ベンダーや通信事業者は、より多くの周波数帯域と高度なアンテナを活用することで、4Gモバイルの速度向上を計画している。しかし、将来的にマーケティング担当者が5Gと呼ぶであろう将来のネットワークを研究者が検討する中で、速度向上の鍵となるのは、ユーザーと基地局間の距離を短縮し、基地局を自動的に再構成できるようにすることだ。
エリクソンのアーキテクチャおよびポートフォリオ担当副社長、ハカン・ジュファマ氏によると、歴史的に、新しいモバイル世代には、モバイル標準とスペクトル割り当てという 2 つの基本コンポーネントが含まれていました。
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LTEは物理的に可能な限界に達しているため、新たな規格を一から開発するのはもはや意味をなさないとジュファマー氏は述べている。また、電波が混雑しているため、周波数帯の割り当てはますます細分化されている。
とはいえ、ジュファマー氏によると、ネットワークは今後も進化し続けるだろう。しかし現時点では、業界は5Gの大規模な導入に向けて動いているわけではない。
ジュファマール氏によると、ユーザー数の多いエリアに設置された従来の大型基地局と小型セルを混合して使用する、いわゆるヘットネット（異種ネットワーク）の開発が、モバイルネットワークの進化の鍵となるだろう。
基本的な考え方は、今日のフェムトセルと同じです。フェムトセルは、ネットワーク全体の負荷を軽減するために家庭に設置されることが多く、同時にカバレッジを向上させ、接続している加入者に対してより高い容量を提供します。しかし、ヘテロジニアスネットでは、より小型の基地局がネットワーク全体とより密接に統合されます。
Djuphammar氏によると、これは2G、3G、4G、そして多くの場合Wi-Fiも備えたデバイスが、ネットワークの各部分の負荷や現在使用しているアプリケーションに応じて、異なるアクセス形式を切り替え、デバイスアクセスをインテリジェントに動的に管理できるネットワーク構造を構築することだ。これらすべてを実現するのは非常に困難な作業だと彼は言う。
同じ周波数帯域が、異なるモバイル規格にも使用されます。基地局に接続されるデバイスの種類に応じて、使用される周波数帯域をリアルタイムで調整し、パフォーマンスを最大化できるようになります。
「現在、周波数帯の割り当ては静的ですが、将来的には完全に動的になります。例えば、セル内にGSMを使用する必要がある携帯電話がない場合、その周波数帯全体を4Gに使用できます。しかし、GSM携帯電話がセル内に戻ると、基地局は再び周波数帯の割り当てを再設定します」とDjuphammar氏は言います。
KTH王立工科大学では、通信業界が10年ごとに新しいネットワーク世代を立ち上げ続けた場合、5Gが到来する2020年までにネットワークがどのような姿になるかを調査し始めました。
KTH大学の無線通信科教授で、無線システムセンターWireless@KTHの責任者を務めるイェンス・ザンダー氏によると、その目的は容量を1000倍に増やすことだという。ザンダー氏はまた、基地局間の距離がずっと短い、より高密度のモバイルネットワークの強力な支持者でもある。
「LTE を超えて最も重要なのは、短距離で優れた安価なソリューションを見つけること、そして Wi-Fi と同じくらい簡単に設置でき、はるかに高い容量を持ち、ネットワークの他の部分との連携が優れている基地局を持つことだと思います」とザンダー氏は言う。
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インストール プロセスを簡素化する上で重要な要素は、自己組織化ネットワークの概念です。これにより、オペレーターまたはエンド ユーザーがベース ステーションをネットワークに接続し、自動的にインストールできるようになります。
「現在のネットワークにかかるコストの大部分は、慎重に計画する必要があることにあります」とザンダー氏は言う。
短期的な改善としては、より多くのスペクトルと複数のアンテナの利用が挙げられます。連続スペクトルは限られたリソースであるため、ベンダーはキャリアアグリゲーションを考案しました。この技術により、通信事業者は異なる帯域のスペクトルを束ね、1つのデータリンクとして利用できるようになります。
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現在すでに使用されている容量増加のもう 1 つの方法は、ベース ステーションとデバイス上で複数のアンテナを使用して速度を向上させる MIMO アンテナ テクノロジです。
MIMO における大きな課題は、必要なすべてのアンテナをユーザー デバイスに搭載することです。アンテナの数が増えると、容量も増えます。
ザンダー氏によると、携帯電話に2本以上のアンテナを搭載するのは非常に難しい。MIMOが機能するには、アンテナが無線信号のわずかに異なるバージョンを認識する必要があるが、アンテナ間の距離によってそれが可能になる。
必要な距離は、データの送信に使用する周波数によって異なります。
多くのハイエンドスマートフォンは、ベンダーが大型画面を搭載するようになったことでサイズが大きくなり、これが追い風となるでしょう。また、サイズが大きいため、タブレットやノートパソコンに多くのアンテナを搭載しやすくなります。
現在、MIMO はダウンロード速度の向上にのみ使用されていますが、アップロード トラフィックにも追加される可能性があります。
したがって、今後のモバイル ネットワークの発展は、革命的というよりは進化的なものになるでしょう。
「おそらく、業界が4Gに大きな変化や追加を感じ、5Gと名付けられるような何かが登場するだろう」とDjuphammar氏は言う。
