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携帯電話の通信規格と周波数帯の基礎知識

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スマートフォンの通信規格 と 周波数帯

次世代通信規格 5G では 電波が弱まった際に 4G への切り替えが うまく行かず、デバイスが 5G の電波を探し続けて 通信が停止状態になる パケ止まり が問題になっているが、通信品質の問題によって発生する 4G の パケ詰まり と異なり、5G の パケ止まり は 5G の特性 と 基地局の不足が原因で発生する。

通信規格

モバイルネットワークで使用される 3G・4G・5G などは 通信規格の 世代 ( Generation ) を表している。

通信規格の世代 と ドコモのサービス名
2G – GSM ( Global System for Mobile communications ) : mova
3G – 第 3 世代 移動通信システム : FOMA

3.5G – HSPA ( High Speed Packet Access ) : FOMA ハイスピード
3.9G – LTE ( Long Term Evolution ) : Xi 
4G – LTE-Advance : プレミアム4G
5G – 第 5 世代 移動通信システム : 5G
4G は 国内で 3.9G の LTE を 4G と呼称する風潮が定着したため 4G と 3.9G の LTEが 4G  として混在している。
世代通信規格
3G・3.5GW-CDMA / UMIT / HSPA
3.9G・4GLTE・LTE-Advance
5G5G
国内の 2G は 停波 もしくは サービスが終了しており 使用されていない。
 LTE FDD ( Frequency Division Duplex )
通信の際 に 上り と 下り で違った周波数を使用する 通信規格。
LTE TDD ( Time Division Duplex )
上り と 下り を 同じ周波数 を切り替えて使う 通信規格 。

周波数帯(Band)

モバイルネットワークの 電波周波数帯  ( 周波数の範囲 )によって分類され、 周波数帯 は バンド ( Band ) で表される。

キャリアが使用している 周波数帯 は 総務省で割り当てられており、デバイスがキャッチ可能な周波数帯 と キャリアが使用している周波数帯が一致しないと デバイスは モバイルネットワークで 通信できない。
ドコモの周波数帯とバンド
通信規格周波数帯バンド
LTE700 MHz 帯28
W-CDMA / LTE800 MHz 帯19
LTE 1.5 GHz 帯21
LTE 1.7 GHz 帯3
LTE 2.1 GHz 帯1
LTE 3.5 GHz 帯42
5 G 3.7 GHz 帯n77
5 G 4.5 GHz 帯n79
5 G 28 GHz 帯n257
au の周波数帯とバンド
通信規格周波数帯バンド
LTE700 MHz 帯28
CDMA2000 / LTE800 MHz 帯18 / 26
LTE 1.5 GHz 帯11
CDMA2000 / LTE 2.1 GHz 帯1
LTE 3.5 GHz 帯42
5 G 3.7 GHz  帯n77
5 G 28 GHz 帯n257
ソフトバンクの周波数帯とバンド
通信規格周波数帯バンド
LTE700 MHz 帯28
W-CDMA / LTE900 MHz 帯8
LTE 1.5 GHz 帯11
LTE 2.1 GHz 帯1
LTE 3.5 GHz 帯42
5 G 3.7 GHz 帯n77
5 G 28 GHz 帯n257
バンドの表記は 単に数字のみの場合と B1 / B19 のように 数字の前に B を付けることもある。

周波数帯 と 電波

周波数帯 は 値が大きいほど 送受信 できるデータ量が増加して 高速通信が可能になるが 電波の直進性 も高くなる。
プラチナバンド

国内では 800 MHz帯 / 900 MHz 帯 が プラチナバンドと呼ばれ、3G / LTE で使用される高速通信が可能な 2.1 GHz 帯 は 電波の直進性が高く、高層ビルなどの近く や 屋内では電波が届きにくいため、通信速度が遅く 電波が回り込みやすい 800 MHz帯 / 900 MHz 帯 で 電波の繋がりやすさ をカバーしている。

mobile-network-006

キャリア の サイトでは 利用可能な 周波数帯 を確認できるが 2.1 GHz 帯をカバーしていても 電波の状況によっては プラチナバンドに切り替わる。

Mobile Network Frequency 006

屋外にいると B1 ( 2.1 GHz 帯 ) をキャッチする。

Mobile Network Frequency 007

屋内に入ると B1 の電波が 建物に遮られるため プラチナバンドの B8 に切り替わる。

5G
モバイルネットワークで使用されてきた 周波数帯は 3 GHz 以下の 極超短波 ( UHF ) だが、第 5 世代 移動通信システム 5G で使用するのは 3.7 GHz 帯 や 28 GHz 帯 など 3GHz を超える マイクロ波 になる。
3GHz を超える マイクロ波 は 大きなデータの送受信が可能な反面 電波の直進性も高いため、移動しながら 5G を継続して 利用するためには 多くの基地局が必要で、電波が届かない場合は 4G へ切り替えて 通信を維持するのだが、5G の電波を放さず 4G への切り替えができないと パケ止まりが発生する。

グローバルモデルのデバイス

海外の 携帯電話販売 サイト では デバイスの スペック表で サポートしている バンドを確認できる。

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CDMA 2GGSM 2G は 第 2 世代 の通信規格 なので 日本国内では利用できず、GSM 3G / 3.5G4G LTE5G で サポートしているバンド に 契約キャリア が使用している バンド がないと 電波を受信できない。

GSM 3G / 3.5G850 MHz 帯 は 海外で利用されている プラチナバンド B5 で、国内で使用されている 800 MHz 帯 の B19 / B18 / B26 とは別物。

音声通話

従来の電話 ( 音声通話 ) で使用されているのは 回線交換式 と呼ばれる  3G の規格で、ドコモ・ソフトバンクは W-CDMA 、 auは CDMA2000 を使用していたが、音声をパケットに変換して通信する技術 VoIP ( Voice over Internet Protocol ) によって 現在は VoLTE ( ボルテ ) が普及している。

W-CDMA
IMT-DS 方式を採用している日本の規格、欧州の UMTS もIMT-DS 方式を採用している。
CDMA2000
IMT-2000 に準拠した規格で CDMA2000 を高速化したものが EV-DO Rev.A 。
VoLTE
VoIP によって 音声をパケットに変換して 高音質 な通話が可能。
VoLTE は パケット通信だが キャリア各社は 音声通話 と見なしており、VoLTE で 通話 してもパケットは消費せず 各プランの通話料が加算される。

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