携帯電話の仕組み携帯電話の仕組みの概要を示す。携帯電話の特徴を示すことが目的なので、技術的には正確性を欠いている。固定電話ではいくつもの交換局(電話局)が地域別に階層的に設置されているが、携帯電話でも同様に携帯電話用の交換局が階層的に設置されている。固定電話では電話と末端の交換局が有線で接続されているが、携帯電話では、末端の交換局からさらに基地局(上図写真)に分かれ、電話機と基地局の間は無線で接続される。携帯電話は無線機である。無線機により電波を発信するには電波法の規制がある。無免許・無届出でも使えるためには、信号が微弱であることが条件になる。信号が微弱だと到達距離が短い。一つの基地局がカバーする通信可能な範囲をセルというが、携帯電話機の基地局のセルは数百mから数kmである(携帯電話に比べてPHSはさらに微弱でセルが狭い。それで携帯電話の方式をマクロセル方式、PHSの方式をマイクロセル方式という)。無線と有線の組み合わせ携帯電話は、電話間のすべてが無線で接続しているのではない。電話機と基地局までは無線だが、その基地局と相手の電話機の近辺にある基地局までは、有線回線で接続されている(この有線部分をマイクロウェーブのような無線を使いこともあるが、これは固定電話でも同じである)。固定電話では電話番号が電話機が設置されている電話局を示している。ところが携帯電話ではどこにいるのかわからない。電話機に電源が入ったり、ある基地局がカバーする地域に入ると、電話機は自動的に基地局に信号を送り、最終的には移動通信制御局に送られる。ここには電話番号と現在位置の対応表があると思えばよい。電話番号をかけると、その対応表を見て相手の交換局がわかる。その交換局は、それの配下にある全基地局から一斉に電話機呼び出し信号を発信する。無線は携帯電話だけでなく放送や機器制御などにも使われている。それらの用途を互いに妨害しないためには周波数を分離する必要がある。携帯電話では、800MHz帯、1.5GHz帯、1.7GHz帯、2GHz帯の周波数が用いられている。同じ基地局に同じ周波数帯域を用いて電話をすれば、混信したり盗聴されてしまう。初期には、電話機ごとに周波数帯域を占有する方式があったが、それでは周波数がネックになり普及できない。それで、同じ周波数帯域を複数の人が共有できる仕組みが必要になる。携帯電話の機能が多様になると、通信速度の向上が重要になる。そのような仕組みが通信方式であり、その方式の発展が携帯電話の世代区分になっている(後述)。接続利用中に、ある基地局のセルから他の基地局のセルへと移動することをハンドオーバーという。高速移動中での大量データの受信では、瞬間的な途切れでも大きな影響を生じる。そのときの切り替えを円滑に行う仕組みが必要になる。初期の頃には、移動中の切断が多かった。PHSではセルが狭くハンドオーバーが頻繁に起こるので「PHSはすぐ切れるのが欠点」とされていたし、携帯電話も自動車で使うとよく切れたものである。携帯電話を他の通信機器と比較すると次の特徴がある。通常の固定電話は有線回線を接続することにより交信するのに対して、携帯電話は無線通信であり、周波数を一致させることにより交信が可能になる。親子電話も無線を用いているが接続相手先が固定しているのに対して、携帯電話は不特定多数の相手先がある。アマチュア無線も不特定多数の相手先があるが、受信者が発信者の周波数に合わせることにより交信できる。それに対して、携帯電話では発信者が受信者を指定する。一般の無線電話は設置場所が固定しているのに対して、携帯電話では送信機も受信機も存在場所が一定ではないし、しかも移動している。ポケットベルも移動体通信ではあるが、単に信号を送るだけであり、双方向の音声通信をするものではない。携帯電話は、電子メールやWeb閲覧などに利用されている。通常のパソコンとは次のような違いがある。一般の電子メールの受信では受信者がサーバに取りに行くプル型であるのに対して、携帯電話ではサーバがメールアドレスから電話番号を得て強制的に送りつけるプッシュ型である。Webブラウザの機能が制限が多い。スタイルシートやスクリプト機能がは一部を除き利用できない。全般的に携帯電話会社の独自方式に縛られている。電子メールやブラウザのソフトは変更できない。サービスでも電子メールでは文字数や添付ファイルサイズの上限が異なる。絵文字など特殊文字の違いがある。Web閲覧では、携帯電話会社が承認する公式サイトがあり、一般のWebサイトと区別されている。携帯電話は、主に通信方式の発展により、4つの世代に区分される。第3世代から第4世代に移行する間に連続的な発展があり、3.5世代(2004年頃)、3.9世代(2008年頃)などとされた時期もある。ユビキタス時代に向けて携帯電話はさらに進化する」2010年代は携帯電話の第4世代とされている。ところが、2007年にはAppleがスマートフォンiPhoneを発表した。2008年にはGoogleがスマートフォンOSのAndroidを発表して2010年には国産各社がスマートホンを生産するようになった。2011年には出荷台数で携帯電話を超えた。携帯電話からスマートフォンへの買い替えが進むので、2015年ころには契約数でも超えるだろうと予測されている。多重方式とは、限られた周波数域において、多数の通話を行うための方式である。同じ多重方式を用いているが、帯域幅や基地局間同期の方法が異なる仕様がある。それを通信方式という。歴史的にドコモとauは異なる方式を採用している。第1世代:FDMAアナログ通信時代に採用された方式。通信ごとに基地局が異なる周波数帯域を割り当てる方式。通話中はその周波数を占有するので、周波数利用効率が悪い。主な通信方式NTT大容量方式TACS(モトローラ開発)第2世代:TDMA個々の通信に短い時間(タイムスロット)の単位で順番に繰り返し割り当てることにより、一つの周波数域を共同で利用できる。音声・データの両方を多重でき、デジタル通信に向いた方式である。主な通信方式PDA(ドコモ採用)cdmaOne(TACSの発展、au採用)第3世代:CDMAスペクトラム拡散方式と呼ばれる。個々の通信に異なるコード(拡散コード)を割り当てることにより、さらに周波数利用効率の改善ができる。W-CDMAとCDMA2000の多元接続方式として採用された。総称としてIMT-2000があり、その下にいくつかの仕様がある。現在では、携帯電話のプロバイダは、NTTドコモ、au、ソフトバンクモバイルが3強になっているが、複雑な合併や買収が行われてきた。合併し社名をケイディディ株式会社とする。KDDI」というのだろうか?KDDIが発足する前に、沖縄セルラー電話を除いたセルラーグループが合併して「株式会社エーユー」となり、そこでのブランド名をauとした。それがさらにIDO、KDDと合併してKDDIとなった。2005年にKDDIはKDDIグループで別会社だったツーカーグループ3社を吸収合併した。KDDI」と区別して呼ぶようになった。KDDI」といっている。沖縄地区では沖縄セルラー電話が株式を上場していたので、KDDIが株式の過半数を所有する子会社ではあるが、統合されないままになっている。それで「au」だけになっているものもある。DDI系のツーカーセルラー3社設立。日産がデジタルツーカー株を日本テレコムに譲渡。ツーカーセルラー3社はDDIに譲渡。デジタルホンとデジタルツーカー「J-フォン」に名称変更。System)になる。ポケットベルサービス開始ページャ、無線呼び出しともいう。電話の着信ベルだけを小型の携帯端末に送る仕組み。移動電話としては、自動車搭載電話から始まる。通信エリアは都市部に限られ、新規加入料8万円、月額基本料3万円、通話料6.5秒で10円という高額料金だった。車載電話を取り外して持ち歩けるようになった。いえ、3kgもあり、肩から掛ける形式なので「ショルダーホン」と呼ばれた。重量のほとんどがバッテリーなのに、通話時間は約40分だった。重さが1kgを切り、片手で持てる大きさになった。最初の携帯電話は松下(現パナソニック)/NEC製のTZ802bである。アナログムーバ急速に小型化が進んだ。アナログムーバは230gになり、当時世界で一番小さくて軽い携帯電話になった。この頃から携帯電話が一般用に普及するようになった。FDD-TDMAの第二世代携帯電話の通信方式の一つである。利用効率の高いデジタルの国際規格がいつまでも登場しなかったため、やむなく電波利用効率の高い暫定的デジタル方式としてPDCを開発した。最初の計画通り一切海外への営業や特許利用許可を出さなかったのでPDCは日本のローカル規格となった。デジタルムーバ終了予定movaは、1990年代を代表するNTTドコモの携帯電話機シリーズ名およびサービス。第1世代機をアナログムーバ、第2世代機をデジタルムーバという。DDIセルラーグループは、モトローラが開発したTACS方式を採用し、モトローラ製の小型(容積300cc)携帯電話を用いていた。4社と共同で容積230ccのTZ-804型を開発した。これがmova(アナログムーバ)の初期機である。デジタルムーバは101番から始まり、iモード対応機は500番台になっている。レンタルだったが、1994年に売り切り制が認められた(固定電話は1985年)。料金が大幅に値下げされた。当初の携帯電話の表示面は、ポケベルのように、単に電話番号などの英数字を数行表示するだけだった。それが1999年になると液晶画面になり、すぐにカラー化された。その後は、解像度の向上、画面サイズの拡大が行われてきた。N501i(1999,NEC)日本初のブラウザ付きiモード対応。931SH(2008、シャープ)ハーフXGA(1024×480)2000年代:第3世代(マルチメディアとの融合)iモード1999年にNTTドコモはiモードサービスを開始した。当初は第2世代環境での提供であったが、FOMAの開始とともに、第3世代携帯電話の代表的な仕様となった。機番が5xxiの機種がiモードに対応している。インターネットとの接続インターネットと接続して、電子メールの送受信やWebページ閲覧ができるようになった。HTMLと呼ばれるHTMLのサブセットでコンテンツを記述する。スタイルシートやスクリプトの機能が貧弱である。Javaが使えるJavaでプログラムが作れる。他人が作成したJavaアプリケーション(iアプリ)の動作環境がある。「iアプリ」サービスこれにより、多様な情報提供サービスやゲームなどが提供された。銀行や証券会社、クレジットカード会社、旅行会社、チケット販売会社など様々な業種の企業がiモード向けのサービスを提供するようになった。これは大成功し、NTTドコモの利用者は急増した。他社もこれに追従した。NTTドコモは、諸外国の携帯電話サービス会社に対してiモードの技術とライセンスを供与して国際的展開を図ったのだが、海外では普及しなかった。勧告による通信方式であり、高い通話品質と高速データ通信を実現している。その方式を用いた携帯電話を第3世代携帯電話という。方式やCDMA2000方式などがある。W-CDMAは、NTTドコモとノキアやエリクソンなどの欧州の携帯電話機器メーカーによる共同開発がベースになっており、日本ではNTTドコモやソフトバンクが採用しており、CDMA2000は、米国クアルコム社による第2世代のcdmaOneとの関係を重視しており、日本ではau(KDDI)が採用している。Access)は、W-CDMA仕様に機能追加をしたNTTドコモのサービス商品名である。初代FOMA端末にN2001(NEC)やP2101(松下通信工業、現パナソニック)がある。Jフォン「写メール」発売。着うたフルプラス単音の着信音→着信メロディ→着うた(30秒間程度)→着うたフル→着うたフルプラス(1曲全体)と変化するのに伴い、目的が着信確認から楽曲鑑賞へと発展してきた。おサイフケータイNTTドコモ、「SO506iC」などのiモード機種に日本で初めてのFelica対応機能(iモードFeliCa)を搭載。Edyなどの電子マネー、ポイントカード、乗車カード、クレジットカードとしての利用ができる。ケータイ)が重要であるが、そのエンジンの強化やGoogleモバイルやYahho!モバイルなどの利用のために、検索ポータルとの連携が行われた。けの地上デジタルテレビ放送1セグメント部分受信サービスが開始された。2005で参考出品された。多機能化や高品質化は、差別化に資する反面、コスト高になる。ところが、2000年代になると、先進国での需要が成熟し、発展途上地域での需要が急増する。発展途上地域では、機能や品質よりも低価格を求める。そのため、国内市場に特化した発展が、かえって国際競争力を低下させたと指摘されるようになる。これをガラパゴス現象という。ソフトバンク、ボーダフォンを買収。ソフトバンクモバイルに2006年、電話番号はそのままで携帯電話会社を変更できるようになった。それを番号ポータビリティという(メールアドレスは、ドメイン名により運営社を識別しているので、新しいアドレスに変更する必要がある。