ソフトバンクは、量子コンピューティング技術を活用し、無線基地局を最適化する実証実験を実施。キャリアアグリゲーション(CA)を活用した5G通信で、下りのデータ通信速度が従来比約10％、データ通信容量は最大50％向上したと、7月29日に発表した。

  • CA可能メッシュ数を最大化するようにCAリンク構成を最適化するイメージ

今回の実証実験は東京都内で実施。CAのエリア拡大を目的とし、量子コンピューティング技術のひとつである「イジングマシン」を活用して、基地局の設定最適化の検証を行ったものだ。

イジングマシンとは、組み合わせ最適化問題に特化した専用計算機で、エネルギーが最小となる状態を探索することで最適解を導く。その動作原理により、古典型・量子型・量子インスパイアード型に分類され、物流や金融などの多様な分野で応用が期待されている。

CAは、複数の周波数帯の電波を同時に利用し、通信の高速化・安定化を図る技術のことで、基地局同士の関連付け(CAリンク)をあらかじめ設定する必要がある。しかし現在は基地局が増えたことで、CAリンクの構成が“飛躍的に”複雑化している。

たとえば、10局のなかから2局を組み合わせるだけで45通りが存在し、各組み合わせにはCAリンク設定の有無の選択肢があるため、全体の組み合わせは35兆通り(2の45乗)にも及ぶ。さらに、基地局ごとに設定できるCAリンクの上限数などの制約もあり、CAの利用可能エリアを最大化する最適な組み合わせを見つけるのは、きわめて困難だという。

今回の実証実験では、複数の5G基地局が設置されたエリアを細かいメッシュに分割し、複数の基地局から異なる周波数の電波を受信できるメッシュを、CA利用可能な候補として抽出。この情報をもとに、CA利用可能なメッシュ数を最大化するCAリンクの組み合わせを、量子コンピューティング技術を活用して算出した。

  • 最適化前後のCA可能エリアの一例(青いメッシュ部分がCA使用可能エリア)。CA可能エリアは155メッシュから190メッシュへ約23％増えた

算出結果に基づいて作成したCAリンク構成で、CAの利用可能エリアをシミュレーションした結果、従来と比べてより広範なエリアでCAが利用可能になることを確認。また、この構成を東京都内で稼働する特定エリアの5G基地局に適用した結果、CAが利用可能なエリアが拡大し、下りのデータ通信速度の平均が約10％向上した。CAの利用割合を示すCAコンフィグ率に加え、セカンダリーセル※2におけるデータ通信量も最大50％増加した。

  • (左)平均下りデータ通信速度が約10％向上 (右)主となるセル(プライマリーセル)に加え、同時に接続する補助的な通信レーン(セカンダリーセル)におけるデータ通信量は最大50％増加(適用前・適用後ともに各期間のセカンダリーセルのデータ量の合計)

ソフトバンクではこの結果を踏まえ、イジングマシンを活用して基地局の設定を最適化することで、電波を効率的に利用し、通信性能を向上できることを確認。「快適な高画質の動画視聴やオンラインゲームのプレイなどに寄与できる」としている。

今後は、ネットワーク構成の最適化や運用領域への量子コンピューティング技術の活用を検討し、快適で高品質なサービスの提供をめざしていく。