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モバイルクラウド時代の ワイヤレスブロードバンド最新動向
4–2 第 1 部 第 2 部 技術動向 ［ モバイルクラウド時代のワイヤレスブロードバンド最新動向 ］ モバイルクラウド時代の ワイヤレスブロードバンド最新動向 三橋 昭和 株式会社インプレスR&D インターネットメディア総合研究所 所長 第 3 部 第 4 部 第 第 第 第 5 6 7 8 次々に商用サービスがスタートする次世代高速モバイル規格「 LTE 」 順調に進む第 4 世代「 LTE-Advanced と 802.16m 」の標準化 部 部 iPhone や Android などのスマートフォンやネットブッ リアソネラは、世界で初めて、スウェーデンのストックホ ク、iPadなどの新しい情報端末の登場に加え、携帯ゲー ルムと ノルウ ェ ー の オスロの 両 都市 で、2.6GHz 帯 ムやリッチなモバイル映像コンテンツなどの登場によっ （10MHz 幅）を使用した LTE（FDD 方式）の商用サービ て、ワイヤレスブロードバンドへの期待がますます高まっ スを開始（2009 年 12 月 14 日、資料 4-2-1）し、国際的に ている。さらに、必要なときに必要なアプリケーションを 大きな注目を集めている（図 1） 。 ネットワーク経由で高速にダウンロードして利用し、端末 図1に示すテリアソネラのLTE 移動通信システムの構 側の負担を軽くするシンクライアント化も進展してきてお 成のうち、ユーザーデータを転送したり、他の網との接 り、モバイルクラウドへの期待が急速に高まってきた。 続処理などを行ったりする基幹部分の「LTE コア・ネッ このような背景のもと、実用期を迎えた次世代のワイ トワーク部」 はエリクソンが担当し、ユーザー端末と直接 ヤレスブロードバンド規格「LTE」 （Long Term Evolu- 電波をやり取りする基地局などで構成される「LTE 無 tion）が全世界の注目を集めている。 部 メンス ネットワークス （NSN） が担当している。仕様上の Sonera） が 2009 年 12 月に世界初の商用サービスを開始 伝送速度は最大 75Mbps であるが、実際のスループット したが、これを皮切りに、米国のメトロPCS （MetroPCS） は平均で 20 〜 30Mbps 出ているという。 が 1.7GHz 帯／ 2.1GHz 帯で 2010 年 7 月から、米国のベ 部 さらに、2010 年 7 月からはサービスエリアを拡大して、 ライゾンワイヤレスが 700MHz 帯で 8 月から、NTTドコ 本格的な商用サービスが提供される予定で、2010 年中 モが 2GHz 帯で 12 月からというように、次々に商用サー にはスウェーデンの 25 市、ノルウェーの 4 市にサービス ビスの計画が発表されている。世界の主要移動通信機 が提供される。この LTE 通信端末には、サムスン製のマ 器ベンダーの組織「GSA」 調べによると、31か国に及 ルチモードの LTE ／ HSPA ／ GSM（＊4）モデム（USBタ ぶ 64 事業者が LTE 導入を計画し、2010 年末までに最 イプ）などが提供される予定で（現在は LTE だけのシン 大 22 事業者が LTE の商用サービスを開始すると言う。 グルモード） 、これによって2G （GSM） から3G （WCDMA） そこで、ここでは、LTE-FDD（＊ 2）と LTE-TDD（＊ 3）の そして LTEまでをシームレスに通信できるようになる。 （＊1） 2 つの LTE 方式のうち、まず LTE-FDD 方式によるテリ アソネラと、NTTドコモの例を見てみよう。 LTE で世界の先陣を切った スウェーデンのテリアソネラ スウェーデンに本社を置く欧州の大手通信事業者テ 118 線アクセスネットワーク部」は、エリクソンとノキア シー 具体的 に は、スウェ ーデンのテリアソネラ（Telia- 第 4 部 製品技術動向 NTTドコモの LTE 商用サービスのイメージ 一方、2010 年の12 月から東京・名古屋・大阪地域か らLTEの商用サービスを計画しているNTTドコモ （資料 4-2-2） は、すでにNEC、パナソニックモバイルコミュニケー ションズ、富士通とともに 4 社で LTE 通信端末用の半導 技術動向 ［ モバイルクラウド時代のワイヤレスブロードバンド最新動向 ］ 体チップを共同開発した（p.15 に関連記事） 。この LTE 4 –2 資料 4-2-1 世界初のテリアソネラ（TeliaSonera ）の LTE サービス の仕様 チップは、資料 4-2-3（p.120）に示す 3GPP リリース 8 の 項 目 LTE の端末（UE：User Equipment）カテゴリー 3 規格 提供事業者 に 準 拠 し、20MHz 幅（2 × 2MIMO）時 に 下 り 最 大 100Mbps、上り50Mbps の伝送速度を実現できる仕様 だ。ただし、4 社が開発したこの LTE 半導体チップは、 年以降に発売される端末からの使用予定となっている。 当初のNTTドコモの商用サービスでは、現在 NTTド コモが使用している 2GHz 帯の「5MHz 幅」 （上り5MHz 幅／下り5MHz 幅）を使用し、下り最大 37.5Mbps、上り 1 部 第 2 部 第 3 部 第 4 部 第 5 部 第 6 部 第 7 部 第 8 部 内 容 テリアソネラ（本社：スウェーデン） 提供開始 2009 年 12 月 14 日（世界初の商用サービス） サービス提供地域 スウェーデン・ストックホルムとノルウェー・オスロ 無線アクセス技術 サービス当初のデータ通信用端末には使用されず、2011 第 LTE FDD（Frequency Division Duplex、周波数分 割複信） 使用周波数帯 2 . 6 GHz 帯〔上り 2500 ∼ 2570 MHz（70 MHz 幅）、 下り 2620 ∼ 2690 MHz（70 MHz 幅） 〕の一部 サービスの帯域幅 10 MHz 幅（上り 10 MHz 幅、下り 10 MHz 幅） 最大伝送速度 下り 75 Mbps（2 × 2 MIMO）、上り 37 . 5 Mbps 出所 資料をもとに筆者作成 12.5Mbps が提供される。今後、使用する周波数帯を順 資料 4-2-2 日本初の NTTドコモ の LTE 商用サービス の内容 （予定） 次 1.5GHz 帯その他の帯域へと展開しながら、帯域幅を 10MHz 幅、20MHz 幅と順次拡大していき、伝送速度を 下り最大 100Mbps 以上へと高速化していく。ただし、 しばらくの間は LTE のカバレッジ（通信範囲）が限定さ れることから、LTE チップと 3G の WCDMA（HSPA） チップを搭載したデュアルモードの通信端末とする。こ 項 目 NTT ドコモ 提供開始 2010 年 12 月予定（日本初の LTE 商用サービス） サービス提供地域 当初は東京・大阪・名古屋からの予定 無線アクセス技術 れにより、LTE で通信できないエリアでは、すでに全国 内 容 提供事業者 LTE FDD（Frequency Division Duplex、周波数分 割複信） 的にサービスが提供されている WCDMA（HSPA）に 使用周波数帯 よって通信できるようにする。 下り：2130 ∼ 2150 MHz ( 20 MHz 幅 ) 上り：1940 ∼ 1960 MHz( 20 MHz 幅 ) サービスの帯域幅 当初は 5 MHz 幅（上り 5 MHz 幅、下り 5 MHz 幅） 最大伝送速度 下り：100 Mbps、上り：50 Mbps（20 MHz 幅時） 下り：SU-MIMO（2 × 2、4 × 2）、上り：MU-MIMO 注目される中国とインドの LTE-TDD 出所 ワイヤレス・テクノロジー・パーク 2010（パシフィコ横浜、2010 年 5 月 13 日∼ 14 日）における NTT ドコモブースの取材をもとに筆者作成 一方、LTE-TDD（時分割複信）陣営の動きも活発化 図 1 テリアソネラ の LTE ネットワーク構成図 モビリティー管理機能 （Ericsson MME） ホーム加入者サーバー （Ericsson HSS） 統合型パケットゲートウェイ （Ericsson CPG） HSS LTEコアネットワーク （EPC） 運用支援システム （Ericsson OSS） インターネット MME S/P-GW OSS Gi S1 LTE 無線ネットワーク （eUTRAN） X2 LTE基地局 （Ericsson RBS6000） LTE基地局 （Ericsson RBS6000） 出所 エリクソン 第 4 部 製品技術動向 119 4–2 第 1 技術動向 ［ モバイルクラウド時代のワイヤレスブロードバンド最新動向 ］ 資料 4-2-3 部 LTE（3GPP）における端末（UE）カテゴリーの規定（使用帯域幅と最大伝送速度の概略値） 端末（UE） カテゴリー カテゴリー 1 第 2 カテゴリー 2 カテゴリー 3 部 カテゴリー 4 カテゴリー 5 第 第 第 3 4 5 最大伝送速度（Mbps） 5 MHz 幅 10 MHz 幅 15 MHz 幅 20 MHz 幅 10 37 . 5 37 . 5 37 . 5 75 10 50 75 75 150 10 50 100 112 . 5 225 10 50 100 150 300 部 部 している。世界最大の市場である中国では、携帯電話 概観してきたが、LTE-FDD ネットワークと LTE-TDD 端末の総数が 7 億 5000 万台に達し（2009 年末） 、なお成 ネットワークの間のローミングがデュアルモード端末に 長を続けている。現在の中国市場では、2G（GSM）方式 よって実現できることもあり、 「FDD 方式を採用する が主流であるが、2009 年10月からは3Gサービスが提供 か」 「TDD 方式を採用するか」も含め、2010 年はまさに され、FDD 方式として中国電信（チャイナテレコム）の LTE 元年の様相を呈してきた。 CDMA2000と中国聯通 （チャイナユニコム） のWCDMA 部 の TD-SCDMA（＊5）サービスが開始されている。 6 中国は、すでに ITU-R で標準化された中国方式の 部 第 7 8 TDD 方式の LTE を 3GPP に提案。これが仕様化（リ （標準化）を目指して、第 4 世代「IMT-Advanced」の標 現在 ITU-R では、IMT-Advanced として、 （1）IEEE 系の IEEE 802.16m（WiMAX リリース 2） 始している。例えば、現在開催中の上海万博（2010 年 5 （2）3GPP 系の LTE-Advanced（LTE の第 4 世代「IMT- ラ、アルカテル・ルーセントなどベンダーの協力を得て、 「TD-LTE のデモ」が行われている。このデモには世界 初 の モトロ ーラの「TD-LTE 対応 の USB ドングル」 （2.3GHz と 2.6GHz の両方に対応）が使用されている。 Advanced」に対応する名称） の 2 方式が技術候補として提案され、標準化が推進さ れている。 すでに、148 か国で 568 の WiMAX ネットワークが導 入（http://www.wimaxforum.org/）されるまでに発展 また、2010 年に入り、エリクソンが、中国の大手通信 した WiMAX は、次世代の IEEE 802.16m（WiMAX リ 機器ベンダーである大唐電信（ダタン・テレコム）と戦略 リース 2）に向けて活発な標準化作業が行われている。 的提携を結んだのをはじめ、ノキア シーメンス ネット IEEE 802.16m（資料 4-2-4）は、2011 年 2 月に標準化 ワークスは、自社の中国・杭州（こうしゅう）R&D 施設 を完了する予定であり、ほぼ同時期の 2011 年 3 月まで 内に業界初の TD-LTE オープンラボを開設した。 に WiMAX フォーラムで、この IEEE 802.16m（FDD/ 一方、インドでも2.3GHz 帯 TDD の周波数オークショ TDD の両方式を規定）をベースとした WiMAX リリー ンが始まり、LTE-TDD が導入される可能性が高い。そ ス2の仕様が策定される見込みだ。これらの動きと同期 のほか、米国や欧州などでも LTE-TDD 導入に向けた させて、すでに 2010 年 4 月にはインテル、モトローラ、サ 動きがある。 ムスン、ZTE など 10 社以上の設立メンバーによって 以上、国際的に導入が活発化している LTE の展開を 120 準化の動きも活発化してきた。 のチャイナモバイルのサービス名）方式の実証実験を開 月1日〜 10 月31日） の会場では、ファーウェイ、モトロー 部 LTE の商用サービスが 急展開する一方で、ITU-R （ITU 無線通信部門）においては、2011 年 3 月の勧告化 の商用サービス開始に向けて、 「TD-LTE」 （LTE-TDD 部 活発化する第 4 世代 「IMT-Advanced」 の標準化の動き 「TD-SCDMA」 （3G）の 次世代 へ の 拡張方式とし て、 リース 8）されたため、チャイナモバイルは、2011 年以降 第 2 受信ダイバーシチ（注 1） 2 × 2 MIMO（注 2、注 3） 2 × 2 MIMO 2 × 2 MIMO 4 × 4 MIMO 出所 ワイヤレス・テクノロジー・パーク 2010（パシフィコ横浜、2010 年 5 月 13 日∼ 14 日）における尾上誠蔵氏（NTT ドコモ 執行役員 研究開発推進部長）の講演をもとに筆者作成 （注 1）2 本のアンテナからの受信信号を合成し、信号の受信特性を改善する技術 （注 2）MIMO：Multiple Input Multiple Output、送信側と受信側に複数個のアンテナを設置し、信号の送受信特性を改善する技術 （注 3）2 × 2MIMO：送信側に 2 本、受信側に 2 本のアンテナを設置して信号の送受信特性を改善する技術 の 2 つが、TDD 方式として中国移動（チャイナモバイル） 第 アンテナ関連技術 第 4 部 製品技術動向 WCI（WiMAX 2 Collaboration Initiative）を 結成。 技術動向 ［ モバイルクラウド時代のワイヤレスブロードバンド最新動向 ］ 資料 4-2-4 4 –2 IEEE 802.16m ／ WiMAX リリース 2 の標準化スケジュールと内容（2010 年 5 月現在） 項 目 第 1 部 第 2 部 第 3 部 第 4 部 第 5 部 第 6 部 第 7 部 第 8 部 内 容 IEEE 802 . 16 m 標準規格 2011 年 2 月完成（注：FDD ／ TDD の両方式に対応） ドキュメントの構成 IEEE Std 802 . 16 - 2009（注 1）に対する IEEE P 802 . 16 m Amendment（補足・修正）となる IEEE 802 . 16 m の最大伝送速度 下り 330 Mbps、上り 112 Mbps（40 MHz 幅 TDD、4 × 4 MIMO 時） WiMAX リリース 2 IEEE 802 . 16 m で定義した無線インターフェースの物理層／ MAC 層をベースに、WiMAX フォーラムではネットワーク 層や上位層を含む WiMAX リリース 2 のシステムプロファイルを 2011 年 3 月までに承認する。さらに、相互運用性を担保 する試験仕様などが作成され、2011 年第 4 四半期頃から認証ラボで機器認証が開始される予定 出所 ワイヤレス・テクノロジー・パーク 2010（パシフィコ横浜、2010 年 5 月 13 日∼ 14 日）における渡辺文夫氏（UQ コミュニケーションズ 執行役員 CTO）の講演をもとに筆者作成 （注 1）802.16-2004（固定 WiMAX）と 802.16e-2005（モバイル WiMAX）などの規格を統合し一本化（2009 年 5 月）した標準規格 WiMAX フォーラムと協力して、 「WiMAX リリー 2」製 品機器間の相互運用性（認証） を高め、普及させていく。 る電波の干渉の低減を図る機能などを強化する。 （5）SON（Self Organizing Network） ：既存の環境に新 一 方、3GPP で 標 準 化 が 進 め ら れ て い る LTE- しい基地局を増設する場合、システムの運用者に負 Advanced（LTE Release 10 and beyond）では、FDD 担がかからないように、電波の電界強度などを自動 方式と TDD 方式が規定されるが、2010 年 12 月の仕様 計算 （従来は手動） し、電波の干渉などが発生しない 化を目標に 2010 年 1 月から審議されている（100MHz ようネットワークを自動的に構成する技術である。 時：下り最大 1Gbps 以上、上り最大 500Mbps 以上。詳 これも LTE 向けに仕様化されているが、更なる拡 細な仕様は今後策定される予定） 。 張を図る。 3GPPリリース10 で審議されている主な技術は、次の とおりである。 （1）キャリアアグリゲーション：周波数帯域の連結技術。 IEEE 802.16m（WiMAXリリース2）のチャネルアグ リゲーションと同様な技術である。高速な伝送速度 このように、3GPPにおけるLTE-Advancedの標準化 が進展するなかで、すでにこれらの仕様を実装した実 証実験も行われ始めている。 例えば、中国のファーウェイ（Huawei、華為技術）は、 米・ラスベガスで開催された米国最大級の通信関連の を実現するために、飛び飛びに存在している利用可 展示会「CTIA Wireless 2010」 （2010 年 3 月 23日〜 25 能な周波数帯（キャリア）を連結（アグリゲーション） 日）で、LTE-Advanced のプロトタイプを出展。キャリア させて、高速化を実現する技術である。 アグリゲーション技術によって 80MHz 幅を実現し、4× （2）下りMIMO：LTEでは下りは最大 4×4MIMOであっ 4 MIMO、CoMPなどを用いてライブデモを行い、LTE- たがこれを最大 8×8MIMOに拡張し、さらなる高速 Advanced の下り最大通信速度としては世界最速とな 化を実現する。上りMIMO は LTE では 1× 4MU- る1.2Gbps を記録したと発表した。 MIMO であったが、これを最大 4×4MIMOとする。 （3）CoMP（Coordinated Multipoint transmission） ：多 地点協調送受信技術。複数のセル（基地局）が互い に同期をとって送受信し合う技術。1 つの基地局だ けで制御しようとすると、収容できる端末の数や伝 送速度がその 1 つの基地局の性能で決まってしまう が、これを複数（例：3 つの基地局）の基地局で情報 をやり取りし、端末に最適なサービスを提供できる ようにする仕組みである。 （4）フェムトセルの機能追加：家庭内に設置されるフェ ムトセル用基地局〔H（e）NB：ホーム・イーノード B〕 はすでにリリース 8 で仕様化されているが、さらな IEEE 802.16m と と も に、3GPP に お け る LTEAdvancedの標準化の完成に大きな期待が寄せられている。 最後に、本原稿を執筆するうえで、多く皆様にご協力 いただいた。ここに厚く御礼申し上げる。 （＊ 1）The Global mobile Suppliers Association Division Duplexing、周波数分割複信方式。上りと （＊ 2）FDD：Frequency 下りに異 なる周波数帯を割り当 て て 双方向通信を行う方式（例：上りに 5MHz 幅、下りに別の 5MHz 幅（計 10 MHz 幅）を割り当てて通信を行う 方式）。 （＊ 3）TDD：Time Division Duplexing、時分割複信方式。上りと下りに同じ （同一）周波数帯を使用し、時分割して双方向通信を行う方式（例：上り / 下 りの通信を 5MHz 幅 1 つで行う方式。 （＊ 4）HSPA：High Speed Packet Access、高速パケッアクセス（HSPDA と HSPUA の 総 称 ）。GSM：Global System for Mobile Communications、欧州を中心とした 2G の携帯電話方式。 （＊ 5）Time Division -Synchronous CDMA 第 4 部 製品技術動向 121