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5G 世界動向 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 3 Future IMT Vision in ITU-R WP5D National/international projects on 5G Special sessions on 5G in international conferences Global initiative to define operator requirements for 5G Vision2020/ Network2020 5G Workshop in Sep. 2015

5G 想定スケジュール 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 5 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 202x 5G 商用システム開発 5G サービス開始 5G+ 導入 WRC15 Requirements Workshop Proposals WRC19 Specifications Rel. 13 Rel. 14 Rel. 15 Channel Model SI Requirement SI Technology SI Rel. 16 WIs WIs

2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 8 Use Case Categories : ITU-R vision for IMT-2020 and beyond Use case を embb. mmtc, URLLC の 3 種に categorize 今後の標準化議論の基本的な検討分野 embb Enhanced Mobile Broadband embb Gigabytes in a second 3D video, UHD screens Smart Home/Building Work and play in the cloud Augmented reality Industry automation Smart City Voice Future IMT Mission critical application, e.g. e-health Self Driving Car Massive Machine Type Communications mmtc Ultra-reliable and Low Latency Communications URLLC mmtc URLLC Three use case categories Eight Key Capabilities

5G が目指す世界 ( 目標性能 ) 世界的にほぼ共通の要求条件が合意されている今後 3GPP, ITU-R にて評価条件とともに具体的な要求条件を決定容量 /km 2 1000 倍大容量化高速通信ユーザ体感スループット 100 倍 ( ピークデータレート 10Gbps 以上 ) 5G 低遅延化無線区間の遅延 1ms 以下多数の端末との接続低コスト & 省消費電力 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 同時接続端末数 100 倍 ( 人が密集する環境,M2M 等 ) ネットワークと端末の低消費電力化 ( バックホールの低コスト化を含めて ) 9

5G 無線アクセス性能向上手段 : The Cube 5G の要求条件を満たすためには, 複数の手段を組み合わせることで, 飛躍的な無線アクセス性能向上容量増大を目指す TRx 周波数利用効率向上要求性能 ( 容量 ) TRx TRx TRx TRx TRx TRx TRx 非直交マルチアクセス Controller 3D/Massive MIMO 高機能受信機新無線伝送フォーマット送受信協調アクセス技術既存セルラ帯域従来性能周波数帯域幅拡張広帯域高周波数帯超広帯域高密度ネットワーク対応スモールセルの効率展開ホットスポット低コスト / 省エネルギーネットワークの実現人口密集エリアショッピングモール周波数 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 高周波数帯利用による広帯域化 12

2020 年以降における 5G の段階的進化 5G は 2020 年以降も新技術, 新周波数を柔軟に追加して発展し, さらに高い要求性能を実現する将来への拡張性に優れた無線通信システム 2020 2025 2030 5G 5G+ 5G New RAT の導入 (Tight interworking with LTE) 2020 年までに利用可能な周波数帯を利用 ( 既存バンド含む ) 無線技術のさらなる高度化 ( さらに超多素子な Massive MIMO など ) さらに幅広い周波数帯を追加利用周波数 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. ピーク : 数 Gbps ピーク : 10Gbps 以上 13

2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 周波数 5G の展開イメージ 1 2020 年大都市のような高速大容量化を最も必要とするエリアから 5G 導入 5G の新たな無線アクセス技術 (New RAT) と新周波数 ( 準ミリ波?) によるスモールセルを高度化した LTE(eLTE ) のセルにオーバーレイして導入 New RAT と elte は密に連携して運用オリンピックパラリンピックの施設付近でも導入 2 その後 5G のエリアを郊外田舎まで拡大都市部ではさらに高い周波数でかつ広い帯域幅を有する周波数帯 ( ミリ波 ) を活用してさらに高速大容量化 5G をさらに拡張した技術 (5G+) を導入 2019 年まで 2020 年 202x 年 LTE LTE 5G+ 都市部エリア郊外田舎エリア LTE LTE LTE 5G New RAT elte LTE LTE 5G+ 5G+ 5G+

User data rate (Downlink) 2020 年以降に向けたデータレートの改善 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 15 10 Gbps 10000000 1 Gbps 1000000 100 Mbps 100000 10 Mbps 10000 1 Mbps 1000 100 kbps 100 WCDMA HSDPA Peak Average 10 10 kbps 1995 2025 2000 2005 2010 2015 2020 データレートは指数関数的に増加 ( ほぼ10 年で100 倍 ) (Moore lawに近い増加 ) LTE LTE-Advanced Ave. ~2Mbps, Peak 14Mbps 5G Ave. ~240Mbps, Peak ~600Mbps Ave. ~24Mbps, Peak 150Mbps 5G+ 平均 ~4Gbps ピーク >10Gbps 5G 平均 ~1Gbps P ピーク ~5Gbps

2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 16 embb and New Use Cases 5G の導入当初は 5G の新無線技術だけでなく拡張した LTE 技術も使って多様なユースケースをサポート 2020 年 (5G 導入当初 ) 202X 年 elte embb New RAT elte embb New RAT Massive MTC Low latency Critical MTC Massive MTC Critical MTC 5G 新無線技術は embb を最優先にサポート他は elte を活用 5G 新無線技術はすべてのユースケースをサポート

2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 17 5G の主要技術 New numerology with shorter TTI Wider bandwidth and low latency f LTE t New RAT New RAT Lean radio frame Less inter-cell interference, energy saving, good forward compatibility 5G (2020) 5G 5G 5G 5G 5G 5G (202X) 5G 5G + 5G 5G ++ 5G + Tight LTE integration C/U-plane split (dual connectivity, CA) elte/ new RAT (C/U-plane) New RAT (U-plane) NOMA on LTE Further cellular enhancement with massive connectivity f OMA NOMA Intentional non-orthogonality f Well localized waveform Frequency Time Massive MIMO/ beamforming Cell range extension Improved spectral efficiency Flexible duplex with unlicensed spectrum (e.g. LTE-assisted access) Licensed Band (LTE) Unlicensed Band (New RAT) f IoT related LTE enhancements Low cost / Long battery life devices

2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. Core network for 5G EPC can host 5G RAN EPC is well suited for embb and mmtc type traffic Existing infrastructure can be used and also allows for early 5G introduction New Core can be defined if study proves it is beneficial E.g. for support of new services like ultra-reliable and low-latency communications But it should be supported in co-existence with (v)epc in the form of NW slicing Should allow for independent evolution of RAN and CN CN (v)epc (v)epc slice New New Core Core slices (e.g. (e.g. for for URLLC) URLLC) S1 S1 New I/F RAN LTE DU LTE DU 5G X2 5G DU LTE DU LTE DU 5G X2 5G DU Initial phase (around 2020) Later phase (around 202X?)

Centralized deployment とフロントホール 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 19 Core Lower layers of NR BS Central Unit/Upper layer of NR BS Lower layers of NR BS Centralized deployment (3GPP TR38.801 V0.4.0) Lower layers of NR BS Central unit Fronthaul Distributed unit 遅延時間の小さいフロントホールを利用可能な場合 Central unitに多くの機能を配置することにより CoMP(Joint Processing) や複数セル間での協調スケジューリングにより特性改善が可能トレードオフ Distributed unit に上位レイヤまでを含む機能を配置することによりフロントホールにおける遅延要求や所要ビットレート等の条件を緩和可能

Central unit と Distributed unit の機能分担 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 20 RRC PDCP High- RLC Low- RLC High- MAC Low- MAC High- PHY Low-PHY RF Data Option 1 Option 2 Option 3 Option 4 Option 5 Option 6 Option 7 Option 8 RRC PDCP High- RLC Low- RLC High- MAC Low- MAC High- PHY Low-PHY RF Data Function Split between central and distributed unit (3GPP TR38.801 V0.4.0) 機能分担 (Option 8) を用いた場合のフロントホール所要帯域 ( 例 ) (3GPP TR38.801 V0.4.0) Number of Antenna Ports Frequency System Bandwidth 10 MHz 20 MHz 200 MHz 1GHz 2 1Gbps 2Gbps 20Gbps 100Gbps 8 4Gbps 8Gbps 80Gbps 400Gbps 64 32Gbps 64Gbps 640Gbps 3200Gbps 256 128Gbps 256Gbps 2560Gbps 12800Gbps Central unit 現在の CPRI における機能分担 Distributed unit アンテナ数システム帯域幅に比例してフロントホールにおける所要帯域が増加

機能分担変更によるフロントホール所要帯域低減 RRC PDCP High- RLC Low- RLC High- MAC Low- MAC High- PHY Low-PHY RF Data Option 1 Option 2 Option 3 Option 4 Option 5 Option 6 Option 7 Option 8 RRC PDCP High- RLC Low- RLC High- MAC Low- MAC High- PHY Low-PHY RF 所要帯域 Data 各機能分担におけるフロントホール所要帯域と最大許容遅延 (3GPP TR38.801 V0.4.0) Central unit 現在の CPRI における機能分担 Distributed unit Option 1 Option 2 Option 3 Option 4 Option 5 Option 6 Option 7 Option 8 DL 4 Gbps 4 Gbps > 4 Gbps 5.2 Gbps 5.6 Gbps 5.6 Gbps 9~10 Gbps 157Gbps UL 3 Gbps 3 Gbps > 3 Gbps 4.5 Gbps 7.1 Gbps 7.1 Gbps 15~60 Gbps 157Gbps 片道最大許容遅延 10 ms 1.5 ~ 10 ms 1.5 ~ 10 ms 100 msec 数百 msec 250 msec 250 msec 250 msec ( 条件 ) 周波数帯域幅 :100 MHz, 8 レイヤ多重変調方式 (DL:256QAM, UL:64QAM) 無線ピークレート (DL: 4Gbps, UL: 3 Gbps) 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 21

Future Core Network Network Slicing can accommodate versatile services in a single network. Smart energy Remote surgery Disaster recovery Health care Enterprise hosting Service Instance Layer Smart agriculture Traceability Machine control Games ITS Public service xsp hosting Network Slice Layer Massive IoT Ultra low latency Ultra-reliable High security Provide XaaS Physical Network Layer COTs Servers Virtualization Layer SDN transport equipment COTs Servers Resource Controller Enterprise Network The Internet Current Telecom Network Slice Management System 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 22

2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 23 Future Core Network Key Technologies Virtualization / Cloud Technologies NFV / SDN Network slicing An optimal virtual NW is constructed per service Session separation Cloud native telecom software to increase NFV benefit.. Telecom(3GPP) Technologies C/U Split Edge computing Control functions are split from transport nodes App execution and content caching are and consolidated in the control plane. conducted by near edge servers. Common CP - Functions (Mobility Management(MM)) Separation of mobility/session management CP - Functions (Session Management (SM) ) UP - Functions CP - Functions (Session Management (SM) ) UP - Functions The Internet / Public Cloud Edge Cloud Core Cloud Edge Cloud Mobile Network Edge Cloud Routing optimization Improvement for efficiency and low The Internet Tunnel Mobility Anchor latency The Internet Tunnel less Anchor less or Multiple Anchor

Future Core PoC : Dynamic network slicing technology 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 24 Current Slice industry agreements Management Function Dynamic slice selection based on policy, situation, and location Proposed Service-slice mapping Network slice 1 (MBB) Broadband service (e.g. Movie) Network slice 2 (No mobility) Network slice 3 (Local breakout) Network slice n IoT service (e.g. sensor) Low latency service (e.g. AR/VR) other new services Service-based slice selection Dynamic allocation policy SDN transport equipment Virtualization Layer COTs servers

2020 年 5G 実現に向けたロードマップ 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 25 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 Requirements Proposals Specifications 標準化 WRC15 WRC19 Rel. 13 Rel. 14 Rel. 15 Rel. 16 Technical SI WIs WIs 国内外プロジェクト欧州プロジェクト 5G 研究開発国プロ 5GMF 総合実証試験ドコモ実証実験要素技術実験システムトライアル @ 東京ドコモ商用開発 ~ サービス開始 5G 商用システム開発 5G サービス開始 5G+ への発展

5G 実証実験協力世界の主要 13 ベンダとの協力 2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 27 5G experimental trials are being started since Q4 of 2014 Existing bands UHF bands Ex. 800MHz, 2GHz Exploitation of higher frequency bands Low SHF bands 3-6GHz High SHF bands 6-30GHz EHF bands > 30GHz Frequency Key devices/chip sets vendors System solution vendors Measuring instruments vendors

2016 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved. 34 開催概要ドコモではスマートイノベーションへの挑戦を 2020 年ビジョンとして掲げ総力を挙げて取り組んでいます本イベントではそれに資するネットワークやモバイルサービスに関する技術に加え AI プラットフォームや IoT に関する技術などドコモの最新の研究開発の取り組みについて講演展示を通じて分かりやすくご紹介いたします NTT ドコモの研究開発が創造する新技術サービスをこの機会に是非ご覧ください http://docomo-rd-openhouse.jp/