UMTSのネットワーク・アーキテクチャ
ユニバーサル移動 いどう 体 たい 通信 つうしん システム (ユニバーサルいどうたいつうしんシステム)、Universal Mobile Telecommunications System (UMTS )は第 だい 3世代 せだい (3G) 移動 いどう 通信 つうしん テクノロジーの1つであり、同時 どうじ に4G テクノロジーに発展 はってん しつつある。
UMTSの最初 さいしょ の公開 こうかい 版 ばん はリリース99 (R99) アーキテクチャである。3GPP が策定 さくてい し、ITU のIMT-2000 規格 きかく の一部 いちぶ となっている。UMTSの最 もっと も一般 いっぱん 的 てき な形態 けいたい は基盤 きばん となる無線 むせん インタフェース にW-CDMA (IMT Direct Spread) を使 つか うものだが、他 ほか にもTD-CDMA やTD-SCDMA (共 とも に IMT CDMA TDD)もある。完全 かんぜん なネットワークシステムとして、UMTSには無線 むせん アクセスネットワーク (UMTS Terrestrial Radio Access Network )と基幹 きかん 回線 かいせん 網 もう (Mobile Application Part 、MAP)も含 ふく まれ、UIMカード によるユーザー認証 にんしょう も含 ふく まれる。
EDGE (GSM に基 もと づく IMT Single-Carrier)やCDMA2000 (IMT Multi-Carrier) とは異 こと なり、UMTSは新 あら たな基地 きち 局 きょく と新 あら たな周波数 しゅうはすう 割 わ り当 あ てを必要 ひつよう とする。しかし、概念的 がいねんてき な部分 ぶぶん はGSMに基 もと づいているため、GSM/EDGE とはよく似 に ている。さらにUMTS端末 たんまつ の多 おお くはGSMもサポートしており、シームレスにデュアルモード運用 うんよう が可能 かのう となっている。したがってUMTSは時 とき に3GSM として販売 はんばい され、GSMとの親和 しんわ 性 せい を強調 きょうちょう することがあった。
UMTSという名称 めいしょう は欧州 おうしゅう 電気 でんき 通信 つうしん 標準 ひょうじゅん 化 か 機構 きこう (ETSI) が決 き めたもので、ヨーロッパで主 おも に使 つか われている。ヨーロッパ以外 いがい では、FOMA [1] あるいはW-CDMA などと呼 よ ばれている[nb 1] [2] [1] 。マーケティング上 じょう は単 たん に 3G あるいは 3G+ と呼 よ ばれることが多 おお い。
特徴 とくちょう ・機能 きのう [ 編集 へんしゅう ]
3G でのUMTSは、理論 りろん 上 じょう の最大 さいだい データ転送 てんそう レート 42 Mbit/s(HSPA +)までをサポートしているが[3] 、R99規格 きかく の携帯 けいたい では実際 じっさい の転送 てんそう レートは 384 kbit/sで、HSDPA 規格 きかく の携帯 けいたい では下 くだ り 7.2 Mbit/s となっている。これでもGSMの単一 たんいつ の誤 あやま り訂正 ていせい 付 つ き回線 かいせん 交換 こうかん デ で ータ通信 たつうしん の 9.6 kbit/s やHSCSD の9.6kbit/s複数 ふくすう チャネル(CDMAOneでは14.4kbit/s)より高速 こうそく であり、CDMA2000 や無線 むせん LANなどの競合 きょうごう テクノロジーと同様 どうよう に World Wide Web や他 た の携帯 けいたい 用 よう データサービスへのアクセスを提供 ていきょう する。
3G以前 いぜん には GSM 、IS-95 、PDC 、CDMA PHS といった2G 携帯 けいたい 電話 でんわ システムや他 た の2Gテクノロジーが各国 かっこく で使 つか われていた。GSM の場合 ばあい 、2Gから2.5G とも呼 よ ばれるGPRS への移行 いこう パスが用意 ようい されていた。GPRSではデータレートが拡大 かくだい され(理論 りろん 上 じょう の最大 さいだい は 140.8 kbit/s だが、典型 てんけい 的 てき なレートは約 やく 56 kbit/s)、回線 かいせん 交換 こうかん というよりむしろパケット交換 こうかん に近 ちか いものになっている。これがGSMを採用 さいよう していた各地 かくち で展開 てんかい された。E-GPRSまたはEDGE はGPRSをさらに発展 はってん させたもので、より新 あたら しい符号 ふごう 化 か 方式 ほうしき に基 もと づいている。EDGEでは実際 じっさい のパケット転送 てんそう レートはおおよそ 180 kbit/s である。EDGEシステムは2.75Gシステムとも呼 よ ばれる。
2006年 ねん 以降 いこう 、UMTSネットワークを採用 さいよう した各国 かっこく はHSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) または3.5Gへのアップグレードを行 おこな ってきた。現在 げんざい ではHSDPAの下 くだ り転送 てんそう 速度 そくど は最大 さいだい 21 Mbit/s に達 たっ している。上 のぼ り方向 ほうこう の転送 てんそう 速度 そくど を改善 かいぜん するHSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) も導入 どうにゅう された。長期 ちょうき 的 てき には 3GPP Long Term Evolution プロジェクトでUMTSを4Gの速度 そくど である下 くだ り 100Mbit/s、上 のぼ り 50 Mbit/s まで移行 いこう させる計画 けいかく であり、そのために直交 ちょっこう 周波数 しゅうはすう 分割 ぶんかつ 多重 たじゅう 方式 ほうしき に基 もと づく次世代 じせだい 無線 むせん インタフェーステクノロジーを使用 しよう する。
国家 こっか 規模 きぼ のUMTSネットワークは2002年 ねん に運用 うんよう 開始 かいし された。このとき、電話 でんわ 会社 かいしゃ は動画 どうが 配信 はいしん やテレビ電話 でんわ といったアプリケーションを強調 きょうちょう していた。UMTSの高 たか いデータ転送 てんそう 速度 そくど は主 おも にインターネットアクセスに利用 りよう されている。日本 にっぽん でも他 た の国々 くにぐに でもテレビ電話 でんわ の需要 じゅよう はあまりなく、電話 でんわ 会社 かいしゃ の提供 ていきょう する音声 おんせい /動画 どうが より World Wide Web への高速 こうそく アクセスの需要 じゅよう が高 たか かった。これは、携帯 けいたい のみでインターネットアクセスするだけでなく、なんらかの手段 しゅだん (Bluetooth 、赤外線 せきがいせん 、USB など)でパーソナルコンピュータに接続 せつぞく して使 つか うという形態 けいたい も含 ふく まれる。
UMTSは3種類 しゅるい の無線 むせん インタフェース、GSM の Mobile Application Part (MAP) コア、GSM系 けい の音声 おんせい コーデックなどをまとめたものである。
UMTSはいくつかの無線 むせん インタフェース を提供 ていきょう しており、それらを UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA ) と呼 よ ぶ[4] 。全 すべ ての無線 むせん インタフェースはITU のIMT-2000 の一部 いちぶ となっている。現在 げんざい 、携帯 けいたい 電話 でんわ で最 もっと も多 おお く使 つか われているのは W-CDMA (IMT Direct Spread) である。
W-CDMA、TD-CDMA、TD-SCDMA という用語 ようご は誤解 ごかい を生 う みやすい。これらはCDMA とあることから多元 たげん 接続 せつぞく の種類 しゅるい と思 おも われがちだが、実際 じっさい には無線 むせん インタフェース規格 きかく 全体 ぜんたい を指 さ す名称 めいしょう である[5] 。
地上 ちじょう (terrestrial) 以外 いがい の無線 むせん アクセスネットワークについては、今 いま も研究 けんきゅう 中 ちゅう である。
W-CDMA (UTRA-FDD) [ 編集 へんしゅう ]
建物 たてもの の屋上 おくじょう に設置 せっち されたUMTSトランスミッター
W-CDMA は、直接 ちょくせつ シーケンス方式 ほうしき で5MHzのチャネルを2つ使用 しよう する。これに対 たい して競合 きょうごう するCDMA2000 は1つ以上 いじょう の任意 にんい 個 こ の1.25MHzチャネルを上 のぼ りと下 くだ り双方 そうほう に使用 しよう する。使用 しよう する周波数 しゅうはすう 帯 たい が広 ひろ い点 てん が欠点 けってん とされており、アメリカのように周波数 しゅうはすう 帯 たい の割 わ り当 あ てが混 こ み合 あ っている国 くに では採用 さいよう が遅 おく れた。
UMTS規格 きかく で元々 もともと 指定 してい していた周波数 しゅうはすう 帯 たい は、上 のぼ り用 よう に1885-2025MHz、下 くだ り用 よう に2110–2200MHzだった。アメリカでは1900MHz帯 たい は既 すで に使 つか われていたため、代 か わりに1710–1755MHzと2110–2155MHzを使 つか うことにした[6] 。UMTS2100はUMTS用 よう に最 もっと も広 ひろ く使 つか われているが、国 くに によっては850MHz帯 たい や1900MHz帯 たい でUMTSを運用 うんよう している(それぞれ同 おな じ周波数 しゅうはすう 帯 たい に上 のぼ りと下 くだ りのチャネルがある)。例 たと えば、アメリカではAT&Tモビリティ 、ニュージーランドのテレコム・ニュージーランド 、オーストラリアのテルストラ などがそうした周波数 しゅうはすう 帯 たい を使 つか っている。
W-CDMA は IMT-2000 では IMT Direct Spread と呼 よ ばれている。
UMTS-TDD の無線 むせん インタフェースはTD-CDMA 方式 ほうしき でチャネルを使用 しよう し、これを UTRA-TDD HCR と称 しょう する。5MHzの周波数 しゅうはすう 帯 たい を10msのフレームに分 わ け、1フレームを15タイムスロットに分 わ けて使用 しよう する(毎秒 まいびょう 1500スロット)[7] 。タイムスロットはある一定 いってい の割合 わりあい で上 のぼ りと下 くだ りに割 わ り振 ふ られる。TD-CDMAは複数 ふくすう の送受信 そうじゅしん 機 き の通信 つうしん を多重 たじゅう 化 か するのに使 つか われる。W-CDMAとは異 こと なり、上 のぼ りと下 くだ りの周波数 しゅうはすう 帯 たい を分 わ ける必要 ひつよう はなく、より狭 せま い帯域 たいいき で使用 しよう できる。
TD-CDMA は IMT-2000 では IMT CDMA TDD と呼 よ ばれている。
TD-SCDMA (UTRA-TDD 1.28 Mcps Low Chip Rate) [ 編集 へんしゅう ]
TD-SCDMA はTDMA 方式 ほうしき と同期 どうき 式 しき CDMAを組 く み合 あ わせたもので[8] 、1.6MHzの周波数 しゅうはすう 帯域 たいいき を使用 しよう する。TD-CDMAよりさらに狭 せま い帯域 たいいき で利用 りよう 可能 かのう である。しかし、この規格 きかく を中国 ちゅうごく が開発 かいはつ した背景 はいけい には、中国人 ちゅうごくじん 以外 いがい の特許 とっきょ 権 けん 保有 ほゆう 者 しゃ へのライセンス料 りょう 支払 しはら いを減 へ らすという目的 もくてき があった。他 た の無線 むせん インタフェースとは異 こと なり、TD-SCDMAはUMTSの一部 いちぶ ではなかったが、Release 4 で仕様 しよう に加 くわ えられた。
TD-CDMA と同様 どうよう 、IMT-2000 では IMT CDMA TDD と呼 よ ばれている。
無線 むせん アクセスネットワーク[ 編集 へんしゅう ]
UMTSには、異 こと なる無線 むせん インタフェースや周波数 しゅうはすう 帯 たい を使用 しよう した基地 きち 局 きょく 群 ぐん で構成 こうせい される UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN ) についても規定 きてい している。
UMTSとGSM/EDGEはコアネットワーク(CN)を共有 きょうゆう でき、GERAN(GSM/EDGEのRAN=無線 むせん アクセスネットワーク)の代替 だいたい 無線 むせん アクセスネットワークとしてUTRANが使 つか え、通信 つうしん 可能 かのう 範囲 はんい とサービスのニーズによってRAN間 あいだ で透過 とうか 的 てき に切 き り替 か えが可能 かのう である。このため、UMTSとGSM/EDGEの無線 むせん アクセスネットワークは集合 しゅうごう 的 てき に UTRAN/GERAN と呼 よ ばれることがある。
UMTSネットワークはGSM/EDGEと統合 とうごう されていることが多 おお く、GSM/EDGEのネットワークもIMT-2000の一部 いちぶ とされている。
RAN(無線 むせん アクセスネットワーク)のUE(ユーザー機器 きき )インタフェースは、第 だい 一 いち にRRC (Radio Resource Control)、RLC (Radio Link Control)、MAC (Media Access Control) というプロトコル群 ぐん から成 な る。RRCプロトコルは接続 せつぞく 確立 かくりつ 、測定 そくてい 、無線 むせん ベアラサービス、セキュリティ、ハンドオーバー決定 けってい などを処理 しょり する。RLCプロトコルは Transparent Mode (TM)、Unacknowledge Mode (UM)、Acknowledge Mode (AM) の3つのモードに分 わ かれている。大 おお まかに言 い えば、AMはTCP に似 に ていて、UMはUDP に似 に ている。TMモードでは上位 じょうい 層 そう のSDU (Service Data Unit) にヘッダを追加 ついか せずに下位 かい 層 そう に渡 わた す。MACは上位 じょうい 層 そう (RRC)で設定 せってい されたパラメータに従 したが い、無線 むせん インタフェース上 じょう のデータのスケジューリングを処理 しょり する。
データ転送 てんそう に関連 かんれん する属性 ぞくせい 群 ぐん を Radio Bearer (RB) と呼 よ ぶ。この属性 ぞくせい 群 ぐん はTTI (Transmission Time Interval) における最大 さいだい 許容 きょよう データを決定 けってい する。RBにはRLC情報 じょうほう とRBマッピングが含 ふく まれる。RBマッピングは「RB⇔論理 ろんり チャネル⇔伝送 でんそう チャネル」のマッピングを決定 けってい する。信号 しんごう メッセージは Signaling Radio Bearers (SRBs) 上 じょう で送 おく られ、データパケット(CSおよびPS)はデータRB上 じょう を送 おく られる。RRCとNASメッセージはSRB上 じょう で送 おく られる。
セキュリティとしては、完全 かんぜん 性 せい と暗号 あんごう 化 か の2つの手続 てつづ きがある。完全 かんぜん 性 せい とは、メッセージの資源 しげん を検証 けんしょう し、第三者 だいさんしゃ が無線 むせん インタフェース上 じょう でメッセージを改竄 かいざん していないことを保証 ほしょう することである。暗号 あんごう 化 か は無線 むせん インタフェース上 じょう のデータを第三者 だいさんしゃ が盗聴 とうちょう するのを防 ふせ ぐ。SRBには完全 かんぜん 性 せい と暗号 あんごう 化 か の両方 りょうほう が適用 てきよう されるが、データRBには暗号 あんごう 化 か のみを施 ほどこ す。
Mobile Application Part と共 とも に、UMTSはGSM/EDGEと同 おな じコアネットワーク規格 きかく を採用 さいよう している。そのため、既存 きそん のGSM運用 うんよう 業者 ぎょうしゃ の移行 いこう が容易 ようい になっている。ただし、UMTSへの移行 いこう にはコストがかかる。コア基盤 きばん のほとんどはGSMと共通 きょうつう だが、新規 しんき 周波数 しゅうはすう 帯 たい のライセンス取得 しゅとく などにコストがかかる。
コアネットワーク (CN) はインターネット やISDN などの各種 かくしゅ バックボーンネットワークに接続 せつぞく 可能 かのう である。UMTS(とGERAN)はOSI参照 さんしょう モデル の下位 かい 3層 そう を含 ふく んでいる。ネットワーク層 そう (OSI第 だい 3層 そう )には Radio Resource Management (RRM) プロトコルがあり、携帯 けいたい 電話 でんわ と固定 こてい 電話 でんわ 間 あいだ の通話 つうわ などを管理 かんり している。
周波数 しゅうはすう 割 わ り当 あ て[ 編集 へんしゅう ]
2004年 ねん 12月 がつ 現在 げんざい 、全 ぜん 世界 せかい で130以上 いじょう の運用 うんよう 業者 ぎょうしゃ にGSM に基 もと づいたW-CDMA 無線 むせん アクセステクノロジーのライセンスが発行 はっこう されている。ヨーロッパでは、ライセンス獲得 かくとく は一種 いっしゅ のテクノロジーバブルの末端 まったん で発生 はっせい し、特 とく にイギリスやドイツではオリジナルの2100MHzの周波数 しゅうはすう 帯 たい への入札 にゅうさつ が殺到 さっとう して、その価格 かかく が高騰 こうとう した。ドイツ では6個 こ のライセンスに合計 ごうけい で508億 おく ユーロが支払 しはら われ、そのうち2個 こ が購買 こうばい 者 しゃ (Mobilcomとソネラ /テレフォニカ )によって後 のち で捨 す てられ、無効 むこう になった。この高額 こうがく のライセンス料 りょう は、言 い ってみれば今後 こんご の携帯 けいたい 電話 でんわ サービスの収入 しゅうにゅう に前倒 まえだお しで課 か せられた税金 ぜいきん のようなものである。ヨーロッパのいくつかの通信 つうしん 業者 ぎょうしゃ (特 とく にKPN )はこの高額 こうがく のライセンス料 りょう によってほとんど破産 はさん に近 ちか い状態 じょうたい に追 お い込 こ まれた。それでも一部 いちぶ の通信 つうしん 業者 ぎょうしゃ は過去 かこ 数 すう 年 ねん の間 あいだ にライセンス料 りょう のコストを収益 しゅうえき で取 と り戻 もど している。最近 さいきん ではフィンランドの通信 つうしん 業者 ぎょうしゃ が2GのGSM基地 きち 局 きょく と共有 きょうゆう する形 かたち で900MHzのUMTSを使 つか いはじめており、この傾向 けいこう は今後 こんご 1-3年 ねん のヨーロッパで拡大 かくだい すると見 み られている。
ヨーロッパに割 わ り当 あ てられた2100MHzのUMTSの周波数 しゅうはすう 帯 たい は、既 すで に北米 ほくべい で使 つか われている。1900MHz帯 たい は2G (PCS ) サービスに使 つか われており、2100MHz帯 たい は衛星 えいせい 通信 つうしん に使 つか われている。しかし調整 ちょうせい 側 がわ は2100MHz帯 たい の一部 いちぶ を3Gサービスに解放 かいほう し、1700MHz帯 たい をアップリンク用 よう に解放 かいほう した。北米 ほくべい のUMTS運用 うんよう 業者 ぎょうしゃ はヨーロッパ風 ふう の2100/1900MHzシステムを実装 じっそう したいと考 かんが えており、そのためには1900MHz帯 たい の既存 きそん の2Gサービスと周波数 しゅうはすう 帯 たい を共有 きょうゆう する必要 ひつよう がある。
AT&Tワイヤレスは、2Gサービス用 よう に割 わ り当 あ てられた1900MHz帯 たい をつかったUMTSサービスを2004年 ねん 末 まつ に北米 ほくべい で開始 かいし することとした。2004年 ねん 、AT&Tワイヤレスはシンギュラーに買収 ばいしゅう されたが、実際 じっさい にアメリカの主要 しゅよう 都市 とし でUMTSサービスを開始 かいし している。シンギュラーはAT&Tモビリティ に改称 かいしょう し、さらにいくつかの都市 とし で850MHz帯 たい でのUMTSサービスを開始 かいし して既存 きそん の1900MHz帯 たい のUMTSを補完 ほかん している。このため携帯 けいたい 端末 たんまつ としては850MHzと1900MHzの両方 りょうほう に対応 たいおう したものを販売 はんばい している。
Tモバイル はアメリカでのUMTSに2100/1700MHz帯 たい を使 つか っている。
カナダでは、Rogers、Bell、Telus が850MHz帯 たい でUMTSサービスを提供 ていきょう している。最近 さいきん では新 あら たなプロバイダーである Wind Mobile と Mobilicity が2100/1700MHz帯 たい で運用 うんよう を開始 かいし した。また、Quebecor と Shaw Communications もサービス開始 かいし を予定 よてい している。
2008年 ねん 、オーストラリアのテルストラ が既存 きそん のCDMAネットワークを国家 こっか 的 てき 規模 きぼ の3Gネットワーク NextG に置換 ちかん し、850MHz帯 たい で運用 うんよう している。テルストラは現在 げんざい はこのネットワークでUMTSサービスを提供 ていきょう しているが、3GISという企業 きぎょう と共同 きょうどう 所有 しょゆう する2100MHzのUMTSネットワークでも運用 うんよう を行 おこな っている。3GISには Hutchison 3G Australia も参加 さんか しており、このネットワークは主 おも に同社 どうしゃ の顧客 こきゃく 向 む けに使 つか われている。オプタス は都市 とし 部 ぶ では2100MHz帯 たい 、郊外 こうがい では900MHz帯 たい で3Gネットワークを提供 ていきょう しようとしている。Vodafone は900MHz帯 たい で3Gネットワークを構築 こうちく している。
インドのBSNL は2009年 ねん 10月 がつ から大都市 だいとし での3Gサービスを開始 かいし し、徐々 じょじょ に小 ちい さな都市 とし に拡大 かくだい している。850MHzや900MHz帯 たい は1700/1900/2100MHzのネットワークよりもカバーできる範囲 はんい が広 ひろ く、基地 きち 局 きょく と加入 かにゅう 者 しゃ がまばらとなる郊外 こうがい に適 てき している。
南 みなみ アメリカでは850MHzのネットワークの展開 てんかい が進 すす んでいる。
相互 そうご 運用 うんよう 性 せい と国際 こくさい 的 てき ローミング[ 編集 へんしゅう ]
UMTSの携帯 けいたい 端 はし 末 まつ (およびデータカード)は高 たか い相互 そうご 運用 うんよう 性 せい を持 も っており、(プロバイダ間 あいだ でローミング契約 けいやく が結 むす ばれていれば)他 た のUMTSネットワーク上 じょう でのローミング が容易 ようい に行 おこな えるように設計 せっけい されている。さらにUMTS携帯 けいたい 端末 たんまつ はUMTS/GSMのデュアルモードであることが多 おお く、UMTSのサービス地域 ちいき 外 がい であっても透過 とうか 的 てき にGSMにハンドオフすることで通話 つうわ を続行 ぞっこう できる場合 ばあい もある。ただし、ローミング料金 りょうきん は通常 つうじょう の通話 つうわ 料金 りょうきん よりもかなり高額 こうがく である。
UMTSネットワークを運用 うんよう する通信 つうしん 業者 ぎょうしゃ にとって、透過 とうか 的 てき かつ国際 こくさい 的 てき なローミング は重要 じゅうよう な問題 もんだい である。高 たか い相互 そうご 運用 うんよう 性 せい を可能 かのう にするため、UMTSの携帯 けいたい 端末 たんまつ はいくつかの周波数 しゅうはすう 帯 たい をサポートし、同時 どうじ にGSMもサポートしていることが多 おお い。国 くに が違 ちが えばUMTSの周波数 しゅうはすう 帯 たい が異 こと なる。ヨーロッパでは2100MHzだが、アメリカでは850MHzと1900MHzを使 つか っている通信 つうしん 業者 ぎょうしゃ が多 おお い。Tモバイルはアメリカで1700MHz(上 のぼ り)/2100MHz(下 くだ り)でネットワークを運用 うんよう している。携帯 けいたい 端末 たんまつ とネットワークが共通 きょうつう の周波数 しゅうはすう をサポートしていないと通信 つうしん できない。周波数 しゅうはすう 帯 たい が異 こと なっていたため、初期 しょき のアメリカ国内 こくない 向 む けのUMTS携帯 けいたい は海外 かいがい では使 つか えず、逆 ぎゃく も同様 どうよう だった。今 いま では、全 ぜん 世界 せかい で11種類 しゅるい の周波数 しゅうはすう の組合 くみあわ せがUMTSで使 つか われている。
UMTS携帯 けいたい 電話 でんわ はGSM のSIMカード に基 もと づくUSIMカード を使 つか うが、GSMのSIMカードでも(UMTSサービスを含 ふく めて)動作 どうさ する。これは認証 にんしょう の世界 せかい 標準 ひょうじゅん であり、ネットワークは携帯 けいたい 電話 でんわ 内 ない の(U)SIMを識別 しきべつ し認証 にんしょう することができる。ネットワーク間 あいだ のローミングでは入 い れ替 か えることで通話 つうわ を可能 かのう にし、そのユーザーが利用 りよう 可能 かのう なサービスの範囲 はんい と価格 かかく を決定 けってい する。ユーザーの加入 かにゅう 者 しゃ 情報 じょうほう と認証 にんしょう 情報 じょうほう に加 くわ えて、(U)SIMは電話 でんわ 帳 ちょう のためのストレージ領域 りょういき を提供 ていきょう する。携帯 けいたい 電話 でんわ 上 じょう のデータは別 べつ のメモリに格納 かくのう することもできるし、(U)SIMカードに格納 かくのう することもできる(ただし電話 でんわ 帳 ちょう の格納 かくのう に限 かぎ られている場合 ばあい が多 おお い)。(U)SIMを別 べつ のUMTSまたはGSM方式 ほうしき の携帯 けいたい 電話 でんわ に移 うつ すことができ、そうすることで電話 でんわ 番号 ばんごう などの携帯 けいたい 電話 でんわ 固有 こゆう の情報 じょうほう がそちらの携帯 けいたい 電話 でんわ に移 うつ されることになる。
日本 にっぽん ではいち早 はや く3Gテクノロジーが採用 さいよう されたが、それ以前 いぜん はGSM方式 ほうしき ではなかったため、携帯 けいたい 電話 でんわ にGSMとの互換 ごかん 機能 きのう を組 く み込 こ む必要 ひつよう がなく、他国 たこく に比 くら べると当初 とうしょ から小型 こがた 軽量 けいりょう の3G携帯 けいたい 電話 でんわ を実現 じつげん していた。2002年 ねん にNTTドコモ が始 はじ めたFOMA は、世界 せかい 初 はつ のUMTS仕様 しよう (完成 かんせい 前 まえ )に準拠 じゅんきょ した3Gネットワークだった[9] 。当初 とうしょ 、細部 さいぶ でUMTS規格 きかく と非 ひ 互換 ごかん な部分 ぶぶん もあったが、USIMカードを使 つか っており、USIMカードによるローミングが可能 かのう だった(海外 かいがい 旅行 りょこう の際 さい にUSIMカードをUMTSまたはGSM携帯 けいたい に入 い れ替 か えて利用 りよう 可能 かのう )。NTTドコモもソフトバンクモバイル (2002年 ねん 12月に3Gを開始 かいし )も今 いま ではUMTS規格 きかく によるネットワークを運営 うんえい している。
携帯 けいたい 機器 きき とモデム[ 編集 へんしゅう ]
Nokia 6280 はUMTS携帯 けいたい 電話 でんわ の1つ
大手 おおて 2G携帯 けいたい 電話 でんわ メーカーは全 すべ て、今 いま では3G携帯 けいたい 電話 でんわ も製造 せいぞう している。初期 しょき の3G携帯 けいたい 電話 でんわ やモデムはその国 くに で使 つか われている周波数 しゅうはすう 帯 たい だけに対応 たいおう しており、ローミングで海外 かいがい で使 つか おうと思 おも っても同 おな じ周波数 しゅうはすう 帯 たい で運用 うんよう している国 くに でしか使 つか えなかった。カナダとアメリカは周波数 しゅうはすう 帯 たい を共有 きょうゆう しており、ヨーロッパ各国 かっこく 間 あいだ でも同様 どうよう である。UMTSネットワークのうち、W-CDMA (UMTS-FDD) の周波数 しゅうはすう 帯 たい についてはW-CDMA の記事 きじ に概要 がいよう がある。
携帯 けいたい 型 がた 無線 むせん LANルーター やPCMCIAやUSBカード型 がた のモデムを使 つか うと、任意 にんい のコンピュータ(タブレットPC やPDA など)で3Gブロードバンドサービスにアクセスできる。モデムの場合 ばあい 、必要 ひつよう なソフトウェアも自動的 じどうてき にインストールするものもあり、特 とく に知識 ちしき がなくてもオンライン 状態 じょうたい にできる。Bluetooth 2.0 対応 たいおう の3G携帯 けいたい 電話 でんわ を使 つか えば、複数 ふくすう 台 だい の(Bluetooth対応 たいおう の)コンピュータをインターネットに接続 せつぞく できる。一部 いちぶ のスマートフォン は無線 むせん LANのアクセスポイント としても機能 きのう する。
3Gの全 ぜん 周波数 しゅうはすう 帯 たい (850/900/1700/1900/2100MHz)に対応 たいおう した携帯 けいたい 電話 でんわ やモデムはほとんどない。しかし、複数 ふくすう の周波数 しゅうはすう 帯 たい に対応 たいおう した携帯 けいたい 電話 でんわ は多 おお く、ローミングにそのまま対応 たいおう できる。例 たと えば、850/900/1900/2100MHzの4バンド対応 たいおう のチップセットがApple のiPhone に使 つか われており、UMTS-FDDの使 つか われているほとんどの国 くに で利用 りよう 可能 かのう となっている。
UMTSの主 おも な競合 きょうごう 規格 きかく はCDMA2000 (IMT-MC) であり、3GPP2 が開発 かいはつ した。UMTSとは異 こと なりCDMA2000は既存 きそん の2G規格 きかく CdmaOne を進化 しんか させたもので、同 おな じ周波数 しゅうはすう 割 わ り当 あ て内 ない に共存 きょうぞん できる。また、CDMA2000は必要 ひつよう とする周波数 しゅうはすう 帯域 たいいき が狭 せま く、既存 きそん の周波数 しゅうはすう 帯 たい に配置 はいち するのが容易 ようい である。全 すべ てではないが一部 いちぶ のGSM運用 うんよう 業者 ぎょうしゃ は、UMTSかGSMのどちらか一方 いっぽう を実装 じっそう するのにせいいっぱいな周波数 しゅうはすう 帯 たい しか割 わ り当 あ てられていない。例 たと えば、アメリカでは D、E、F という周波数 しゅうはすう ブロックはそれぞれ5MHzの周波数 しゅうはすう 帯 たい しか割 わ り当 あ てられていない[10] 。標準 ひょうじゅん 的 てき なUMTSシステムはその周波数 しゅうはすう 帯 たい を使 つか い切 き ってしまう。CDMA2000はUMTSと地域 ちいき 的 てき に共存 きょうぞん することが多 おお い。しかし同 おな じ周波数 しゅうはすう スライスを別 べつ 方式 ほうしき に同時 どうじ にライセンスすることは法律 ほうりつ 上 じょう の問題 もんだい もあり、共存 きょうぞん 問題 もんだい はここではあまり関係 かんけい ない。
UMTSのもう1つの競合 きょうごう 規格 きかく は2GのGSMシステムを進化 しんか させたEDGE (IMT-SC) であり、既存 きそん のGSMの周波数 しゅうはすう 帯 たい を使用 しよう する。通信 つうしん 業者 ぎょうしゃ にとっては、UMTSのネットワークを構築 こうちく するよりも、既存 きそん のネットワークにEDGE機能 きのう を実装 じっそう するほうが遥 はる かに安価 あんか で素早 すばや く対応 たいおう 可能 かのう である。しかし、UMTSもEDGEも3GPP が策定 さくてい したもので、真 しん の競合 きょうごう 規格 きかく ではない。むしろUMTSのネットワークを展開 てんかい するまでの一時 いちじ 的 てき な対策 たいさく である。実際 じっさい 、GSM/EDGEとUMTSはコアネットワーク が共通 きょうつう であり、垂直 すいちょく ハンドオーバ などのデュアルモード運用 うんよう が可能 かのう である。
中国 ちゅうごく のTD-SCDMA もしばしば競合 きょうごう 規格 きかく とされる。TD-SCDMAは UMTS Release 4 で UTRA-TDD 1.28 Mcps Low Chip Rate (UTRA-TDD LCR) として追加 ついか された。W-CDMA (UTRA-FDD) と競合 きょうごう する TD-CDMA (UTRA-TDD 3.84 Mcps High Chip Rate, UTRA-TDD HCR) とは異 こと なり、マクロセル方式 ほうしき にもマイクロセル方式 ほうしき にも適 てき している。しかし採用 さいよう ベンダーがいないため、真 しん の競合 きょうごう 規格 きかく とはなっていない。
DECT は人口 じんこう が過密 かみつ な都会 とかい ではUMTSなどと技術 ぎじゅつ 的 てき に競合 きょうごう する可能 かのう 性 せい を持 も っている。DECTはコードレス電話 でんわ の規格 きかく であり、家庭 かてい 内 ない などの狭 せま いネットワークを提供 ていきょう する。
競合 きょうごう する全 すべ ての規格 きかく はITUがIMT-2000 ファミリの一部 いちぶ として承認 しょうにん している。
インターネットアクセスという面 めん では、WiMAX とFlash-OFDM も競合 きょうごう 規格 きかく といえる。
GPRSからUMTSへの移行 いこう [ 編集 へんしゅう ]
GPRSネットワークからは、以下 いか のネットワーク要素 ようそ がそのまま再 さい 利用 りよう できる。
GSMの無線 むせん ネットワークのうち、以下 いか の要素 ようそ は再 さい 利用 りよう できない。
Base Station Controller (BSC)
Base Transceiver Station (BTS)
これらはそのままネットワーク上 じょう に残 のこ しておいて、2Gと3Gのネットワークを並存 へいそん させることで3Gへの移行 いこう をスムーズに行 い った。
UMTSで新 あら たに必要 ひつよう となったネットワーク要素 ようそ は次 つぎ の通 とお りである(3GPP での呼称 こしょう )。
MSCとSGSNの担 にな う機能 きのう はUMTSに移行 いこう すると変化 へんか する。GSMでは、MSCが全 すべ ての回線 かいせん 交換 こうかん 操作 そうさ を制御 せいぎょ していた。また、SGSNは全 すべ てのパケット交換 こうかん 操作 そうさ とデータ転送 てんそう を扱 あつか っていた。UMTSではメディアゲートウェイ(MGW)が回線 かいせん 交換 こうかん でもパケット交換 こうかん でも全 すべ てのデータ転送 てんそう を扱 あつか う。MSCとSGSNはMGWに対 たい する制御 せいぎょ を受 う け持 も つ。このため、これらのノードはMSCサーバ、SGSNサーバと呼 よ ばれるようになっている。
アメリカや日本 にっぽん などの国 くに では、ITU 勧告 かんこく とは異 こと なる周波数 しゅうはすう 割 わ り当 あ てをしており、UMTSの最 もっと も標準 ひょうじゅん 的 てき な周波数 しゅうはすう 帯 たい (UMTS-2100) が利用 りよう 可能 かのう でない場合 ばあい がある。それらの国 くに では代替 だいたい 周波数 しゅうはすう 帯 たい が使 つか われているため既存 きそん のUMTS-2100用 よう 機器 きき が使 つか えず、機器 きき の設計 せっけい や製造 せいぞう の変更 へんこう が要求 ようきゅう される。しかし、GSMに比 くら べればUMTS用 よう の携帯 けいたい 端末 たんまつ はUMTSとGSMの両 りょう モードに対応 たいおう しマルチバンド対応 たいおう であることが多 おお いため、問題 もんだい はそれほど深刻 しんこく ではない。4バンドのGSM機器 きき (850、900、1800、1900MHz)や3バンドUMTS機器 きき (850、1900、2100MHz)も珍 めずら しくない状況 じょうきょう になっている。
UMTSは多 おお くの国 くに でリリース初期 しょき の問題 もんだい を経験 けいけん している。まず携帯 けいたい が重 おも く、しかもバッテリー寿命 じゅみょう が短 みじか いという問題 もんだい が生 しょう じた。モトローラのA830という携帯 けいたい は重量 じゅうりょう が200グラム以上 いじょう で、重量 じゅうりょう を軽減 けいげん するためにカメラを着脱 ちゃくだつ 可能 かのう にしていた。もう1つの大 おお きな問題 もんだい は、UMTSからGSMへのハンドオーバーの際 さい の通話 つうわ の信頼 しんらい 性 せい だった。ハンドオーバーがUMTSからGSMへという一方向 いちほうこう だったために起 お きた問題 もんだい だったが、現在 げんざい のネットワークではこの問題 もんだい は既 すで に解決 かいけつ されている。
UMTSネットワークは当初 とうしょ 、GSMに比 くら べると多 おお くの基地 きち 局 きょく を密 みつ に配置 はいち する必要 ひつよう があった。ビデオ・オン・デマンド 機能 きのう に対応 たいおう した本格 ほんかく 的 てき なUMTSでは、基地 きち 局 きょく は1kmから1.5km間隔 かんかく で配置 はいち する必要 ひつよう があった。これは2100MHz帯 たい をつかう場合 ばあい であって、850MHzや900MHzといった低 ひく い周波数 しゅうはすう 帯 たい をつかう場合 ばあい はその限 かぎ りではない。このため2006年 ねん 以降 いこう 、低 てい 周波数 しゅうはすう 帯 たい のネットワークの採用 さいよう が増 ふ えている。
低 てい 周波数 しゅうはすう 帯 たい であっても、UMTSはGSMよりも電力 でんりょく を多 おお く消費 しょうひ する。Apple は初代 しょだい iPhone がEDGE を採用 さいよう した理由 りゆう としてUMTSの電力 でんりょく 消費 しょうひ の多 おお さを挙 あ げた[11] 。iPhone 3G のリリースにあたっては、UMTSを使 つか ったときの通話 つうわ 時間 じかん はGSMのときの半分 はんぶん になるとしていた。他 た のメーカーはUMTSとGSMのバッテリー寿命 じゅみょう について、また違 ちが った見解 けんかい を示 しめ している。バッテリー技術 ぎじゅつ とネットワーク技術 ぎじゅつ が進歩 しんぽ するに従 したが って、この問題 もんだい は解消 かいしょう されつつある。
UMTSは計画 けいかく されたリリースに従 したが って進歩 しんぽ している。各 かく リリースで、新 しん 機能 きのう が導入 どうにゅう され、既存 きそん 機能 きのう が改良 かいりょう されていく。
ベアラ・サービス
回線 かいせん 交換 こうかん 64 kbit/s
パケット交換 こうかん 384 kbit/s
ロケーション・サービス
電話 でんわ サービス - GSM 互換 ごかん 。USIMカード ベース。
EDGEラジオ
マルチメディア・メッセージング
MExE (Mobile Execution Environment)
ロケーションサービスの改良 かいりょう
IP Multimedia Services (IMS)
WLAN 統合 とうごう
マルチメディアのブロードキャストとマルチキャスト
IMSの改良 かいりょう
HSUPA
Fractional DPCH
Enhanced L2
64 QAM , MIMO
VoIP over HSPA
CPC - Continuous Packet Connectivity
FRLC - Flexible RLC
^ W-CDMAという用語 ようご は、通常 つうじょう UMTSの主要 しゅよう 無線 むせん インタフェース UTRA-FDD またはUTRA-FDD上 じょう でのみ運用 うんよう されるネットワークを意味 いみ する。しかし、これをUMTSそのものまたはUMTSの無線 むせん インタフェースの意味 いみ で使 つか うこともある。例 たと えば3GPPでもW-CDMAには「周波数 しゅうはすう 分割 ぶんかつ 複 ふく 信 しん (FDD) と時分 じぶん 割 わり 複 ふく 信 しん (TDD) のバリエーション」があると記 しる しているが、これはUTRA-FDDとUTRA-TDDのことを指 さ している。
^ a b 3GPPは、「同 おな じシステムを表 あらわ す様々 さまざま な名称 めいしょう (FOMA、W-CDMA、UMTSなど)が存在 そんざい している」と述 の べている; 3GPP . “Draft summary minutes, decisions and actions from 3GPP Organizational Partners Meeting#6, Tokyo, 9 October 2001 ” (PDF). pp. 7. 2010年 ねん 8月 がつ 10日 とおか 閲覧 えつらん 。
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