※2024年10月24日更新

2020年3月から、国内で次世代の通信規格“5G”が商用化されました。
さらに、通信事業者が展開する"パブリック5G"とは別に、企業や自治体などが独自に5Gネットワークを構築できる“ローカル5G”が登場しました。

この記事では、ローカル5Gについて、パブリック5GやWi-Fiなどの他のネットワークとの違いや、導入のメリット・デメリット、ユースケースを解説します。

▼おすすめの関連記事
「5Gについて 」
「製造業がローカル5Gを導入する際の3つの課題とメリット  」
「新たな通信規格“5G”で何が変わる？ 特長や4Gとの違いを解説 」

ローカル5Gとは

ローカル5Gとは、「高速大容量（10Gbps）」「超低遅延（1ミリ秒程度の遅延）」「多数同時接続（100万台/k㎡の接続機器数）」といった特長をもつ「第5世代移動通信システム」を、企業や自治体が携帯通信キャリアに依存せずに、自社の敷地に自ら構築・運用できる、独自の5Gネットワークを指します。

製造業をはじめ、建設現場や農業、インフラ監視などさまざまなシーンでの活用が期待されています。

画像引用元：総務省『ローカル5Gの普及展開に向けて』

ローカル5Gの利用にあたっては、企業が無線局の免許を取得する、または免許を取得した事業者が提供するシステムを利用することが求められます。免許申請には、一定の様式が定められている証明書の提出が必要となり、処理期間は約1ヶ月半とされています。

総務省では、2019年12月24日よりローカル5Gの免許申請の受付を開始しており、すでに免許を取得している企業や教育機関もあります。

なお、ローカル5Gと混同しやすいネットワークにパブリック5Gとプライベート5Gがあります。

▼ローカル5Gとそのほかの通信システムとの違い

出典：総務省『5G・ローカル5Gの普及・高度化に向けた取組』

パブリック5Gとの違い

パブリック5Gとは、ソフトバンク株式会社やKDDI株式会社、株式会社NTTドコモといった通信事業者が提供する5Gネットワークのことです。2020年3月にサービスが開始されて、全都道府県でエリアの拡大が進められています。

ローカル5Gとの違いは以下の通りです。

• 免許取得は携帯通信キャリア
  パブリック5Gを利用するにあたっての免許は、携帯通信キャリアにて取得しているため、ローカル5Gとは異なりお客さま側で免許を取得する必要はありません。
• 下り速度優先の通信仕様
  パブリック5Gはコンシューマ向けの提供が主となるため、動画視聴、ゲームのダウンロード等下り速度優先の通信仕様になっています。これらはキャリア仕様に準拠しているため、ローカル５Gのようにお客さまニーズに合わせて上り・下り速度の比率をカスタマイズすることはできません。
• 複数のお客さまで通信を共有して利用
  ローカル5Gは、お客さまで通信帯域を占有できますが、パブリック5Gは、同一の基地局エリア内のお客さまと通信帯域を共用して利用するため、そのエリア内で利用しているお客さまが多い場合通信品質が安定しない場合があります。

プライベート5Gとの違い

プライベート5Gとは、通信事業者が持つ周波数帯を用いて企業や自治体に5Gネットワークを提供するサービスです。企業独自の5Gネットワークを構築できるという点ではローカル5Gと同じですが、以下のような違いがあります。

• 携帯通信キャリアがサービスを提供
• 携帯通信キャリアの周波数を利用
• 利用にあたってお客さま側での免許取得は不要
• 携帯通信キャリアの通信障害が発生した際に通信ができなくなる可能性がある

Wi-Fiとの違い

Wi-Fiは、IEEE 802.11規格を使用した無線ネットワーク技術を指します。ローカル5Gとの主な違いは、以下の通りです。

• 免許不要で利用可能
  Wi-Fiの利用にあたっては、お客さまの免許取得は不要なので、手軽に導入可能です。
• 対応端末が豊富
  ローカル5Gと比較して、Wi-Fiに対応した端末のバリエーションが豊富（パソコンやスマホ・タブレット、カメラ、家電など多くの機器がWi-Fiに対応）なため、様々なシーンで利用されています。
• (多くの場合)導入コストが安い
  Wi-Fiの導入コストは、アクセスポイント（AP）1台あたり数万円～数十万円であるため、カバーエリアが狭い場合は、ローカル5Gと比較して安価に導入できます。
  ただし、広いエリアをカバーしたい場合、Wi-Fiはカバレッジ範囲が狭いため、膨大な数のアクセスポイント設置やエリア設計作業が必要となり、結局コスト高になる場合があります。
• 電波干渉による不安定な通信
  Wi-Fiは手頃かつ安価に導入でき、対応した端末が多く利用しやすいため、現在では多くの場所でWi-Fiが設置されています。そのためWi-Fi同士の電波干渉の影響により通信品質が安定しない場合があります。
• カバレッジ範囲が狭い
  Wi-Fiのカバレッジ範囲は数十mしかないため、一般家庭や飲食店など比較的狭い範囲では利用しやすいですが、企業や自治体などが広い範囲で利用する場合には、多くのWi-Fiアクセスポイントを設置する必要があります。

ローカル5Gのメリット

①Wi-Fiや4Gよりも優れた機能性

ローカル5Gは、4Gと比べて通信速度が10倍以上、遅延は10分の1、同時接続台数は10倍と高速・大容量通信が可能です。通信品質・速度が向上するため、設備の遠隔監視や自動化もスムーズに行えます。

また、Wi-Fiと比べて広い範囲の通信をカバーできるため、企業が必要とする場所に独自にネットワークを構築できます。大規模な工場でも安定した通信が可能です。

また、ローカル5Gでは、お客様が上り・下り通信速度の比率をカスタマイズすることができます。特に上り速度に比率を偏重（準同期※）することで、大容量データのアップロード時間を短縮することが可能となります。

※準同期とは、5G通信において、上り速度の通信比率を高めた設定を指します。

▼ローカル5Gの3つの特長

②外部に左右されない独自運用

通信事業者が展開するパブリック5Gの場合、災害や通信障害が起きた際にネットワークにつながる設備・機器に支障をきたすおそれがあります。

ローカル5Gは、通信事業者が提供するネットワークと切り離して、独立したネットワークを利用するため、外部の影響を受けることはありません。

また、通信事業者の5Gエリアが届かない工場でも、必要な場所に5G通信システムを構築できることがメリットの一つです。

③セキュリティの強化

公共で利用されるパブリック5Gと異なり、ローカル5Gは外部のネットワークから独立しています。

社内でネットワークを占有することで、外部へのデータ流出リスクを避けられます。必要なエリア・箇所以外に電波を届かないように構築することで、工場内のセキュリティ対策を強化することが可能です。

なお、5G／ローカル5G対応ゲートウェイ『CONEXIOBlackBear 5Gモデル』の詳細資料はこちらからお問い合わせください。

ローカル5Gのデメリット

製造現場のパフォーマンス向上やセキュリティ対策に有効なローカル5Gですが、導入にあたってデメリットも存在します。

①(現状は)コストが高い

ローカル5G導入の障壁となるのがコストです。導入規模によりますが、5Gネットワークの構築に数千万～数億円のコストが発生するケースもあります。

また、ネットワークの構築費に加えて、年額固定の電波利用料も支払わなければなりません。総務省が発表している電波利用料は以下のとおりです。

▼電波利用料(年額)　※令和4年10月1日現在

総務省『ローカル5G導入に関するガイドライン』を基に作成

ただし、ローカル5Gの導入にあたって必要となる設備に対して税額控除・特別償却などの措置が設けられています。さらに、今後は低価格化も見込まれているため、コストや将来的な利益などを考慮したうえで検討することが重要です。

出典：総務省『5G・ローカル5Gの普及・高度化に向けた取組』『ローカル5G導入に関するガイドライン』

②周波数帯域幅が狭い

ローカル5Gの周波数は、28.2～29.1GHz帯の“ミリ波”と4.6～4.9GHz帯の“Sub6（サブロク／サブシックス）”の2種類の電波を使用しています。

最近の市場トレンドであるSub6は、周波数がLTEや無線LANと近い周波数帯となるため、利用できる周波数帯域幅が狭くなります。

そのため、容量の大きなデータの送受信や同時接続数が多い場合、通信・遅延速度の向上が期待できないおそれがあります。

③障害物が多い環境には向かない

電波は高周波になるほど直進性が強いため、ローカル5Gは、障害物がある環境では通信距離が限られてしまう可能性があります。

特に28.2-29.1GHz帯(ミリ波)は、直進性の強い電波となり、障害物の影響を受けやすいことが特長です。そのため、障害物の多い屋内外で利用する場合には、通信の距離が短くなる可能性に注意が必要です。

ローカル5Gのユースケース

ローカル5Gは、幅広い分野での活用が期待されています。ここでは、どのように活用できるのか、ユースケース別で紹介します。

【工場・プラント施設】スマートファクトリー化

工場内にある設備・機械がローカル5Gにつながることで、設備のIoT化やAIの導入を後押しして、スマートファクトリーを実現できます。

それまで有線ネットワークに縛られていた機械や設備を無線化し、レイアウトフリーを実現することができます。多品種少量生産でも、製品に合わせた生産ラインの組み換えを容易にし、製造現場の作業を効率化して、生産性を高めることができます。

【工場・プラント施設】工場設備の点検業務の効率化

ローカル5Gによって、高精細画像通信が容易になります。これにより、多拠点の設備・機械にカメラを設置し、高精細映像を5G通信で伝送し、リモートで集中監視・点検したり、あるいは作業員の動作解析を行ったりすることができます。

これまで目視に頼っていた点検を効率化・自動化すれば、 24時間監視も可能になります。これにより、設備・機械の不具合や故障をいち早く検知し、工場設備の安定稼働が実現できます。

ある製鉄プラントで実際に採用された事例を紹介します。

システム概要図

【農業】農機作業の自動化・遠隔制御

ローカル5Gは、後継者不足や労働力不足が問題視されている農業分野でも活用されています。

たとえば、トラクターやコンバインなどの農業機械に高精細カメラを取り付けて、ローカル5Gで遠隔拠点に映像を転送します。これにより、遠隔監視下で農業機械を無人状態で自動運転することが可能です。

現場作業の省人化・効率化につながり、生産効率の向上が期待できます。

【建設・工事現場】業務支援・ノウハウの継承

建設・工事現場では、人材不足だけでなく、若年労働者の確保と育成が大きな課題です。そこで、業務支援や習熟した労働者のノウハウ継承にも、ローカル5Gが活用できます。ローカル5Gを活用することで、ARグラス（※）を通した遠隔作業指示を行えます。

教える立場の労働者は、遠隔地にいるARグラス装着者（若年労働者）に対して、グラス上に作業指示を表示したり、写真・音声を共有したりできます。

一方、ARグラス装着者は、建物の完成形を現実の作業現場と重ねながら、ハンズフリーで確認することが可能です。

※ARグラスとは、グラス装着者の視線に合わせて、実世界に重なるように情報を表示させる器具のこと。

【商業施設】作業工数の削減

ローカル5Gは、商業施設内の店舗でも活用が想定されています。

たとえば、電子タグを利用した商品管理や、セルフレジ・無人レジにおけるカメラでの監視・映像解析などが可能です。それによって、在庫管理の工数を削減したり、高精度カメラで顧客行動をリアルタイムで分析したりして、コスト管理やマーケティングなどに役立てられます。

【スタジアム・イベント会場】安全性の確保

スタジアムやイベント会場などで、ローカル5Gを活用する方法もあります。

大勢が集まるイベント会場では、LTE通信が混雑する場合があります。ローカル5Gを活用することで、チケッティング業務や場内無線を独立したネットワークで行うことができます。
また、高解析度映像での人流監視を行えば、警備強化につながるといったメリットが挙げられます。
来場者端末への4K・8K映像同時配信や、AR・VRなどを用いた臨場体験型サービスの提供も可能です。

ローカル5Gを導入するための準備

ローカル5Gの導入には、設備・システムの構築や免許申請などの準備が必要です。

課題とソリューションの整理

課題や将来像、ソリューションを洗い出して、関係性を整理します。

課題やソリューションを整理することで、どのようなシステム・設備の導入・構築を行うか、具体的に検討できます。

▼現状課題と解決策を整理する例

情報を整理したあとは、ローカル5Gを活用してどのような流れで事業を行うのか、イメージ図を作成すると分かりやすくなります。

▼ローカル5G導入後のイメージ図の例

画像引用元：GO!5G『ローカル5G導入の手引き』

出典：GO!5G『ローカル5G導入の手引き』

システム・設備の構築

課題とソリューションの整理ができたら、ローカル5Gに対応した設備を導入してシステムを構築します。

システム・設備の構築にあたっては、現場の課題に応じて導入するシステムの要件を明確にすることが重要です。

自社のみならず、ローカル5Gの導入ベンダーやコンサルタントとともに具体的な内容を検討します。

▼システム・構成機器の要件

• スループット（上り・下り）
• 遅延時間
• 通信可能範囲
• 5G基地局・移動局・デバイス（PC、カメラ、センサーなど）の数
• 利用する周波数帯

システムや構成機器の要件を決定したあとは、ネットワークの構成図を作成すると全体の関係性を把握しやすくなります。

▼ネットワーク構成図の例

画像引用元：GO!5G『ローカル5G導入の手引き』

また、上記の構成図を作成したあとは、導入・運用にかかる費用や導入後の運用体制を決定しておくこともポイントです。

出典：GO!5G『ローカル5G導入の手引き』

無線局免許の申請

ローカル5Gの導入には、無線局免許を申請・取得する必要があります。

無線局の申請を行う際は、無線局免許手続規則で定められた無線局事項書および工事設計書を提出します。また、自己土地利用の場合には、エリアの範囲を示す図や登記事項証明書の提出も求められます。

なお、免許の取得は、エリアを所有・利用している企業だけでなく、依頼するベンダー側が取得することも可能です。免許人は、免許の取得時の検査をはじめ、定期検査、電波利用料の支払いを行います。

まとめ

この記事では、ローカル5Gについて以下の内容を解説しました。 ローカル5Gとは、携帯通信キャリアに依存せずに企業や自治体が自身の敷地内に構築・運用できる専用の5Gネットワークで、以下のような特長があります。

• 安定した高速大容量通信
• 上り・下り速度の比率をカスタマイズ可能
• 広大なエリアカバー
• セキュリティ強化につながる

企業内で独立したネットワークを構築できるローカル5Gは、大容量通信・超低遅延・多数同時接続といった特長を備えた通信システムです。パブリック5Gや外部ネットワークから切り離すことで、5Gエリア外でもセキュアな通信環境を構築できます。

ローカル5Gを導入することで、産業関連施設のあらゆる設備・機械との通信が可能になるため、IoT化、スマートファクトリーの実現も後押しします。

ローカル5Gの導入にあたっては、事前に課題や将来像、ソリューションを洗い出して整理します。また、必要な設備・システム構築の計画を立てて、無線局免許の申請手続きを行うことが必要です。

コネクシオでは、ローカル5Gに対応したIoTゲートウェイ『CONEXIOBlackBear 5Gモデル』を核に、IoTシステムの導入をサポートしています。製造現場の生産性向上をはじめ、5Gを活用したスマートファクトリー化を目指す製造部門の管理者さまは、ぜひお気軽にご相談ください。

『CONEXIOBlackBear 5Gモデル』の製品情報や製品仕様などがご覧いただける資料は、こちらからダウンロードいただけます。

▼おすすめの関連記事
「5Gについて 」
「製造業がローカル5Gを導入する際の3つの課題とメリット  」
「新たな通信規格“5G”で何が変わる？ 特長や4Gとの違いを解説 」