第3世代移動通信システム

第3世代移動通信システム(だい3せだいいどうつうしんシステム、英語: 3th Generation Mobile Communication System, 「3G)とは、1G2Gに続く国際電気通信連合 (ITU) が定める「IMT-2000」 (International Mobile Telecommunication 2000) 規格に準拠した移動通信システムのこと。一般的に英語の"3rd Generation"から、「3G」(スリージー)などとも略される。

ITUは5種類の地上系通信方式と6種類の衛星系通信方式を1999年に勧告した。日本の例では、NTTドコモソフトバンクワイモバイルが採用しているW-CDMA方式(欧州ではUMTS方式と呼ばれる)やKDDI沖縄セルラー電話連合の「au」が採用しているCDMA2000 1x(CDMA2000 1xRTT、当初はCDMA2000)方式がある。ITUでは、2007年11月現在、世界100か国以上の700を超えるネットワークで8億以上の加入者が存在するとしている。

概要

標準化の経緯

ITUにおける第3世代移動通信システム標準化の検討は1985年に開始された。目的は、音声に加えてマルチメディア、データ、及びビデオをサポートする超高速なワイヤレス通信のソリューションを提供すること[1]。当初は「FPLMTS」(Future Public Land Mobile Telecommunication Systems) と呼ばれたが、後に高速なデータ通信テレビ電話などのマルチメディアサービスの利用が可能となるよう、「新バンド(2000MHz帯)」の運用[2] で「2000kbpsのデータ転送速度(静止時)」を「2000年に商用化」するという願いを込めて「IMT-2000」と改称された[3]

第2世代 (2G) では互換性のない方式の移動通信システムが各国、各地域別に展開されていたため、第3世代では世界的にローミングが可能となるように統一規格の策定を目指したが、結局は地上系5種類の方式を包括的に含む内容となった。新技術にかかわる特許問題が浮上したことや、インフラと技術の両面で既存2G資産の活用を強く意識した3G方式の提案が各方面から出されたことが背景にある[4]

IMT-2000規格

IMT-2000規格として1999年に勧告された地上系無線方式にはIMT-DS、IMT-MC、IMT-TC、IMT-SC、IMT-FTの5つがあり、通信速度として144kbps(高速移動時)、384kbps(低速移動時)、2Mbps(静止時)が規定された。その後2007年には、IEEE 802.16eの派生型であるOFDMA TDD WMANが追加された。(各方式の詳細については下表を参照)

IMT-2000の方式とデータ通信の拡張規格
規格名 複信方式 多元接続方式 特徴 主な使用地域
ITU 別名 高速データ通信
IMT-DS W-CDMA UTRA-FDD HSDPA / HSUPA FDD CDMA 基地局間同期が不要(Release4で同期をオプション化) 欧州日本北米南米東南アジア中国韓国中東オセアニア
IMT-MC CDMA2000 /
CDMA2000 1x (1xRTT)
CDMA2000 1x EV-DO (Rel.0 / Rev.A) 基地局間同期が必要 北米・南米・日本・韓国・中国・台湾香港・東南アジア・イスラエル
IMT-TC UTRA-TDD TD-SCDMA TDD 移動局間同期が必要 中国
TD-CDMA HSDPA 基地局・移動局間の同期が不要 欧州
IMT-FT DECT TDMA デジタルコードレス電話 欧州
IMT-SC UWC-136、EDGE、GSM384 EDGE Phase 2 / EDGE Evolution FDD GSM上位互換D-AMPSの代替 米国・アジア・欧州
IMT-2000 OFDMA TDD WMAN WiMAX TDD OFDMA IEEE 802.16内WiMAX Forumプロファイル 米国・アジア・欧州

3Gの展開

ITUが2Gの「進化型」と位置付けるIMT-MC (CDMA2000 1x) やIMT-SC (EDGE) は、それぞれ既存のCDMA (IS-95) と GSMまたはD-AMPSなどの2Gネットワークとの親和性が高く、各3G方式の中でも先行して展開が進んだ。ところが新たな周波数帯の割り当て(ライセンス)を受ける必要があるIMT-DS方式については、特に欧州で周波数オークション時の落札価格が巨額となり、事業者の財務状態を悪化させて3G (UMTS) 用インフラへの投資が抑制される状況となった。事業者は既存の2G (GSM) ネットワークを活用したシームレスな運用を行い、段階的にUMTSネットワークを拡充する方針を採ったものの、GSM/UMTSデュアルモード端末の供給が追い付かなかったことがUMTSの展開をさらに遅らせる原因となった。

従来、欧州では900MHz帯での携帯事業はGSM方式に限られていたが、この制限が2009年に撤廃され(欧州指令 2009/114/EC)[5]、UMTSも同バンドでの運用が可能となった。900MHz帯は2GHz帯などの高い周波数帯よりもカバレッジの面で有利であり、より少ない額のインフラ投資でUMTSを導入できると言われている。欧州の関連企業団体 Global Mobile Suppliers Association (GSA) がまとめた調査によれば、欧州を含めて既に20か国以上で900MHz帯(または850MHz帯)でのUMTS運用の許可が可能なように法整備がなされており、18か国で実際に運用が始まっているか、予定されているという。

日本では、2001年にNTTドコモが世界に先駆けて3G (W-CDMA) の商用サービスを開始し、翌年にはKDDIグループとJ-PHONE(現在のソフトバンク)が続いた。モルガン・スタンレーが発表した調査報告によると、2008年現在、域内の3G普及率は84%と高い水準となっている[6]。この調査報告によると、次いで普及率が高いのは北米地域の29%と欧州の25%となっている。

日本の状況

ユーザー数

2011年5月末時点で[7]、1億2千万契約を越える携帯電話の契約中、1億1600万件あまりと、全契約の96%が第3世代(第3.5世代を含む)となっている。特に、SoftBank 6-2PDC方式)を2010年3月末で終了させたソフトバンクモバイルと、2007年に新規参入したイー・モバイルは、全契約が第3世代となっている。

第2世代のサービスを提供する事業者についても、au(KDDI・沖縄セルラー電話)のcdmaOneは2012年7月22日をもって[8]、 NTTドコモのmova(PDC方式)は同年3月末をもって[9] サービスを終了するため移行が進んでおり、auでは99%以上の契約が、NTTドコモでも98%の契約が第3世代となっている。なお、NTTドコモは第3.9世代にあたるXiLTE方式)を開始しているが、2010年12月に開始したばかりということもあり、2011年5月末時点ではドコモの全契約に対して0.1%程度に留まっている。

各社の契約数については、業界団体の電気通信事業者協会が毎月末の時点における会社別・世代別(方式別)でまとめて発表しており、その時点における携帯電話業界の状況を知る資料として広く活用されている。

日本の周波数割り当て

第3.9世代移動通信システム以降で利用する帯域を含む、日本国内で各事業者に割り当てられている周波数帯は下表のとおりとなっている。

なお、KDDI/沖縄セルラー電話(au)の3G方式であるCDMA 1X(現・au 3G)、CDMA2000 1x EV-DO Rel.02012年7月22日まで第2世代移動通信システム向けの周波数帯(旧800MHz帯、Band Class3)と並行利用していた。現在は3G向けに再編された下記の周波数帯によりサービスを展開している。かつて利用されていた旧800MHz帯および旧1.5GHz帯については、第2世代移動通信システムを参照のこと。

携帯無線通信 (IMT-2000 FDD) 用周波数表
番号 上り (MHz) 下り (MHz) 帯域幅 (MHz) エリア 用途 キャリア
1 718 - 728 773 - 783 10×2 = 20 日本全国 LTE(700 MHz Lowバンド、バンド28) KDDI沖縄セルラー(au)
au 4G LTE
728 - 738 783 - 793 10×2 = 20 日本全国 LTE(700 MHz Middleバンド、バンド28) NTTドコモ
Xi
738 - 748 793 - 803 10×2 = 20 日本全国 LTE(700 MHz Highバンド、バンド28) ソフトバンク
(旧・イー・アクセス割当)
2 815 - 825 860 - 870 10×2 = 20 日本全国

LTE(バンド18)

KDDI・沖縄セルラー (au)
(au 4G LTE)
825 - 830 870 - 875 5×2 = 10 日本全国 IMT-MC CDMA2000 1xMC CDMA2000 1x EV-DO Rel.0 CDMA2000 1x EV-DO Rev.A CDMA2000 1xMC-Rev.A(Band Class0 Subclass2) KDDI・沖縄セルラー (au)
CDMA 1X WIN、現・au 3G)
3 830 - 845 875 - 890 15×2 = 30 日本全国 IMT-DS W-CDMA HSDPA(バンド19)[10][12]
LTEとのデュアル利用)838-843MHz
NTTドコモ
FOMAプラスエリア,Xi)
4 900 - 905 945 - 950 5×2 = 10 日本全国 IMT-DS W-CDMA HSDPA HSPA+(バンド8) ソフトバンク
プラチナバンド[13]
905 - 915 950 - 960 10×2 = 20 日本全国 LTE(バンド8) ソフトバンク[14]
SoftBank 4G LTE
5 1427.9 - 1437.9 1475.9 - 1485.9 10×2 = 20 日本全国 LTE(バンド11) ソフトバンク
(SoftBank 4G LTE)
1437.9 - 1447.9 1485.9 - 1495.9 10×2 = 20 日本全国 LTE(バンド11) KDDI・沖縄セルラー (au)
(au 4G LTE)
6 1447.9 - 1462.9 1495.9 - 1510.9 15×2 = 30 日本全国 LTE(バンド21) NTTドコモ[15]
(Xi)
7 1710 - 1730 1805 - 1825 20×2 = 40 日本全国 LTE(バンド3) KDDI・沖縄セルラー (au)
(au 4G LTE)
1730 - 1750 1825 - 1845 20×2 = 40 日本全国 LTE(バンド3) 楽天モバイルネットワーク(予定)
1750 - 1765 1845 - 1860 15×2 = 30 日本全国 LTE(バンド3) ソフトバンク
(SoftBank 4G LTE)
(旧イー・アクセス割り当て)
1765 - 1785 1860 - 1880 20×2 = 40 東名阪 LTE(バンド3) NTTドコモ[16][17]
(Xi)
8 1920 - 1940 2110 - 2130 20×2 = 40 日本全国 IMT-MC CDMA2000 1xMC CDMA2000 1x EV-DO Rel.0 CDMA2000 1x EV-DO Rev.A CDMA2000 1xMC-Rev.A(Band Class6,バンド1)
LTEとのデュアル利用)
KDDI・沖縄セルラー(au)
(CDMA 1X WIN(現・au 3G),au 4G LTE)
1940 - 1960 2130 - 2150 20×2 = 40 日本全国 IMT-DS W-CDMA HSDPA(バンド1)
LTEとのデュアル利用)
NTTドコモ
(FOMA, Xi)
1960 - 1980 2150 - 2170 20×2 = 40 日本全国 IMT-DS W-CDMA HSDPA HSPA+(バンド1)
LTEとのデュアル利用)
ソフトバンク
SoftBank 3G, SoftBank 4G LTE
携帯無線通信 (IMT-2000 TDD) 用周波数表
番号 MHz 帯域幅 (MHz) エリア 用途 キャリア
1 2010 - 2025 15 日本全国 IMT-TC UTRA-TDD TD-SCDMA TD-CDMA HSDPA TD-LTE(Bands 34) 未割り当て
2 3440 - 3520 80 日本全国 TD-LTE(Band 42) NTTドコモ
3520 - 3560 40 日本全国 TD-LTE(Band 42) KDDI・沖縄セルラー(au)
3400 - 3440 3560 - 3600 80 日本全国 TD-LTE(Band 42) ソフトバンク

2014年7月現在、総務省では3.5GHz帯の割当を検討しており、3480~3600MHz部分をTDDバンドで3ブロックに分け、1社あたり40MHz幅ずつ(計120MHz幅分)割り当てることを構想している。このバンドの確保には、衛星通信で使用している周波数帯巻き取りが必要とされる。巻き取りの範囲が広いため、従来からの割当に倣ったFDDバンドでは上り帯域が確保できず、早期に巻取りに掛れるのが下り帯域相当部分のみとなることから、TDDバンドとしての割り当てを有力候補としていたが、2014年12月に正式に割り当て予定が決まっている。

このうち、NTTドコモは、2016年夏に、東名阪地区で、Bands 42を2波、Bands 3を1波の3波を束ねたキャリア・アグリゲーションである、3CCAの形で提供開始された。

その後、KDDI/沖縄セルラー電話が、UQコミュニケーションズWiMAX 2+の2波と自社LTEとの3CCAが総務省から認められる事になったため、Bands 42の開始に先駆けて、WiMAX 2+の2波とBands 1帯域を束ねる形で、3CCAを開始する事になった。

略年表

日本以外の状況

アメリカ合衆国

米国では全国レベルで携帯電話サービスを行なっている事業者は現在3社あり、3Gの全国展開は2000年代に達成された。2021年2月現在、3Gのサービス終了は近づきつつあり、ほとんどの事業者で、3Gオンリー端末のアクティベーションは出来なくなっている。

AT&T Mobility

AT&TモビリティCingularを含む)は2005年から3Gサービスを、W-CDMA方式(1900MHz帯のバンド2、850MHz帯のバンド5)で提供している。カバー地域の地図 (英語)。3Gのサービスは、2022年2月に終了予定[22]

T-Mobile

T-Mobileは2008年から3GサービスをW-CDMA方式(バンド4、AWS)で提供している。カバー地域の地図{(英語)。また、旧スプリントのcdma2000もサービスされている。

Verizon Wireless

ベライゾン・ワイヤレスは2005年から3GサービスをCDMA2000方式で提供している。カバー地域の地図(英語)。

中国

中国では2009年1月、3社に3Gの営業免許が与えられて[23]、同年より本格的な運用が開始された。

China Mobile

中国移動通信TD-SCDMA方式により、2008年に北京オリンピックを控えて、5月から8都市でテストを行ない、2009年から正式営業が行われている。GSM方式も並行して継続する。

China Unicom

中国聯合通信W-CDMA方式により、2009年5月から55都市(直轄市副省級市および他の省都など主要都市)で試験営業を行なっていて、10月から本格営業を行なう予定。なお、従来のCDMA方式は切り離した上で中国電信が譲受し、聯通はGSMとUMTSでサービスを展開する。これに、3Gではないが、聯通が吸収合併した中国網通が手がけていた小霊通も聯通が継承している。

China Telecom

中国電信は中国聯通から引き受けたCDMA方式を3GとしたCDMA2000により、4月から営業を始めている。2009年内に500都市で営業を始める予定。加えて、従前からの小霊通サービスは従前どおり、電信が続けることになった。

ロシア

ロシアは、第2世代はGSM規格で第3世代はW-CDMA規格をおもに使っているEU諸国に近く人的な交流も多いこともあり、三大携帯電話サービス会社であるモバイル・テレシステムズ、ヴィンペル・コム(提供サービス名称はビーライン)、メガフォンはこれらの規格を使っている。しかし、まだ全国サービスに達していないデルタ・テレコムがCDMA2000規格を使っている[24]

首都のモスクワについては、ロシア連邦通信・情報技術・マスコミュニケーション監督局が2009年12月、上記携帯通信3社に3Gの認可を与えたばかりで、2010年年初から3Gサービスが開始される予定[25]

MegaFon

メガフォン (MegaFon) 社は連邦マスコミ・通信・知的財産保護監督庁(ロススビャジオフランクリトゥラ)から認可を得て、サンクトペテルブルク市でW-CDMA規格の3Gサービス(データサービスのみ)を2007年10月に商用運用開始した[26]

MTS

モバイル・テレシステムス(Mobile TeleSystems、略称 : MTS)社はウリヤノフスク市の中心部で2009年12月にW-CDMA規格の3Gのサービスを開始して、2010年末までに全市へ拡大する[27]

Vimpel Com

ヴィンペル・コム (VimpelCom) 社がビーライン (BeeLine) のW-CDMA規格の3Gサービスを2009年12月にカルムイク共和国の首都エリスタ市で開始し、2010年末までに共和国全体へ普及を目指す[28]

Delta Telecom

デルタ・テレコム(Delta Telecom、携帯サービス名はSkyLink) がロシアで唯一CDMA2000規格の3Gサービスを2002年から開始している[29]

参考資料

  1. ウィリアム・スターリングス『Foundations of Modern Networking: SDN, NFV, QoE, IoT, and Cloud』Addison-Wesley Professional、2015年 ISBN 0134175395
  2. ただし、2000MHz (2GHz) に限定されない。
  3. 武田幸雄「モバイルインフラ -IMT-2000とその後の展開-」 (PDF)”. 『FUJITSU』52号、(2001年7月号)、pp.308-314. 2014年6月28日閲覧。
  4. キーワード: IMT-2000”. atmarkIT(アイティメディア株式会社). 2010年9月1日閲覧。
  5. DIRECTIVE 2009/114/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 16 September 2009 (PDF)”. European Union. 2014年6月28日閲覧。
  6. The Mobile Internet Report Setup (PDF)”. Morgan Stanley (December 15, 2009), slide 26. 2010年9月2日閲覧。
  7. 事業者別契約数(2011年5月末現在)”. 電気通信事業者協会. 2011年6月20日閲覧。
  8. 「CDMA 1X」などのサービス終了等のお知らせ〈別紙〉”. KDDI (2011年4月25日). 2011年6月20日閲覧。
  9. 「movaサービス」および「DoPaサービス」などの終了のお知らせ”. NTTドコモ (2009年1月30日). 2011年6月20日閲覧。
  10. 800MHz帯再編終了後に従来のUMTSバンド6から拡張された。ただし、拡張された部分はLTEとして使用されたため、3GとしてはBands 6のままとなり、一部地域では、800MHz帯域割り当ての全帯域をLTEに転用しているため、3Gを停波している地域も存在する。
  11. 航空機内における携帯電話等の利用に関する調査検討報告書』社団法人電波産業会、2008年3月、6ページ
  12. この帯域は、かつては航空機電話[11]マリネットホンテレターミナルコンビニエンスラジオホン・アナログ方式のMCA無線に割り当てられていた帯域である。
  13. 2012年7月25日より、サービス開始。
  14. 電子タグ (RFID) バンドおよびMCAバンドの移行が完了する2015年より利用可能。
  15. ただし、1455.4 - 1462.9MHzおよび1503.4 - 1510.9MHzの帯域は2014年3月31日まで、同帯域を利用するデジタルMCAの免許が失効していないため、東名阪での利用は不可となっていた。
  16. 平成18年7月18日、総務省は、審査の結果、周波数の指定の変更に係る基準等に適合していると認められることから、本日、ドコモ中央、ドコモ東海及びドコモ関西に対し、1869.9MHzを超え1874.9MHz以下の周波数の割当てを行った。(総務省リンク)
  17. 平成18年3月15日、総務省では、電波監理審議会からの答申を踏まえて、周波数の使用が可能となる4月1日以降、ドコモ中央、ドコモ東海及びドコモ関西の開設計画を別紙のとおり認定することとし、認定書の交付を行う予定。(総務省リンク)
  18. 平成17年11月9日、1.7GHz帯又は2GHz帯の周波数を使用する特定基地局の開設に関する指針に基づく開設計画の認定 (総務省リンク)
  19. 平成18年5月17日、1.7GHz帯の周波数を使用する特定基地局の開設計画に係る認定の取消しに関する電波監理審議会諮問 (総務省リンク)
  20. 平成18年7月12日、1.7GHz帯の周波数を使用する特定基地局の開設計画に係る認定の取消し (総務省リンク)
  21. 平成19年10月30日、アイピーモバイルからの2GHz帯の周波数を使用する特定基地局の開設計画の認定の返上について (総務省リンク)
  22. Get ready, 3G is going away in 2022”. AT&T (2021年1月11日). 2021年2月25日閲覧。
  23. 中国移動・中国電信・中国聯通に3G携帯営業の免許
  24. ヨーロッパにおけるCDMA200の現状
  25. ロシア携帯通信3社に3Gの認可
  26. ロシアのMegaFonがペテルブルグで第三世代を運用開始
  27. ロシアのモバイル・テレシスがウリヤノフスクで3Gサービスを開始
  28. ロシアのビーラインがカルムイク共和国で3Gサービスを開始
  29. ロシアのDelta TelecomがBREW®商用サービスに向け始動

関連項目

外部リンク

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