ローカル5G導入時に陥りやすい課題と解決方法とは？

ローカル5Gの課題と解決方法について解説する

ローカル5Gとは、企業や自治体が限られた範囲で利用するために構築する自営の5Gネットワークです。占有のネットワークであるため、5Gの「超高速」「多数同時接続」「超低遅延・高信頼」という特長を最大限に活かしつつ、柔軟にネットワークを構築できます。
総務省より「ローカル5G導入に関するガイドライン」(※)が公表されており、現在企業や自治体によるローカル5Gの実証実験が始まっていますが、本格的な普及に向けてはまだ解決すべき課題も多くあります。そこで本記事では、ローカル5Gの導入時に陥りやすい課題と解決方法について解説します。
※参考：総務省「ローカル５Ｇ導入に関するガイドライン」

ローカル5Gとは

通信キャリアによる5Gネットワークの全国・地方での整備には時間がかかる見通しであるなか、早期に独立・安心・柔軟な無線通信環境を構築できるローカル5Gが注目されています。
以下では、ローカル5Gの概要や、想定市場規模について解説します。

ローカル5Gの基本コンセプト

ローカル5Gとは、企業や自治体が限られた範囲で利用するために構築する自営の5Gネットワークです。総務省は、2019年にローカル5G制度を開始し、自治体や企業による独自の5Gネットワーク構築を後押ししています。

総務省が定義する「ローカル5Gの基本コンセプト(※1)」は、以下の3つです。

5Gを利用していること
地域においてローカルニーズに基づく比較的小規模な通信環境を構築するものであること
無線局免許を自ら取得することも免許取得した他者のシステムを利用することも可能であること

出典元：総務省「デジタルデータの経済的価値の計測と活用の現状に関する調査研究の請負報告書」P.66より

総務省が2020年に行った「デジタルデータの経済的価値の計測と活用の現状に関する調査研究(※2)」によると、製造業の「屋内の生産、製造現場」において、5Gの活用に高い関心が持たれていることがわかります。
通常、リモート端末を工場内のネットワークに接続するにはWi-Fiを使いますが、その部分を5Gに置き換えることで、安定した通信が可能となります。ローカル5Gは、機械や製造ラインをネットワークで接続し、自動運転や遠隔制御を行う「スマートファクトリー」の実現に最適です。

※1 参考：総務省「ローカル5Gの導入」
※2 参考：総務省「デジタルデータの経済的価値の計測と活用の現状に関する調査研究の請負報告書」

ローカル5Gの実現に向けた開発実証

ローカル5Gの導入を推進するため、2021年（令和3年）1月に、各事業分野を代表する関係団体、各地域のローカル5G推進組織などから構成される「ローカル5G普及推進官民連絡会(※1)」が設立されました。
ローカル5Gの導入には、技術面やコスト面で課題があります。これらの課題を解決するため、政府はローカル5Gに関するより柔軟な制度の実現や、低廉かつ安心安全な利活用の実現を目的とした調査検討「課題解決型ローカル5G等の実現に向けた開発実証(※2)」等の事業を推進しています。

出典元：総務省「令和２年度地域課題解決型ローカル５Ｇ等の実現に向けた開発実証」P.2より

※1 参考：5GMF「ローカル5G普及推進官民連絡会について」
※2 参考：総務省「令和２年度地域課題解決型ローカル５Ｇ等の実現に向けた開発実証」

ローカル5Gの想定市場規模

5Gの普及が進むなか、企業や地域でローカル5Gへの期待が増しています。2022年2月に矢野経済研究所が発表した「国内5Gソリューション市場を調査」(※)によると、2030年度のローカル5Gソリューション市場は、650億円になると予測されています。
ローカル5Gの強みは、高速・大容量、低遅延、多接続です。今後、さまざまな分野で映像配信や遠隔作業支援、多接続に対応したIoT型ソリューションなどに利用されていくでしょう。

※参考：矢野経済研究所「ローカル5Gソリューション市場に関する調査（2021年）」
（2022年2月14日発表）
注：システム／アプリケーション開発費、通信モジュール、端末／デバイス、電波利用料／回線利用料・通信費、プラットフォーム／クラウド利用料、運用管理費などを対象として、それらのハードウェア、ソフトウェア、サービスなどを提供する事業者の売上高ベースで算出した。但し、ローカル5Gネットワークのインフラ設備（基地局など）の費用や工事費は含んでいない。

ローカル5Gの課題

ローカル5Gの導入から運用までの流れは以下の通りです。

導入検討

電波伝搬シミュレーション（外部への影響確認、対策範囲の電波状況）
無線機器選定

設計／施工

免許申請
NW・エリア設計
施工
施工後の電波測定（外部への影響確認、対策範囲の電波状況）

運用・保守

登録点検
運用監視
保守保全

各フェーズで専門知識が必要となることや、導入や運用のコストが高いことなど、ローカル5Gの本格的な普及には課題があります。

課題1.高コスト

ローカル5Gの課題のひとつがコストです。

導入費用

ローカル5Gは独自の5Gネットワークを利用するために、基地局の設置が必要です。現状ではローカル5Gに特化した安価な基地局装置が存在せず、高額な導入費用がかかります。
また、4Gと5Gネットワークを組み合わせたNSA方式の場合、既存の4Gネットワークに5G基地局をつなぐ形になるため、5G機器だけではなく4G機器の購入費用も必要です。

運用費用

ローカル5Gを利用するには、電波法によって定められている電波利用料を支払う必要があります。利用料は、利用する周波数帯や無線局の設置場所、種類によって金額が変わってきます。また、基地局だけではなく、使用する端末に対しても台数に応じた電波利用料の支払いが発生します。

課題2.導入に専門知識が必要

ローカル5Gを導入するまでには、免許取得やエリア設計、セキュリティ対策など専門知識が必要です。

免許取得

総務省およびその地方局である総合通信局に対して無線局免許の申請を行い、免許を交付してもらう必要があります。

無線免許の取得には、以下の基準を満たす必要があります。

使用する電波の周波数や強度が適切であること
無線設備の性能に問題がないこと
他の無線局との電波干渉がないこと

ローカル5Gは、自己の建物内または自己の土地内で、建物または土地の所有者などが自ら構築することを基本としています。基本的には所有者が自ら免許の申請を行いますが、所有者から依頼された事業者も、依頼を受けた範囲内であれば免許取得が可能です。
免許取得には、いくつもの申請書類を作成しなければならず、電波状況や機器性能、電波干渉など細かく審査が行われます。ローカル5G導入に必要な免許の取得にはノウハウが必要です。

エリア設計・電波干渉の調整

設計段階で、ローカル5Gの導入エリア内での電波伝達範囲を事前にシミュレーションし、基地局の設置場所を検討します。
ローカル5Gは、移動体通信事業者が利用している周波数に隣接する周波数を利用する場合や、同じ周波数を他のローカル5Gと共用する場合があります。そのため、周辺事業者との間で電波の干渉調整が必要です。
また、ローカル5Gで利用できる電波のひとつであるミリ波は、障害物の多いエリアでは電波が届きにくいという特徴があります。工場など障害物が多い場所で利用する場合は、通信可能範囲の正確な見極めが欠かせません。

セキュリティ対策

限られたエリア名で専用の5Gネットワーク環境を構築するローカル5Gは、公衆ネットワークから隔離されたネットワークです。そのため、移動体通信事業者が提供するパブリック5Gと比べて、不正アクセスなどのリスクが低いといわれています。
しかし、完全にリスクがないわけではありません。普及段階のローカル5Gは、ハードウェア、ソフトウェアの両方でネットワークリスクや脆弱性が存在する可能性があります。

トレンドマイクロ社が2021年に行った「サイバーセキュリティリスクに関する実証実験(※)」によると、ローカル5Gのコアネットワークへの攻撃によって、通信の傍受や改ざんなどが可能であることが明らかになりました。

また、ユーザ端末の脆弱性もセキュリティ面での課題です。ローカル5Gを導入する工場などでは、多くのIoT機器を同時に接続して制御することが想定されます。機器の台数が多くなるほど、ソフトウェアアップデートの実施漏れや、盗難などの問題が発生しやすくなるでしょう。このように、ユーザ端末の脆弱性が悪用されると、攻撃の踏み台や、機器の不正利用によって大きな被害が発生する危険性があります。

※参考：トレンドマイクロ「トレンドマイクロ、「スマート工場に潜むセキュリティリスク実証実験レポート」を公開」

課題3.導入後の運用が難しい

ローカル5Gは、自営の5Gネットワークであるため、運用・保守も利用者が行う必要があります。そのため、24時間稼働する工場などでは、24時間/365日システム監視やトラブル対応ができる体制が必要となります。ネットワーク、システムの稼働状況を可視化して把握することで、障害発生時、問題の箇所を迅速に特定できる仕組みを整える必要があります。

また、ローカル5Gの接続端末数が増加すると、その都度干渉調整やネットワークの最適化、運用状況の可視化をする必要があります。

課題の解決方法

ここまでローカル5Gが抱える課題について解説しました。以下では、それぞれの課題に対する解決方法を紹介します。

解決方法1.コスト

ローカル5Gのコストを削減するため、さまざまなソリューションがベンダーから提案されています。

クラウド活用による導入コストの削減

ローカル5G機器をユーザ拠点に設置し、データ処理部、5GCコアはクラウドに設置することで、初期費用の削減が可能です。
また、オープンソースを活用した通信機器も登場しています。たとえば、APRESIA Systemsが提供するローカル5Gシステムの通信機器(※)は、オープン無線アクセスネットワークに準拠しています。搭載するOSやソフトウェアは「Free5GC」などのOSSをベースにして開発コストを抑え、低価格を実現しています。

税制による整備促進

2020年度（令和2年度）に、5Gの導入を促進する税制が創設されました。総務大臣からローカル5Gの免許を受けた者は、対象設備の投資に係る法人税又は所得税について、15％の税額控除又は30％の特別償却を受けられます。固定資産税については、3年間は課税標準を2分の1とする特例措置を受けられます。(※)
このような税制による補助を受けることで、ローカル5Gの導入費用を抑えられるでしょう。

※参考：総務省「ローカル5Gの推進」

解決方法2.導入計画

ローカル5G導入時には、免許の取得や事業者間での調整が必要となります。これらの課題を解決するのが、ワンストップソリューションの活用や、政府が推進する開発実証です。

ワンストップソリューションの活用

ローカル5Gの導入・運用には、無線通信を含めた高度なITの知識を持つエンジニアを確保する必要があります。ノウハウのない企業が自力で導入することは、ハードルが高いのが現状です。近年では、無線通信技術に強みを持つさまざまな企業が、ローカル5Gの導入から運用保守までを支援するサービスやソリューションを提供しています。こうしたワンストップソリューションを活用することで、ローカル5Gの導入から運用までのハードルが下がると期待されています。

解決方法3.設計

設計面で課題となるのが、電波調整とセキュリティです。障害物の多いエリアで電波が届きにくい弱点を補うには、電波シミュレーションの実施が有効です。また、セキュリティ面での脆弱性を解消するためには、ローカル5Gにおけるセキュリティの脆弱性を把握したうえで、必要なセキュリティ対策を行う必要があります。

電波伝搬シミュレーションの実施

ローカル5Gを構築する際は、周辺事業者の電波と干渉しないように調整する必要があります。ローカル5Gの導入において、電波状況を把握することは重要です。エリア設計をする際に、実態に即した電波シミュレーションを行うことで、周辺事業者との電波干渉の調整、免許申請だけではなく、設置するアンテナ数とコストの最適化、電波カバレッジの最適化につながります。

セキュリティ対策の強化

ローカル5Gの導入にあたっては、セキュリティリスクを理解し、導入・運用を進めことが重要です。(※)

コアネットワーク内部での通信が平文でやりとりされている場合、侵入されるとデータの中身を傍受され、改ざんなどの被害を受けるおそれがあります。このリスクを軽減するには、コアネットワーク通信の暗号化が有効です。

また、ユーザ端末の脆弱性を狙った攻撃に対しては、ユーザ端末の種類や性能に依存しないセキュリティ対策が欠かせません。たとえば、SIMカードに搭載されたセキュリティソフトにより、ユーザ端末とSIMが正しい組み合わせであるかを照合する、ネットワーク側のセキュリティ機能で不正な通信はブロックするなどの対策があります。

ローカル5Gの導入コスト削減のため、コアネットワークを構成するハードウェアやソフトウェアのオープン化が進んでいます。しかし、汎用的なソフトウェアは脆弱性を悪用されるリスクが高いため、適切なセキュリティ対策を検討しましょう。

※関連記事：MIRAIT ONE「本当に安全？　ローカル5Gのセキュリティリスクとその対策」

まとめ

本記事では、ローカル5G導入時に陥りやすい課題と解決方法について解説しました。
ローカル5Gは、地域や産業の個別ニーズに応じて、企業や自治体が自らの建物内や敷地内でスポット的に柔軟に構築できる5Gシステムです。さまざまな課題の解決や、新たな価値の創造に向け、多様な分野、利用形態、利用環境において活用されることが期待されています。
しかしローカル5Gには、コストが高い、導入や運用が難しい、電波調整やセキュリティ面での不安が多いといった課題もあります。これらの課題を解決するために、技術開発や制度の策定が進められています。