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ゆきささだい
4 years ago
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2 移動体通信システムの進化移動体通信技術は概ね 10 年ごとに新しい世代に移行それぞれの世代で求められたサービス要件に合わせて様々な技術が進化 1G 2G 3G 4G サービスいつでもどこでもだれとでも高品質音声低速パケット通信モバイルインターネット (Ezweb, i-mode) モバイルマルチメディア ( 静止画動画 ) 直交多元接続 FDMA TDMA CDMA OFDMA/MIMO デジタル化精緻な送信電力制御 ASICによる信号処理適応スケジューリング時間周波数スケジューリング周波数帯 800MHz 帯 1.5GHz 帯 2GHz 帯 1.7GHz 帯 2.6GHz 帯 3.5GHz 帯 NTT HiCAP cdmaone(is-95) 方式規格 AMPS ( 米国 ) TACS( 欧州アジア ) NMT( 欧州 ) PDC GSM( 欧州 ) D-AMPS (IS-54/136) 3GPP W-CDMA/HSPA 3GPP2 CDMA2000 1x /1x EV-DO 3GPP LTE/LTE-Advanced 各国地域ごとの独自方式グローバルな標準規格方式 Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 1

5G が目指す世界高速大容量だけでなく低遅延多接続も志向高速大容量ピーク速度 20Gbps ユーザー体感速度 100Mbps

2083 Framework and overall objectives of the future development of IMT

in a second スマートホーム Smart Home/Building 3D 映像 4K 8K 映像の視聴 3D video, UHD

reality 産業支援 : ロボット制御 Industry automation 音声 Smart City スマートシティ Voice

e-health 自動制御カー Self Driving Car 多接続同時接続端末数 100 万台 /km 2 Massive

3 5G が目指す世界高速大容量だけでなく低遅延多接続も志向高速大容量ピーク速度 20Gbps ユーザー体感速度 100Mbps 出典 : 勧告 ITU-R M.2083 Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond Enhanced Mobile Broadband 1Gbyte/ 秒のデータ転送 Gigabytes in a second スマートホーム Smart Home/Building 3D 映像 4K 8K 映像の視聴 3D video, UHD screens クラウド上での作業ゲーム Work and play in the cloud AR( 拡張現実 ) Augmented reality 産業支援 : ロボット制御 Industry automation 音声 Smart City スマートシティ Voice Future IMT 医療現場等での利用 Mission critical application, e.g. e-health 自動制御カー Self Driving Car 多接続同時接続端末数 100 万台 /km 2 Massive Machine Type Communications Ultra-reliable and Low Latency Communications 低遅延無線区間遅延 1ms Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 2

4 移動体通信システムの進化移動体通信技術は概ね 10 年ごとに新しい世代に移行それぞれの世代で求められたサービス要件に合わせて様々な技術が進化 1G 2G 3G 4G 5G サービスいつでもどこでもだれとでも高品質音声低速パケット通信モバイルインターネット (Ezweb, i-mode) モバイルマルチメディア ( 静止画動画 ) AR/VR, 4K/8K 遠隔スマートシティ直交多元接続 FDMA TDMA CDMA OFDMA/MIMO Massive MIMO デジタル化精緻な送信電力制御 ASICによる信号処理ビームフォーミング適応スケジューリング時間周波数スケジューリング高度な空間利用周波数帯 800MHz 帯 1.5GHz 帯 2GHz 帯 1.7GHz 帯 2.6GHz 帯 3.5GHz 帯 3.7GHz 帯 4.5GHz 帯 28GHz 帯 NTT HiCAP cdmaone(is-95) 方式規格 AMPS ( 米国 ) TACS( 欧州アジア ) NMT( 欧州 ) PDC GSM( 欧州 ) D-AMPS (IS-54/136) 3GPP W-CDMA/HSPA 3GPP2 CDMA2000 1x /1x EV-DO 3GPP LTE/LTE-Advanced 3GPP New Radio 各国地域ごとの独自方式グローバルな標準規格方式 Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 3

5 5G の進化 2020 年代前半の 5G 本格展開から 2020 年代後半の Beyond 5G に向けて 5G 初期導入 5G 本格展開 Beyond 5G embb 3GPP Rel.15 Non Stand Alone (NSA) mmwave Massive MIMO Diverse service requirements including urllc 3GPP Rel.16~ Stand Alone (SA) Network Slicing Open/Software-defined RAN RAN virtualization 5G evolution Use of expanded spectrum resources Dynamic Spectrum Sharing Even Higher Spectrum (Antenna, Propagation, System) Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 4

6 3GPP における技術トレンド高速大容量 Massive MIMO 技術により高周波数帯利用を実現 Bandwidth partにより広いシステム帯域幅を実現低遅延高信頼サブキャリア間隔の拡大により低遅延システムを実現低変調方式符号化率重複送信により高信頼化を実現 5G の要件を包含し更なる高度化多様化が進んでいる Rel. 15 Rel. 16 Rel. 17 以降高速大容量 Multi-TRP/panel 技術によりセルエッジでの改善信頼性向上を目指す multi-panel UE により UL カバレッジ改善を目指す低遅延高信頼 Mini-slot 反復送信等の eurllc 技術により要件の厳しいトラヒックへの最適化を目指す多接続 IAB によるカバレッジ拡張や dense network の実現を目指す高速大容量更なる高周波数帯 (52.6GHz 以上 ) の利用可能性を見出す UL MIMO/UL multi-beam 制御最適化により UL 高信頼性化を目指す多接続 NOMAにより無線レイヤでの多端末多重化を目指す NR-IoTにより多接続やUE 消費電力の最適化を目指す Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 5

MIMO 高度化 Multi-TRP/panel transmission による信頼性とエッジパフォーマンスを強化 1 Multi-TRP( )/panel transmission ( )Transmisson reception point (a) To single-trp 2 Multi-panel UE (b) To multi-trp Panel3 Panel3 Panel2

7 MIMO 高度化 Multi-TRP/panel transmission による信頼性とエッジパフォーマンスを強化 1 Multi-TRP( )/panel transmission ( )Transmisson reception point (a) To single-trp 2 Multi-panel UE (b) To multi-trp Panel3 Panel3 Panel2 Panel1 Panel2 Panel1 複数地点からのビームで遮蔽物によるブロッキングを回避し信頼性を向上 TRP 毎のリンクアダプテーションによりセルエッジのパフォーマンス向上が期待される Panel4 Panel4 複数 panel を持つ UE が UL 送信に用いる panel を適切に選択してダイバーシチ利得を確保 UE panel 毎のリンクアダプテーション UL 送信電力制御によりセルエッジのパフォーマンス向上が期待される Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 6

8 URLLC の高度化 5G NR を構成する各チャネルレベルでの最適化産業支援 (Factory automation) や自動運転制御 (Autonomous Driving) など低遅延高信頼に対する要求が高いトラヒックをサポート 1 物理制御チャネルの最適化 2 物理データチャネルの最適化時間スロット予約リソース使用リソース時間スケジューリング情報をコンパクトにすることでリンク特性を改善させ高信頼を実現複数の HARQ-ACK を同時に feedback することで低遅延を実現 Mini-slot レベルの反復送信により低遅延高信頼を実現パケット発生複数の予約リソースを確保することでパケット送信までの時間を削減 3 スケジューリング制御の最適化 ( )Downlink control information 4 上りリンクの UE 間優先制御 STOP! embb embb DCI( ) DCI UL Data UL Data DL Data DL Data ACK/NACK ACK/NACK URLLC URLLC Out-of-order HARQ-ACK Out-of-order scheduling により低遅延を要求するパケットの優先処理を物理層レベルで実現 embb の上り送信をキャンセルすることで URLLC の低遅延を実現 URLLC の上り送信電力をブーストさせることで低遅延を実現 Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 7

9 Non-orthogonal multiple access (NOMA) 多数の端末からの信号を識別分離することで多くの端末と同時通信 OMA NOMA 同一リソースに多数の信号を多重! 時間時間混信した信号から各ユーザの信号を識別 SIC (Successive Interference Cancellation) A BC D B C D 強い信号を抽出抽出識別した信号 A B C D C 抽出 mmtc 端末 D D Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 8

コアネットワーク gnb UE gnb UE アクセスリンクバックホールリンク UE

10 Integrated access and backhaul (IAB) 基地局が基地局を無線で収容するアクセスとバックホールが統合された世界ユースケース : 1ルーラルエリアでのカバレッジ拡張やホットスポットへの迅速な対応 2Dense networkでの柔軟なリソース制御による効率的なトラヒック収容有線バックホールコアネットワーク gnb UE gnb UE アクセスリンクバックホールリンク UE gnb UE gnb Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 9

12 RAN オープン化にむけたコミュニティ RAN のオープン化に向けてオペレーター主導コミュニティが活発化 2019 年 3 月現在移動通信事業者 19 社ベンダー等 54 社が参加インタフェースがオープンになることで基地局コンポーネントを柔軟に選択一部コンポーネントを置換して性能アップ基地局コンポーネントを仮想化集約化してコスト低減 Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 11

13 ネットワークスライシングサービスに応じてオーダーメイドで仮想的なネットワークを提供従来のモバイルネットワーク要件の異なる通信サービスをひとつのパイプに収容 5G の世界通信サービス毎に仮想的に分けて利用 IoT サービス IoT サービスブロードバンドブロードバンド超低遅延サービス超低遅延サービス Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 12

14 ネットワークスライシングを実現するためには... End-to-End でネットワークを論理的仮想的に構築する技術が重要 End-to-End スライシング End-to-End オーケストレーションコントローラ間の相互連携統合制御 RAN コントローラコアコントローラトランスポートコントローラ RRH vbbu vepc/ 5GC App RAN スライスコアスライストランスポートスライス Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 13

15 RAN スライシングを実現するためにはサービス要件に応じて基地局機能を適切に配置することが必要 mmtc: 超多接続機能集約統計多重効果により伝送帯域や処理負荷を削減 embb: 超高速大容量複数基地局協調制御により周波数利用効率を向上し体感品質 (UX) を改善 urllc: 高信頼低遅延エッジ処理を活用することにより低遅延化サービス間での適応的な無線リソース制御サービス間での無線リソースの独立性の担保 Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 14

16 RAN スライシングを実現する仮想化基地局アーキテクチャサービスタイプに応じて基地局機能を配置する論理ネットワーク L1 PHY/Low-MAC Antenna Site Local Office Data Center L2 High-MAC/RRC L3 PDCP-U/SDAP Slice 1: IoT RU vdu L2 Commodity Server HW Commodity Server HW vcu L3 vepc 上位レイヤ機能をデータセンタに集約 Slice 2: embb L1 RF vdu L2 vcu L3 vepc 複数アンテナサイトの信号を協調制御 Slice 3: URLLC vdu L2 vcu L3 App. Srv. vepc MEC/ ローカルブレークアウトによる低遅延 RAN Intelligent Controller Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 15

Beyond 5G 時代の RAN アーキテクチャー無線信号処理機能を Local Office に集約してアンテナサイトを小型化 L1 PHY/Low-MAC Antenna Site Local Office Data Center L2 High-MAC/RRC Slice 1: IoT ANT Commodity Server HW vdu L2 L1

18 Beyond 5G 時代の RAN アーキテクチャー無線信号処理機能を Local Office に集約してアンテナサイトを小型化 L1 PHY/Low-MAC Antenna Site Local Office Data Center L2 High-MAC/RRC Slice 1: IoT ANT Commodity Server HW vdu L2 L1 Commodity Server HW vcu L3 vepc L3 PDCP-U/SDAP Slice 2: embb? RF vdu L2 L1 vcu L3 vepc RF Slice 3: URLLC vdu L2 L1 vcu L3 App. Srv. vepc RF Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 17

20 IFoF/Analog RoF ハイブリッド型モバイルフロントホール IF 帯で多重された無線信号を光ファイバ上でアナログ信号で伝送 RRH vbbu RF L1 L2 L3 RRH vbbu RF L1 L2 L3 RRH RF D-RoF (CPRI) では無線伝送容量の約 16 倍の光伝送容量が必要!! L1 vbbu L2 L3 ユーザレート 63Gbps(4.5Gbps 14 波 ) の無線信号 ( 帯域幅 20GHz) を 20km 伝送可能 Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 19

21 2030 年代において想定される無線通信エンドデバイスの多様化に伴い通信への要求品質もより多様に 5G 時代のサービスもさらに高度化埋め込み型チップにより人とモノの間の認証用通信などが登場人と人人とモノだけでなくモノとモノの通信も多様化実用化に向けた技術課題様々な要求品質に対応可能な柔軟な無線ネットワーク伝搬特性の異なる複数の電波を活用デバイスが超高密度に存在する環境での干渉回避遍在するデバイスの通信管理 etc Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 20

2030 年代の電波利用における課題電波資源需要の爆発的な増加に対してどう対処するか?

23 2030 年代の電波利用における課題電波資源需要の爆発的な増加に対してどう対処するか? 複数の業務で周波数を共用することが必要ではないか時間場所帯域様々な軸での共用を模索する必要がある一方でスピーディーにサービスを展開できることも重要需要の増加調整せずエンドデバイスの干渉回避技術に頼ればサービス展開スピードは向上するが周波数の断片化や相互干渉の多発が懸念される高密度に展開されたセンサーとデータベースとが連携して複数の業務間で自律的に周波数の共用利用をコーディネートすることがが重要 Copyright(C) 2019 KDDI Research, Inc. All Rights Reserved. 22

本日のご説明内容 1 1. で目指す世界 2. の標準化動向 3. 商用に向けた取り組み

資料 1-6 新世代モバイル通信システム委員会基本コンセプト作業班第一回会合資料 KDDI 株式会社 2016 年 11 月 15 日本日のご説明内容 1 1. で目指す世界 2. の標準化動向 3. 商用に向けた取り組み本日のご説明内容 2 1. で目指す世界 2. の標準化動向 3. 商用に向けた取り組みで目指す世界リアルな体感遠隔地からのイベント参加産業振興社会基盤安心安全 3