与の高まりにより、近年大幅な成長を遂げています。これに加えて、強化された工場技術の人気の高まりにより、市場の成長はさらに加速するでしょう。データブリッジ市場調査の分析によると、スマート製造市場は2021年から2028年にかけて11.7%の複合年間成長率（CAGR）で成長すると予測されています。

この研究の詳細については、以下をご覧ください。https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-smart-manufacturing-market

• 5G 製造による産業オートメーション: 制御システムは、IoT センサー、AI ビジョン カメラ、自律ロボットなどの最先端技術とともに、反復的な操作を管理するために産業オートメーションで頻繁に使用されています。さまざまなコンポーネントのネットワーク機能を強化することで、5G テクノロジーは産業オートメーションの導入を加速します。たとえば、5G 標準の低遅延ワイヤレス接続により、リアルタイムの機械監視と制御が容易になり、業界の幹部により多くの情報とより優れた施設管理が提供されます。たとえば、製造工場では、5G を使用して生産ライン全体に AI ビジョン カメラをリンクできます。管理者は、品質管理を追跡したり、製品を離れた場所から検査したりする際に、高速ワイヤレス接続により生産性と効率性が向上します。
• 5G製造でリモート資産監視が可能に: 生産資産のリモート監視と管理は、スマート ファクトリーのもう 1 つの利点です。ソフトウェア ソリューションにより、オペレーターは物理的に工場の現場にいなくても、プロセスをリアルタイムで監視できます。これにより、オペレーターは資産を簡単に管理し、リアルタイムで実用的な洞察を得て、機械を設定して品質、安全性、効率を最大化できます。たとえば、シーメンスは工場受け入れテスト (FAT) のために、メキシコの変圧器工場に初のライブ リモート監視システムを設置しました。FAT は、シーメンスが製造した機械が顧客の契約条件に準拠しており、現場での設置準備ができていることの証拠です。通常とは異なり、ライブ監視により、ユーザーは遠隔地から FAT を実行できるようになりました。5G の登場により、ライブ ブロードキャストとリモート監視はより簡単、正確、安全になり、オペレーターは使用を拡大し、問題が発生したときに対処できるようになります。
• デバイスのライフサイクルとメンテナンスの管理: 産業現場や企業では、設備が適切に稼働していることを確認することが重要です。そのためには、さまざまな機械にIIoTセンサーを設置して、設備の状態を追跡し、故障が見つかったときや設備の定期メンテナンスが必要なときに警告を発することができます。5Gテクノロジーが導入されると、重要な機械を監視する工場内センサーが、工場長にその状態と出力に関する最新情報を提供します。IoTと5Gの導入によって可能になる継続的な設備監視は、コスト削減につながる可能性があります。たとえば、企業は機械部品の状態を監視し、6か月ごとに交換するのではなく、必要な場合にのみ交換することができます。
• 拡張現実を使用した修理: 電子基板の修理には、5G技術の低遅延と信頼性の高い通信により、拡張現実によるトラブルシューティングが可能になった。スウェーデンのサプライヤーであるエリクソンのエストニア工場は、拡張現実（AR）オーバーレイの実験を行っている。同社によると、書類、マニュアル、回路図で情報を探すのに、回路基板のデバッグに必要な全体の時間の約50％が費やされているという。ARトラブルシューティングにより、平均的な欠陥検出時間は15％短縮できる可能性がある。さらに、部品の交換が減る可能性があり、エネルギーを節約し、化学物質の使用、廃棄物、スクラップを減らすことができる。

同様に、自動誘導車両、付加製造、リアルタイムビデオ分析など、5Gテクノロジーの助けを借りて実現できるさまざまなユースケースがあります。

銀行および金融サービス

5G スマートフォンは、これまでにない処理能力を備えたシン クライアントとして機能します。金融機関とそのパートナーは、強力でありながら軽量なアプリを使用して、モバイル デバイスでより優れたユーザー エクスペリエンスを提供できます。処理負荷の高いタスクは、クラウド内のこれらの新しい 5G アプリケーションによって処理され、結果は数ミリ秒でデバイスに配信されます。

アジャイル手法の登場とより迅速なアップデートにより、アプリケーションをバックグラウンドでアップデートしたり、ログをリアルタイムで処理して保存したりできるため、メンテナンス コストが削減されます。より優れた顧客体験を提供することで、金融機関は顧客維持率とウォレット シェアを高めることができます。さらに、5G は銀行に、専用回線や ATM ネットワークなど、パフォーマンスの向上やコスト削減につながるさまざまなメリットをもたらします。

• ATM: 顧客はATMをより簡単に利用できるようになるため、顧客維持と快適性の向上に役立ちます。消費者を満足させるために、銀行は通常、24時間体制で安定した稼働時間を維持するよう努めています。消費者は常に稼働時間を求めており、そうでなければイライラし、売上の損失にもつながります。

5G が時代遅れのネットワーク技術よりもはるかに大きなメリットを組織にもたらすことができる分野は数多くあります。

• カバレッジ - 高価な光ファイバーやDSLのセットアップを必要とせずに、5Gを介して広範囲のカバレッジを実現できます。
• 価格 - 従来の設備と比較して、5G構成は全体的に大幅に手頃な価格です。
• メンテナンス - 5Gは光ファイバー回線を何週間も待つことなく、迅速に導入・設定できる
• 安全 - 5Gは通信のセキュリティと信頼性を強化します

5G専用回線： 5Gはファイバーと同様の遅延と速度を提供しますが、実装時間ははるかに短くなります。この利点により、5Gはファイバーよりもはるかに高速なプロビジョニングを提供するため、エンタープライズデータネットワークの主要なビジネスグレードの代替として位置付けられる可能性があります。冗長性を高めるために、5Gはバックアップまたはハイブリッドネットワークとして使用することもできます。特に地方でファイバーの拡大が困難な場合、企業のブランチネットワークは最終的に5Gに大きく依存する可能性があります。

モバイルエッジコンピューティング（MEC）、ネットワーク機能仮想化（NFV）、ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）は、5Gとエッジインフラストラクチャをクラウドベースのアプリケーションと統合するための重要な技術要件の一部です。

• データ管理： 5G の低遅延帯域幅のリアルタイムデータ収集および配信機能には、位置情報に基づく支払い情報が含まれます。5G の登場により、個人金融サービスではより多くの人工知能を利用できるようになります。顧客は、週の支出上限に近づくと、自動金融アシスタントから通知を受けることができます。金融機関は、高速低遅延サービスを使用して、より多くの顧客を引き付けるために、より正確で重要なアドバイスを提供する可能性があります。5G の専門家は、その利点は顧客だけにとどまらないと考えています。金融の専門家は、このテクノロジーを活用して、より効果的なバックアップ手順を開発できるようになります。
• ウェアラブルデバイス: ウェアラブルデジタルガジェットの人気は急上昇しており、モバイル決済の重要なチャネルになる可能性があります。従来のウェアラブルはローカル認証に依存しており、新しいスキャンごとに指紋などの生体認証情報をチェックしていました。5Gテクノロジーにより、クラウド認証は以前よりも信頼性が高く、応答性も高くなります。

健康管理

COVID-19パンデミックの影響でヘルスケア技術への投資が増加し、2020年には19%増の91億ドルに達しました。いくつかの研究論文によると、このパンデミックは2021年に世界の5Gネットワ​​ークインフラの39%増加にも寄与しています。これらの数字は、ヘルスケアおよび医療機器業界でデジタル変革を加速させる鍵は、迅速な技術改善とIoTデバイスまたは接続デバイスの数を組み合わせたデジタルソリューションを受け入れる準備にあることを示しています。

ヘルスケア情報技術 (IT) 市場は、臨床試験数の増加により、近年大幅な成長を遂げています。これに加えて、複数の市場参加者が効率的なヘルスケア情報技術 (IT) プラットフォームを開発しており、これが市場の成長をさらに加速させるでしょう。データブリッジ市場調査の分析によると、ヘルスケア情報技術 (IT) 市場は、2021 年から 2028 年にかけて 16.8% の複合年間成長率 (CAGR) で成長すると予測されています。

この研究の詳細については、以下をご覧ください。https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-healthcare-it-market

• 拡張現実を使用したヘルスケア: 拡張現実は、5G による遠隔監視や遠隔処置など、医療の分野でさまざまな用途に活用されています。4G 環境で AR を使用する場合の遅延時間は通常 20 ～ 50 ミリ秒です。視覚による検出と脳の処理の間には不一致があるため、こうした遅延を長時間経験すると乗り物酔いを引き起こします。こうした制限は、5G ネットワークのより高いパフォーマンスと帯域幅によって克服されます。救急隊員が患者の取り扱いや治療に関する重要な情報を入手し、医療データを確認することを可能にする Vodafone の AR HoloLens グラスは、医療における拡張現実の一例です。したがって、患者が陣痛中の妊婦である場合、AR グラスは、病院に向かう途中で尋ねるべき適切な質問や取るべき措置などの情報を救急隊員に提供します。
• 遠隔医療と5G: これにより、特に遠隔地での遠隔医療が可能になりますが、遅延やジッターのない高速でリアルタイムの高解像度のファイル転送やリアルタイムの高解像度の通話を処理できるネットワークが必要になります。5Gネットワ​​ークのより高い帯域幅と低い遅延により、患者の全体的な体験が向上し、医療施設のコストが削減され、遠隔医療セッションの品質が向上します。遠隔医療は、医師の診察を減らし、世界の遠隔地の患者を専門家や最新の医療施設に結び付けるため、パンデミックに対処するための最も安全な選択肢でもあります。
• 5G接続を備えた救急車: 救急車に乗った救急救命士は、5G接続を通じて、患者の症状、バイタルサイン、病歴について病院関係者とリアルタイムで通信できます。さらに、4Kビデオ会話を使用して医師に状況を知らせ、特に事故、自然災害、パンデミックによる予期せぬ状況に対処する際に、事前に適切な準備を支援できます。医師は、状況全体をリモートで監視し、救急隊に最善の行動方針をアドバイスすることもできます。このリアルタイムのデータ交換と、時間と医療リソースの有効活用により、救急車の交代にかかる時間が短縮され、救急室を利用する人の数が増え、全体的な患者体験が向上します。
• 5G遠隔手術： 大都市の大規模多科病院を除き、ほとんどの病院にはあらゆる分野の経験豊富な外科医が不足しています。このような状況では、現場の医師はビデオと音声で専門医と相談します。しかし、5G接続では、進行中の手術チームに助言しながら、専門家に手術のリアルタイムの最新情報を提供することで、さらに一歩進めることができます。たとえば、音声付きの手術全体のライブストリーミングに加えて、4Kモニターを備えた手術顕微鏡は、コンサルタント医師に高品質の画像を送信できます。これらの事実により、コンサルタントの専門家はクライアントをより効果的に監督および指導できます。

同様に、遠隔患者モニタリング、医療センサーと IoT、臨床コラボレーションとコミュニケーションなど、ヘルスケアにおける 5G の使用例は多岐にわたります。

上記のユースケース以外にも、5G はエネルギーおよび公共事業、公共安全、政府および軍事、輸送、メディアおよびエンターテイメント、自動車、小売、アーティキュレーション、教育など、さまざまな産業分野で進化しています。

結論

5G 接続などの技術の急速な進歩は、情報へのアクセスの容易化、通信の高速化、相互作用の促進など、人々の生活に影響を与え、生活の質を高めています。新しい世代のモビリティ ネットワークは、より多くのサービスとより高いスループットによって継続的に推進されてきました。