スマートシティを支えるBeyond 5G/6G技術：政策動向と学術研究の連携
はじめに
スマートシティの実現においては、多様なデータを収集、分析し、それに基づいたサービスを提供するための堅牢かつ高性能な通信基盤が不可欠です。現在の5G技術は、その基盤として普及が進んでいますが、将来のスマートシティが求める超低遅延、超多数同時接続、超高カバレッジ、高信頼性といった要件を満たすためには、さらなる通信技術の進化が求められています。この進化の方向性を示すのが、ポスト5Gあるいは6Gとも呼ばれるBeyond 5G/6G技術です。
本稿では、スマートシティの高度化を見据えたBeyond 5G/6G技術に関する国内外の政策動向、およびそれを支える学術研究の最前線について概観し、政策と研究開発がどのように連携して将来の都市インフラを形作ろうとしているのかを考察します。
スマートシティが求めるBeyond 5G/6Gの要件
スマートシティで想定される多様なユースケース（例: 自動運転、遠隔医療、高度な環境モニタリング、リアルタイム都市シミュレーション、没入型XRサービスなど）は、従来の通信技術では困難であった高度な機能性を要求します。Beyond 5G/6G技術は、これらの要件を満たすべく、以下の能力の飛躍的な向上を目指しています。
- 超高速・大容量通信: テラヘルツ帯や光無線通信なども活用し、現行5Gをはるかに超える通信速度を実現することで、大量のデータを瞬時に伝送します。
- 超低遅延・高信頼性: リアルタイム性が求められるアプリケーション（例: 自動運転車の遠隔制御、産業用ロボット制御）のために、ミリ秒以下の低遅延と極めて高い信頼性を提供します。
- 超多数同時接続: 数多くのセンサーやデバイスが都市空間に展開されるスマートシティにおいて、広大なエリアで膨大な数の端末を同時に収容します。
- 超カバレッジ拡張: 地上インフラだけでなく、HAPS（高高度プラットフォーム）や非地上系ネットワーク（NTN）などを活用し、空、海、宇宙を含むあらゆる空間での通信を可能にします。
- 自律的なネットワーク運用: AIを活用し、ネットワークの状態を常に最適化し、障害発生時にも自律的に回復する機能を持ちます。
- 高セキュリティ・プライバシー: 増加するサイバー攻撃リスクに対し、物理層からアプリケーション層まで包括的なセキュリティ対策と、プライバシー保護のための技術（例: プライバシーバイデザイン）が組み込まれます。
これらの要件は、単に通信速度を向上させるだけでなく、ネットワークそのもののアーキテクチャやインテリジェンスに関する根本的な再設計を必要とします。
Beyond 5G/6Gに関する国内外の政策動向
各国・地域は、Beyond 5G/6Gを将来の経済成長と社会インフラの基盤と位置づけ、積極的な研究開発投資と政策立案を進めています。
- 日本の政策: 総務省を中心にBeyond 5G推進戦略が策定され、研究開発目標、国際連携、標準化への貢献、社会実装に向けた環境整備などが推進されています。大学や企業と連携したBeyond 5G推進コンソーシアムが設立され、産学官連携によるR&Dが進められています。周波数政策においても、将来を見据えた新たな周波数帯の検討や割り当てが進められています。
- 欧州の政策: Horizon Europeなどの研究枠組みを通じて、6G関連の研究プロジェクトが多数進行しています。欧州委員会は、デジタル十年計画の中でギガビット社会の実現を目指しており、6G技術はその中核をなす要素です。標準化団体であるETSIなどを通じた国際標準化への貢献も重視されています。
- 米国の政策: FCC（連邦通信委員会）を中心に、将来の通信技術に向けた周波数政策の検討が進められています。また、国立科学財団（NSF）などが大学や研究機関に対する研究資金提供を行っています。標準化においては、O-RAN Allianceのようなオープンな動きも活発です。
- 中国の政策: 国家主導でBeyond 5G/6Gの研究開発が強力に推進されており、通信機器メーカーを中心に技術開発と国際標準化への影響力拡大を目指しています。大規模な実証実験やインフラ投資が進められています。
これらの政策は、単に技術開発を支援するだけでなく、国際競争力の確保、経済安全保障、デジタルデバイドの解消、そしてスマートシティをはじめとする社会課題解決への貢献を目的としています。政策主導で国際連携や標準化への関与を深める動きも見られます。
Beyond 5G/6Gに関する学術研究の最前線
大学や研究機関では、Beyond 5G/6Gの実現に向けた要素技術の研究が活発に進められています。
- ネットワークアーキテクチャ: ネットワークスライシングの進化、エッジコンピューティングとの連携強化、AIによるネットワークの自律制御、Open RANなどのオープンなネットワーク構成に関する研究が進められています。
- 無線通信技術: サブテラヘルツ帯、テラヘルツ帯、光無線通信、超多素子アンテナ（MIMO）、知的反射面（IRS）、HAPSや衛星通信を活用した非地上系ネットワーク（NTN）など、新たな周波数帯や空間での伝搬・信号処理技術に関する研究が行われています。
- セキュリティ・プライバシー技術: 通信技術の進化に伴う新たな脅威（例: 量子コンピュータによる暗号解読）に対応するため、量子暗号、ポスト量子暗号、ブロックチェーンを用いた分散型認証、プライバシー保護機械学習などの技術研究が進められています。スマートシティにおける膨大なデータトラフィックのセキュリティ確保は重要な研究課題です。
- AIと通信の融合: AIを活用した電波伝搬推定、リソース管理、トラフィック予測、ネットワークの自律運用など、AIが通信システムの性能向上に貢献する研究が進展しています。また、通信ネットワーク上でAI処理を分散実行するエッジAIの研究もスマートシティ実装に不可欠です。
- エネルギー効率: 大容量・高速化に伴う消費電力の増大を抑制するため、低消費電力デバイス、効率的なネットワーク運用、再生可能エネルギーとの連携に関する研究も重要なテーマとなっています。
これらの研究成果は、学術論文や国際会議（例: IEEE ICC, WCNC, Globecomなど）で発表され、プロトタイプの開発や小規模な実証実験を通じてその有効性が検証されています。政策との連携においては、研究成果が標準化提案に繋がったり、国の研究開発プロジェクトに組み込まれたりする形で社会実装へと進むことが期待されています。
政策と研究開発の連携の重要性
Beyond 5G/6G技術のスマートシティにおける効果的な社会実装には、政策と研究開発の密接な連携が不可欠です。
- 研究成果の政策への反映: 学術研究で得られた知見（例: 新技術の可能性、システム設計上の課題、社会実装における懸念点）は、周波数政策、標準化戦略、研究開発支援策の策定に重要な示唆を与えます。研究コミュニティからの提言は、政策の妥当性や将来性を高める上で貴重な情報源となります。
- 政策による研究開発の方向付け: 国が定めるスマートシティのビジョンや重点領域、研究開発目標は、大学や研究機関の研究テーマ選定やリソース配分に大きな影響を与えます。政策的な優先順位が明確になることで、社会ニーズに即した研究開発が促進されます。
- 実証実験を通じたフィードバック: 政策主導または研究機関主導で行われる実証実験は、技術の実用性、社会的な受容性、新たな課題などを明らかにする貴重な機会です。ここで得られたデータや知見は、技術改良や政策見直しにフィードバックされます。
- 国際連携: Beyond 5G/6Gは国際標準化が不可欠な分野であり、政策と研究の両面での国際連携が重要です。共同研究、国際会議での情報交換、標準化団体での協調行動などが、グローバルな技術開発と普及を加速させます。
結論
スマートシティの未来は、Beyond 5G/6Gに代表される高度な通信技術なしには語れません。これらの技術は、都市の機能や住民の生活を根本から変革する可能性を秘めています。各国政府は、その重要性を認識し、研究開発への投資、周波数政策、標準化戦略などの政策を積極的に推進しています。
同時に、大学や研究機関では、基礎研究から応用研究、プロトタイプ開発に至るまで、Beyond 5G/6Gの実現に向けた多岐にわたる研究が日々進められています。これらの研究成果が政策に反映され、大規模な実証実験や社会実装へと繋がるサイクルを構築することが、スマートシティの成功には不可欠です。
今後、Beyond 5G/6G技術が発展し、スマートシティでの応用が進むにつれて、技術的な課題だけでなく、規制、セキュリティ、プライバシー、倫理といった社会的な課題も顕在化する可能性があります。これらの課題に対応するためにも、技術研究者、政策立案者、そして社会科学を含む異分野の研究者間の対話と連携が一層重要になるでしょう。スマートシティとBeyond 5G/6Gに関する政策と研究の動向を継続的に注視していくことが求められます。