携帯電話の通信規格と周波数帯の基礎知識


SIMフリーのスマートフォンを購入する際、まず確認が必要なのが使用しているSIMに対応しているか否か。
3GとかLTEとか、それが回線を意味していることくらいは分かっても、普通に使用する際にそれほど意識することはないし、キャリアが販売しているモデルを購入する場合は「使えない」という事態は発生しないので、さして気にする必要もない。

ただ、SIMフリースマホ、特に海外から輸入したり、並行輸入されたものを購入する際には、対応している周波数は非常に重要になる。



通信規格と周波数帯(Band)

3Gと言われるのは「第3世代(3Generation)の通信規格」で、3Gが拡張された3.5GのHSPA(High Speed Packet Access)、更に4Gへ橋渡しとなるのが3.9GのLTE(Long Term Evolution)で、後継規格になるLTE-Advanceが4G。
ただ、3.9GのLTEを4Gと呼称する風潮が定着したため、本来の4Gと3.9GのLTEが「4G」として混在するややこしい状況になっている。

ドコモの場合は「3GがFOMA」「3.9GがXi」「4Gがプレミアム4G」で、機種のスペック表では「3G」と「LTE」で区分され、更に「LTE」が「FD-LTE・TD-LTE」と「Premium 4G」に分けられている。

世代 通信規格
3G・3.5G W-CDMA / UMIT / HSPA
3.9G・4G LTE・LTE-Advance

第3世代(3G)があるので当然ながら第2世代(2G)も存在しており、世界的には現在でも「GSM(Global System for Mobile communications)」という規格が使用されているが、日本ではすでに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。

周波数帯(Band)

スマートフォンやタブレットを利用する際、3GやLTEで通信するには電波をキャッチしないと使えない。
この「電波」は周波数の範囲(周波数帯)によって分類され、「周波数帯」は「バンド(Band)」という数字によって表される。

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、スマートフォン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、スマートフォンは通信できない。

ドコモの周波数帯とバンド
通信規格 周波数帯 バンド
LTE 700MHz帯 28
W-CDMA / LTE 800MHz帯 19
LTE  1.5GHz帯 21
LTE  2.1GHz帯 1
LTE  3.5GHz帯 42
auの周波数帯とバンド
通信規格 周波数帯 バンド
LTE 700MHz帯 28
CDMA2000 / LTE 800MHz帯 18 / 26
LTE  1.5GHz帯 11
CDMA2000 / LTE  2.1GHz帯 1
LTE  3.5GHz帯 42
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
LTE 700MHz帯 28
W-CDMA / LTE 900MHz帯 8
LTE  1.5GHz帯 11
LTE  2.1GHz帯 1
LTE  3.5GHz帯 42

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。

各社共通の「B1」「2.1GHz帯」は3GとLTEに対応しており、海外のSIMフリースマホでもほぼ対応しているのだが、2.1GHz帯のみだと至る所で圏外になってしまう。

2.1GHz帯は都心部をカバーしているものの、地方に行くほど電波が届かず、更に都心部でも高層ビルなどの近くや屋内では電波が極端に悪くなる。
それをカバーするのが「プラチナバンド」と呼称される800MHz帯・900MHz帯で、ドコモは「 B19」、auなら「B18 / 26」、 ソフトバンクは「B8」になり、2.1GHz帯や1.5GHz帯に比べて電波が届きやすい。

YモバイルのSIMで屋外にいると「B1」をキャッチしている。

屋内に入ると「B8」に切り替わる。

WiFi環境で使用するのではなく、SIMを挿入して3GやLTEのモバイルネットワークを利用する場合、プラチナバンドに対応していることが重要なポイント。

上図は米国B&Hで販売されているスマホのスペック表。
「GSM 2G」は第2世代なので無関係。
第3世代の「GSM 3G / 3.5G」は、ドコモ・auは2.1GHz帯のみ、ソフトバンクが2.1GHz帯と900MHz帯に対応。
3.9世代のLTEと第4世代の「4G LTE」では、ドコモ・au・ソフトバンクいずれのプラチナバンドにも対応しておらず、使用できるのは「B1」のみ。

紛らわしいのが「3G」の「850MHz帯」。
なんとなく「800MHz帯」なので同じように思えるが、850MHzは海外で利用されているプラチナバンド「B5」で、800MHz帯の「B19・B18 / B26 」とは別物。
ただ、機種によっては800MHz帯の電波も拾うらしいが、期待しないほうが賢明かも。

モバイルネットワークを利用する目的で、このような機種を購入してしまうと残念な感じになってしまうので要注意。

音声通話

従来の電話というか音声通話で使用されているのは「回線交換式」と呼ばれるもので、ドコモ・ソフトバンクは「W-CDMA」、auは「CDMA2000」の3G(第3世代)規格。
ややこしいが「W-CDMA」は日本の規格で、同じ「IMT-DS」という方式を採用しているのが欧州の「UMTS」。
auの「CDMA2000」は「IMT-2000」に準拠した別規格で、「CDMA2000」を高速化したものが「 EV-DO Rev.A」になる。

3.9G・4GのLTEは、もともとパケット通信(蓄積交換式)の規格なので、音声通話はできなかったのだが、VoIP(Voice over Internet Protocol)という音声をパケットに変換して通信する技術によって音声通話が可能なり、各キャリアが「VoLTE(ボルテ)」としてサービスを提供している。

VoLTEはパケット通信を行うのだが、不思議なことにキャリア各社は「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。

上図は日本未発売のEssential Phoneのスペック表。

3G・3.5Gの「UMTS / HSPA+」はソフトバンクのプラチナバンド「B8」に対応しているものの、ドコモの「B19」には非対応で、auの「B18 / B26」にも非対応。
一方、LTEに関してはサポートしているバンドは多いものの、ドコモのプラチナバンド「B19」には非対応なので、ドコモ系のSIMで利用するのは厳しい感じ。

LTEに「FDD」と「TDD」があるのは、LTEの通信規格の違いによるもので、FDD(Frequency Division Duplex)は通信の際に上りと下りで違った周波数を使用するもので、TDD(Time Division Duplex)は同じ周波数で上りと下りを切り替えて使う通信方式。

上図はSIMフリーで限定販売されるHTCのU11のスペック表。

さすがに日本で販売するだけに、3G・LTEともにドコモとソフトバンクのSIMには完全対応。
auは3Gに非対応だが、もともとauで販売されているU11も3G回線は使用しておらず、音声通話はVoLTEのみになっている。

VoLTEもIP電話と同様で発展途上にあるものの、現在は3Gでの音声通話からVoLTEへの移行期間で、4G対応エリアの拡大とともに数年後にはVoLTEが普及すると思われるが、それまでは3Gをサポートしていたほうが無難かも。






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