5Gについて理解するとき、あるいは5G対応スマホを購入しようとするとき、ぜひ知っておきたいのが「ミリ波」と「Sub6」の特徴や違いです。ミリ波とSub6について、基礎的な知識と押さえておきたいポイントを紹介します。
そもそも5Gとは？
5Gとは、（1）超高速・大容量、（2）超低遅延、（3）多数同時接続などの性能を備えた、第5世代の移動通信システム（モバイルネットワーク）です。Gは「Generation（世代）」を表します。
もう一つ、5Gの技術的特徴として挙げられるのが、従来の4G向けと比べて非常に高い帯域＝高周波数帯が用いられていることです。日本では5G向けに、Sub6帯と呼ばれる3.7GHz帯と4.5GHz帯、ミリ波と呼ばれる28GHz帯という3つの周波数帯が割り当てられています。
周波数というのは、電波が進むときに上下に振動する波（山と谷で1サイクル）が1秒間に何回（何サイクル）繰り返されるかを示すものです。1秒間に60回の波が繰り返されれば、周波数は60Hz（ヘルツ）となります。基本的に周波数が大きいほど通信速度は速くなります。
その電波の周波数の一定範囲を示したものが周波数帯です。電波の用途は周波数帯ごとに区分けされて決められています。
ではなぜ、5Gでは高周波数帯が使用されているのでしょうか。それは、5Gの最大20Gbpsという超高速を実現するためです。これくらいの伝送速度に達するには、数100MHz以上という広い帯域幅が必要です。帯域幅とはデータが通る道幅のようなものです。帯域幅が広いほど一度に通信できるデータの量を増やせるため、速度も向上します。
しかし、これまでの移動通信で使用されてきた周波数帯はすでにテレビや無線機などさまざまな無線システムでも利用されていて、新たに広い帯域幅の周波数帯を確保するのは困難です。そこで5Gでは、これまで移動通信には用いられていなかった高周波数帯を利用することで、必要とされる帯域幅を確保することになりました。
実際に国内の各キャリアに割り当てられた5Gの帯域幅は、3.7GHz帯と4.5GHz帯がそれぞれ最大100MHz幅、28GHz帯が最大400MHz幅となっています。4Gの帯域幅は各社とも最大で40MHzだったことと比べると、格段に広い帯域幅が与えられています。
5Gの「ミリ波」と「Sub6」それぞれの特徴
5Gのミリ波とSub6にはどのような違いがあるのか、それぞれ特徴を見てみましょう。
ミリ波
ミリ波は厳密に言うと30GHz～300GHzの周波数帯のことですが、28GHz帯もミリ波帯に近接しているため、日本の5Gで使われる28GHz帯については、呼びやすいこともありミリ波と呼ばれています。
Sub6よりも高い周波数帯であるため、広い帯域幅の確保が可能で高速通信が期待でき、多数同時接続という点でも優れています。つまり、（1）超高速・大容量、（2）超低遅延、（3）多数同時接続という5Gの特徴を実現できる可能性をより多く持っています。
反面、減衰（電波が弱くなること）が大きい為、電波の届く範囲は狭く、直進性が高いので障害物の影響を受けやすいのが弱点です。そのため、何らかの工夫をしない限りはあまり広いエリアをカバーすることができません。混雑するエリアや用途が明確になっている場合にスポット的に活用されることが想定されます。
Sub6
Sub6は6GHz未満の周波数帯のことです。フルマラソンで市民ランナーが4時間切ることを「Sub4」などと言いますが、同じイメージで6GHz未満の周波数帯をSub6と呼んでいます。日本の5Gでは3.7GHz帯と4.5GHz帯が使用されます。ミリ波に比べると減衰が少なく、広域まで電波が届き、障害物があっても（ミリ波に比べれば）回り込んで届くという特徴があります。
ただし、速度と同時接続の性能に関してはミリ波に大きく劣ります。
5Gの「ミリ波」と「Sub6」の違い
上記のとおり、速度や同時接続という性能面で優れているのはミリ波です。しかしながら、ミリ波は広い範囲に届きませんので、非常に多くの基地局・アンテナを建てる必要があり、コスト面で大きな課題を抱えています。5Gでミリ波を十分活用できるようになるにはもう少し時間がかかりそうです。
一方、Sub6の技術は4Gの延長線上にあります。4Gでは3.6GHz帯を使っていたため、Sub6の3.7GHz帯と4.5GHz帯であればこれまでの技術の一部が転用可能です。具体的には基地局設計やアンテナ配置にこれまでのノウハウを活かせます。そのため、ミリ波よりも早く普及が進んでいるという状況にあります。
また、総務省の認可の元、既存の4Gの周波数帯をそのまま5Gに転用するという試みも行われ始めています。
iPhoneやAndroidの5G対応スマホはミリ波？ Sub6？
こうしたミリ波とSub6の普及速度の違いが、5G対応スマートフォンのスペックの違いにも現れています。
2021年3月現在、国産メーカーのAndroid端末は、Sub6のみ対応のものが主流です。ただし、まだ数は少ないものの、ミリ波に対応したスマホもいくつか登場しています。また、AppleのiPhone 12は北米向けモデルのみミリ波対応です。
しかし、少なくとも当面、日本の街なかで5Gを使うときはSub6での通信を行うことになります。それでも4Gに比べると、都内では平均して100Mbpsを超える速度が出るなど十分に高速なので、不満を感じる人は少ないでしょう。今後、ミリ波もあわせて活用されるようになれば、スタジアムや駅などの混在する場所でも、今以上の超高速通信を満喫できるようになるはずです。
「ミリ波」と「Sub6」の違いがわかれば5Gについての理解も深まります。5G対応スマホを購入するときの参考にもなるでしょう。またミリ波実用化の進展など、今後の5Gをめぐる動きもチェックしておきましょう。
