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sub6とミリ波の違いは?電波の特徴から5Gを理解する

前回記事ではこれからのビジネストレンドとなる5Gの基礎概要についてご案内しました。

(前回時期も併せてご覧ください)


今回は5Gをより深く理解できるよう周波数帯や帯域幅からsub6(サブシックス、サブロク)とミリ波までご案内します。
是非ごご覧ください。

■ 周波数の特徴

はじめに、周波数帯域による電波の特徴を述べます。
電波は周波数であらわし1秒間に繰り返す波の数がヘルツ(Hz)という単位になります。
この単位が多いことを高周波数と呼び、少ないことを低周波数と呼びます。
1G(ギガ)Hzと1M(メガ)Hzを例にとります。
1MHzと比較すると1GHzが高い周波数となります。
周波数は高い周波数帯と低い周波数帯で各々特性が変わります。

周波数が低い

  • 電波は障害物の裏側にも回り込みやすいためエリアを広げやすい
  • 大容量のデータを運ぶことが難しい

周波数が高い

  • 電波は直進性が高くなり、障害物に反射しやすくなるためエリアを安定させるのが難しい
  • 大容量のデータを運ぶことが可能になる

因みにモバイル通信業界では、エリアを広げやすい周波数帯をプラチナバンドと呼びます。
プラチナバンドとは通常700~900MHzを指します。
5Gとプラチナバンドの周波数を高い順に並べると以下の通りです。

  1. ミリ波(28GHz帯)
  2. Sub6(3.7GHz帯と4.5GHz帯)
  3. プラチナバンド(700~900MHz)

周波数が髙くなるほど上述の特性が目立つようになります。

帯域幅とは

帯域幅とは、通信に使用する周波数の幅のことを指します。
その幅が広いほど大量のデータを一気に伝送することが可能になります。
道路でイメージすると1車線の道路より複数車線の道路の方が多くの車輛をスムーズに進めることが可能になるのと同様のイメージです。

■5Gの周波数帯

5Gの特徴は以下の3点です。

  • 超高速通信
  • 低遅延
  • 多数同時接続

この目標を達成するために日本では3.7GHz帯と4.5GHz帯と28GHz帯と高い周波数帯が割り当てられています。
その中でも6GHz帯未満の意味から3.7GHz帯と4.5Gz帯をsub6と呼びます。一方28GHz帯をミリ波と呼びます。
一般的にミリ波は30GHzから300GHzの周波数帯を指しますが、日本では28GHz帯も含めてミリ波と呼んでいます。


5Gに高周波数帯を利用する理由

この理由は端的に述べると、5Gの最大20Gbpsという超高速を実現するためです。
超高速の伝送速度に達するには、広い帯域幅が必要になります。
帯域幅が広くなるほど一度に通信できるデータの量が増やせ、その結果通信速度も向上します。

しかし、周波数帯域は有限のため、既にテレビや他の無線に利用されている周波数帯域ではなく、比較的余裕のある高周波数帯域を確保することで5Gの特徴を実現することとなりました。
ただし、高周波数帯とひとまとめには出来ないほどsub6とミリ波には違いがあります。

それでは、sub6とミリ波の違いについて考えてみましょう。

sub6

sub6で利用する3.7GHz帯と4.5GHz帯はこれまでの4Gで利用していた周波数帯と近接しているため既存の技術を応用することが可能です。
また周波数帯の特性からミリ波と比較しても回り込みやすい性質の電波となるため、通信エリアもカバーしやすくなります。
4Gの帯域幅は40MHzでしたが、sub6帯では最大100MHz幅の帯域幅が利用可能です。

ミリ波

ミリ波は直進性が高く障害物に弱いという特性があります。
ビルや建物が立ち並ぶ都心や室内では障害物が多く、電波が遮られます。
そのため通信エリアを広げるためには、より多くの基地局が必要になります。
さらにsub6と比較すると、周波数帯は活用が進んでいないため、活用するための技術的なハードルは高くまります。

しかしながらミリ波は、高い周波数帯域で且つ帯域幅も広く取れることから高速大容量の通信が可能になります。
前述したように4Gの帯域幅は40MHz、sub6帯では最大100MHz幅ですが、ミリ波では最大400MHz利用可能になってます。

このことからもわかるように、sub6と比較して高い周波数帯で且つ帯域幅も広いミリ波は、
5Gの(1)超高速通信(2)低遅延(3)多数同時接続のポテンシャルをフルに発揮するための鍵となります。
しかし、技術的ハードルやエリアカバーの問題から、ミリ波のエリア拡大はもう少し時間がかかりそうです。

もう一点留意していただきたいのは、上述の比較はあくまでもsub6とミリ波の比較です。
当然ですが、sub6も4Gと比較すれば高いポテンシャルを装備しています。

直近の状況では、各々の周波数帯域の特性を鑑みて、5Gのエリアはsub6で拡大しつつピンスポットでミリ波のエリアを構築することとなりそうです。


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