この記事はAppleが近い将来完全なる4Gネットの中で必要となるデータバンド幅をどのように確保するのかを検証するものである。Appleは常にoneo of themではなく、think diffrentをdisruptiveな技術を提案してきている。会社の未来発展が可能な物を望むに違いない。私が何でこのような記事を書くのか?それは現在AppleやGoogleが持つ我々の人生をもっと豊かにできる技術が既に存在するのにワイアレスとワイアードのインフラが世界中あまりにも貧弱で発展が難しい状況にあるからだ。電波行政、ネットインフラ行政で既得権行使のために全世界が犠牲にならぬよう改善を求めたい。技術はもうそこにあるのだから。。。

全開の記事でも書いたが、AppleはFacetimeとGeotagを利用しノースカロライナ州のデータセンターを中心に次世代ソーシャルメディアを構築していると私は推測している。先日美容室で読んだGQマガジン日本語版にもAR,、Geotag、ソーシャルメディア等が今後一番重要な技術と取り上げられているが、どのメデイアも日本や米国が置かれている深刻なデータバンド幅問題を取り上げていない。唯一上記に関連しない状態で「光の道」問題として議論されているものはあるものの、すぐそこに迫った無線部分と有線部分のデータバンド問題をApple社のソーシャルと関連付け取り上げる物は見当たらない。

www.mobilephonescoop.com

ところでこの記事を書いている最中私自身も色々と混乱する事実を発見した。例えばモバイルブロッドバンド、実は通信会社が作った包の名前で、実は音声周波数にデータを載せた物と純粋にデータを扱うものと二つある。

GPRS, 3G, WiMac, LTE, Flash-OFMDA, IPW, iBurst UMTS/HSPA, EV-DOと衛星システムが存在するが、LTEとWiMAXだけが純粋にデータベースで、これらで音声を使う場合VOIPで行っている。

明日5カ国で販売開始されるiPhone 4が次期iOS 4.1で大きく変貌する可能性にも気が付いていないのが現状だ。「Appleは数多くのワイヤレススタンダード員会に席を置いている」と発言したので、少しこの辺をを記事にしようと思う。4Gになると今のネットと移動通信がIPテレフォニーとして同化するので、無線移動通信の規格からお話しよう。ちょっと専門的で長いが、お許しをw。。

まずは携帯通信規格の歴史から:Wikiより

第一世代携帯電話 (1G) はアナログ方式。モトローラのTACSNTTのHiCAPなどがある。

第二世代携帯電話(以下2G)はGSM方式が世界的に主流となっている。日本と韓国では、GSMは採用されていない。日本では PDC(Personal Dig­i­tal Cel­lu­lar) という独自の方式が主流であったため、独自の端末やサービスが普及する一方、海外端末メーカーの参入や国際ローミングサービスが進まず「鎖国」的状態にあった。韓国では、アメリカのクアルコム (Qual­comm) 社のcdmaOne (IS-95) という方式を全面的に採用し、サムスン電子やLG電子などが国際的に飛躍する基となった。北米はEUとは異なり、政府は携帯電話事業者に技術の選択について強制せず、各社の選択に委ねた。結果として、GSMとcdmaOneがほぼ拮抗しているのが現状である。

第三世代携帯電話(以下3G)は、2Gが各国・各地域で独自の方式、異なる周波数を採用し、全世界での同一方式の利用が出来なかった反省を踏まえ、第三世代携帯電話の規格、IMT-2000の決定においては、携帯電話を全世界で利用できるようにするための指標が立てられた。しかしながら、規格策定の過程で、W-CDMAとCDMA2000が並行採用という形となり、GSM陣営はW-CDMAへ、cdmaOne陣営はCDMA2000へ移行することとなった(南北アメリカ・アジア地域の一部)。中国政府は、自己技術育成の観点から独自のTD-SCDMAを導入しようとしている。また3G技術の特許代に関し、「クアルコム」のライセンス価格が高すぎるとして、Qualcommと電話機ベンダー(販売会社)、チップセットベンダー数社の間で、現在係争中である。

日本ではNTTドコモ、ソフトバンクモバイルがW-CDMAを採用し、国際ローミングや海外メーカー参入が促進されている。KDDI (au) は2GはcdmaOne方式であったためCDMA2000方式を採用している。ただし、日本のcdmaOneおよびCDMA2000は、UHFテレビ放送波との干渉回避のため、上りと下りの周波数が他国と逆転している。このためグローバルパスポートCDMA端末以外では国際ローミングができない。

先進国やcdmaOne陣営のほとんどは3Gの導入が済んでいるが、GSM陣営では、ユーザーがより安価なGSM端末を好む傾向もあるため、コストがかかるW-CDMAへの移行は進んでいない。安価なGSM端末は、高価なW-CDMA端末より人気がある。スマートフォンなどの高価なGSM端末でも、電池の軽量化を図って消費電力の多いW-CDMAやCDMA2000などの3Gには対応しない端末もある。またGSMでもEDGEEDGE Evolutionを用いて3G並みの高速なデータ通信ができる。

このため、GSMのサービスの停止時期を打ち出しているGSM事業者は2008年現在、存在しない。

発展途上国では、固定電話網の未整備を補完し、低価格でデータ通信網込みで広域エリア化するために、最初からCDMA2000技術を400MHz帯に使ったCDMA450による3Gネットワークの導入なども行われている。

2006年の世界携帯電話販売台数における比率は、GSMがおおよそ7割弱、CDMA (cdmaOne + CDMA2000) がおおよそ2割強、W-CDMAは1割弱であった。

第3.9世代移動通信システムでは、日本は4社ともLTE方式を採用する見込みである。

3G通信規格のお話:

現在の基本フォーマットはIMT-2000で決められているが、世界通信スタンダードは様々だ。IMT-2000の図を添付しておこう。

Wiki

3G規格のお話:

3GPP(下記Wikiより)で各国の微妙に違う規格が繋がるようベーシックなスタンダードを纏めている。

3GPP (すりーじーぴーぴー、Third Gen­er­a­tion Part­ner­ship Project) は、W-CDMAとGSM発展形ネットワークを基本とする第三世代携帯電話(3G)システムの仕様の検討・作成を行うプロジェクト。アメリカのT1委員会(現、ATIS)、欧州のETSI、日本の電波産業会(ARIB)、情報通信技術委員会(TTC)、韓国のTTAといった各国・各地域の標準化団体により1998年12月に設立された。後に中国CWTS(現、CCSA)も加わった。3GPPはあくまでも標準化団体間の「プロジェクト」であり、法人格は持たない。

3GPPはW-CDMA(UMTS)に関する通信方式やデータフォーマットなどの技術仕様のほか、TD-CDMAに関する技術仕様の検討・作成も行っている。また、当初は第三世代携帯電話の仕様のみを作成していたが、その後検討範囲が拡張され、GSM仕様の拡張・維持管理、GPRSEDGEの仕様検討作業も3GPPの下で行われている。

プロジェクトに参加する各標準化団体は、3GPPが作成した技術仕様をそれぞれの国・地域の標準規格として制定する。ITUIMT-2000に関する勧告(ITU-R勧告 M.1457、ITU-T勧告 Q.1741)は各国・各地域の標準規格のドキュメントを参照しており、これによって3GPP仕様は国際標準規格として位置づけられている。

現在3GPPではリリース8仕様が完了しつつある段階である。また、既にリリース9の検討作業も開始されている。リリース5にはW-CDMAの上位規格であるHSDPAの技術仕様が、リリース6仕様には無線インタフェースのアップリンクを強化したE-DCHの技術仕様が含まれている。

この他に3GPP2なるプロジェクトもある。

3GPP2(すりーじーぴーぴーつー、Third Gen­er­a­tion Part­ner­ship Project 2)は、CDMA2000ANSI-41発展形ネットワークを基本とする第三世代携帯電話(3G)システムの仕様を作成する標準化プロジェクト。アメリカのTIA、日本の電波産業会(ARIB)、情報通信技術委員会(TTC)、韓国のTTAといった各国・各地域の標準化団体により1999年1月に設立された。後に中国CWTS(現、CCSA)も加わった。3GPP2はあくまでも標準化団体間の「プロジェクト」であり、法人格は持たない。

第三世代携帯電話に関する標準化団体としては3GPPがあるが、3GPP3GPP2とでは、通信方式以外にも、ファイルフォーマットなど多くの点で異なる仕様を含んでおり、互換性が確保されていないという問題がある。

上記はまだ3G世界のプロジェクトだが3.5Gと言われるHSDPAは当たりまえとなり、3GPP Long Term Evo­lu­tion3GPP内のプロジェクト)なる物も有り、複数のプロジェクトが複雑に入り組んでいることも解る。3GPP LTEは3.9Gと言われ、IMT Advanced 4G規格対応をしていないので完全なる4Gと考えるのは誤りで、いわば4G世界を前にした準備段階のインフラである。3g UMTSから完全IP化される4G通信インフラを構築するのに必要な準備の意味もあるのだろう。LTEを利用するインフラ整備や国よりの使用許可が2010年には数多くリリースされている。

さて、2006年にはGSM7割、CDMAが2割、W-CDMAが1割だったが、2010年どうなったのか?3Gに乗らなかった国々も多くは4Gの導入を検討していると聞く。

それでは4Gのお話(Wikiより)

第4世代移動通信システム(だいよんせだいいどうつうしんしすてむ)とは、ITUが2008年から2009年に策定予定の通信規格に準拠する通信システムのこと。「4G」などと表記する。

3Gや3.5Gより次の世代であることから、Beyond 3G(B3G)とも呼称される。また、ITUにおいては、4Gに当たるIMT-2000の後継システムをsys­tems beyond IMT-2000あるいはIMT-Advancedと呼称している。

第四世代携帯電話は、2007年に開催の世界無線通信会議(WRC)において、世界共通の周波数帯が採択され、通信規格を策定している。

第四世代携帯電話の特徴としては、50Mbps~1Gbps程度の超高速大容量通信を実現し、IPv6に対応し、無線LANやWiMAX、Bluetoothなどと連携し固定通信網と移動通信網をシームレスに利用(FMC)できるようになる点がある。

通信スピードが超高速化される代わりに、第三世代携帯電話で使用している2GHz帯より高い周波数帯を用いる予定であるため、電波伝搬特性によりサービスエリアが狭くなってしまうことや、電波の直進性が高いことにより屋内への電波が届きにくいことが予想されている。サービス時には第三世代携帯電話とのデュアルモードで利用される可能性が高い。

また、通信速度の高速化はシャノン=ハートレーの定理により高消費電力も招きうるものであるため、モバイル環境での電源容量の確保も技術的な課題となっている。

4Gは基本的に点の最重要なポイントが有る

  1. ギガビットモバイル
  2. マルチキャリアー通信 MIMO
  3. 2Gからのレガシーシステムのサポート
  4. dynamic chan­nel allo­ca­tion / channel-dependent scheduling
  5. Flex­i­ble chan­nel band­width, between 5 and 20 MHz, option­ally up to 40 MHz
  6. A nom­i­nal data rate of 100 Mbit/s while the client phys­i­cally moves at high speeds rel­a­tive to the sta­tion, and 1 Gbit/s while client and sta­tion are in rel­a­tively fixed posi­tions as defined by the ITU-R
  7. A data rate of at least 100 Mbit/s between any two points in the world
  8. Peak link spec­tral effi­ciency of 15 bit/s/Hz in the down­link, and 6.75 bit/s/Hz in the uplink (mean­ing that 1 Gbit/s in the down­link should be pos­si­ble over less than 67 MHz bandwidth)
  9. Sys­tem spec­tral effi­ciency of up to 3 bit/s/Hz/cell in the down­link and 2.25 bit/s/Hz/cell for indoor usage.
  10. Smooth hand­off across het­ero­ge­neous networks
  11. Seam­less con­nec­tiv­ity and global roam­ing across mul­ti­ple networks
  12. High qual­ity of ser­vice for next gen­er­a­tion mul­ti­me­dia sup­port (real time audio, high speed data, HDTV video con­tent, mobile TV, etc.)
  13. Inter­op­er­abil­ity with exist­ing wire­less standards
  14. 完全IPパケットスイッチデータ An all IP, packet switched net­work. IPv6対応
  15. Fem­to­cells (home nodes con­nected to fixed Inter­net broad­band infrastructure)
  16. OFDMA

ここまで移動無線通信の歴史と未来を見ると、さすがAppleでも世界の規格を設定するのは完全に無理と結論づけられるが、上記掲載されている多くの規格提案委員会に所属するAppleは、少なくとも自社の目的を明らかにせずIMT-Advancedの内容を左右できると推測できる。一番重要なのは同規格を利用したデータ通信内でデーターを「格納と導き」するパイプラインのフォーマットにあると考えられる。

Appleが本気でビデオとジオタグをベースとしたソーシャルを作るには4Gの世界導入が不可欠なのである。4G+国中にばらまいた独自通信フォーマットのフェムトセルで高速なネットを築くことは出きないのか?3G初期の先駆者はNTTだったが、独自のフォーマットに世界が同意せず取り残された経緯があるが4Gの場合、既に世界中で使われているインターネット網なので全世界が同じ方向へ動くことは明確だ。またVPNや独自ルーター等を構築することにより、一般トラフィックの影響を受けないシステムの構築も可能だ。ココにAppleが現在開発中のサーバーサービスが他社と違う携帯端末体験を提供できると考えるのも不思議ではない。Googleも同じ方向に進んでいると思われる。

しかしフェムトセルは適切な電波割り当てが国家で行われなければ電話障害で使い物にならない個とも事実だ。

フェムトセルの配置はより広いネットワークの性能に重大な影響を及ぼし、またこれは展開を成功するために対処する主要問題の一つである。

フェムトセルの「下層ネットワーク」固有の周波数帯が無く、あるいはより広いネットワークの中で細心の注意を払った周波数帯計画が無ければ、フェムトセルは酷い干渉問題を被る可能性が有るという問題が有る。例えば、マクロセル・ネットワークから家庭のフェムトセル・アクセス・ポイントへの切り替え(ハンドオーバー)で、考慮に入れなければならない規格に制限事項が定められている。例えば、(2Gおよび3G標準のための)RANハンドオーバー・アルゴリズムには、携帯電話端末がどれだけ走査、測定、そして通過できるか、隣接セル・サイトの数(通常16)に制限が有る。さらに、単一周波数CDMAシステムが操作されている場合(マクロセル・ネットワークとフェムトセル・ネットワークが同じ周波数帯を利用する場所、典型的には一つの3G周波数帯だけを許可された多数の通信事業者による状況)、マクロセルとフェムトセルの電力制御アルゴリズムは干渉を起こす可能性が有る。 例えば、携帯電話端末がマクロセル装置の通話地域にいる間に、CDMAシステムに固有の遠近問題に対する電力制御の一部として、携帯電話端末がフェムトセルへの送信電力を増加する場合が挙げられる。マクロセルの場での高出力送信機は周波数が共有されるため結果として干渉者として働きをする。最後に、通話地域の問題が有る。高層の宿泊施設で、別の階に居るフェムトセルの利用者が他の利用者に干渉を起こす可能性が有る。この問題に対して幾つかの部分的な解決策が有るが、しかし主として干渉を防止する唯一の方法は、特にCDMAを展開するため、フェムトセルの通話地域に対して異なった周波数を使う事である。その部分的な解決策は、明らかに性能とのトレードオフが有るが、3G設定パラメータで利用可能なmode-2 fixed power optionを利用する事が含まれる。それは携帯電話端末の出力が増加する事と干渉を引き起こす事を防ぐ。

フェムトセルは今後注目したい技術であり、4G上で十分普及可能な技術だと思う。FONルーターコンセプトに似せて、光の道ファイバーとブラインドスポットの無いよう全世帯、ビル各階や公共場所、交通機関を一定の距離で設置されたフェムトセルで埋めればある程度の通信網が構築できると考えるのはあまりにもデジタルユートピアを夢見る私でも実現性はない。

色々と調査した結果、一個のプライベート会社が周波数の割り当てを全世界の国々で受けらる可能性は極めて低く、いくらAppleでも不可能だが、日本や米国にようにキャリアーの業績を大きく左右させる力を持つことも実証しており、今後キャリアーと一緒にApple専用周波数確保をしても不思議ではないが、各国で独禁法に触れる可能性がある。表立ってApple専用に見えない形でキャリアーと構築すれば別だが。。池田さんが「光の道論議」でいっていた「ワイトスペース:誰も利用していない割り当て帯域」等あるが、当然電波スペクトラムはデータや音声通話ようだけではなく、放送や特定無線など厳しい奪い合いや使用しないのに行き殺しにする既得権の行使が続くと考えられる。。

日本のソフトバンクの社長孫さんとAppleのSteveは完全に1個人が会社の方向性を決められるので今後面白発展も可能と考える。Appleはこの辺を考え中国でも日本でもレバレージできる第二位の会社との契約を重要視したのかもしれない。

さて次に記事ではトラフィックが低下しつつある大きな原因の一つ、ファイバー、メタル、パケットスイッチャー、ルーターの古典的インターネット網のお話を書こうと思っている。これから私も日本で発売されるiPhone 4の列を取材しに行く予定なので今日はここまで。

hfo

  • http://twitter.com/hidekionda/status/16833270896 Hideki Fran­cis Onda

    RT @HidekiOnda Appleは自社で次世代通信インフラ(無線・有線)を築けるか? 移動無線通信編 http://bit.ly/cZAAkP #apple #net­work #telephony

  • http://twitter.com/tough_boy/status/16833318631 it_boya

    RT @HidekiOnda: RT @HidekiOnda Appleは自社で次世代通信インフラ(無線・有線)を築けるか? 移動無線通信編 http://bit.ly/cZAAkP #apple #net­work #telephony

  • http://twitter.com/matiere/status/16833741238 matiere*

    Appleは自社で次世代通信インフラ(無線・有線)を築けるか? 移動無線通信編 | 恩田 フランシス 英樹の高周波 High Fre­quency Oscil­la­tion マガジン HFO http://bit.ly/aW66Sb

  • http://twitter.com/takstock/status/16837906583 TAKESHI SATOU

    @masason これ読まれましたか?
    http://bit.ly/cQmYIf

  • http://twitter.com/ifonejapan/status/16859166269 IPHONE JAPAN

    iPhone 4G rumors: Appleは自社で次世代通信インフラ(無線・有線)を築けるか? 移動無線 …: … cnet Cui­sine 美食 din­ner Event Events イベント Fe… http://bit.ly/apy6Vp #iphone

  • http://twitter.com/smallmummykayne/status/16922426525 デリシャスサンドウィッチ

    Appleは自社で次世代通信インフラ(無線・有線)を築けるか? 移動無線通信編 | 恩田 フランシス 英樹の高周波 High Fre­quency Oscil­la­tion マガジン HFOhttp://bit.ly/aQCUHE

  • http://twitter.com/hsasakihoshi/status/20192045269 hsasak­i­hoshi

    RT @HidekiOnda Appleは自社で次世代通信インフラ(無線・有線)を築けるか? 移動無線通信編 http://bit.ly/cZAAkP この記事は参考になった。早さと到達距離は反比例する。

  • http://twitter.com/hidekionda/status/20193521949 Hideki Fran­cis Onda

    RT @hsasakihoshi: RT @HidekiOnda Appleは自社で次世代通信インフラ(無線・有線)を築けるか? 移動無線通信編 http://bit.ly/cZAAkP この記事は参考になった。早さと到達距離は反比例する。

  • http://twitter.com/wqqn/status/20193747893 w : [ –Q-o-Q– ] : n

    RT @hsasakihoshi: RT @HidekiOnda Appleは自社で次世代通信インフラ(無線・有線)を築けるか? 移動無線通信編 http://bit.ly/cZAAkP この記事は参考になった。早さと到達距離は反比例する。

   
© 2009-2011 Copyright Hideki Francis Onda 著作権所有者 恩田 フランシス 英樹 高周波マガジン High Frequency Oscillation Suffusion theme by Sayontan Sinha
This site is protected by WP-CopyRightPro