電話交換網と携帯電話 電話交換網と携帯電話について勉強します。 ＜電話交換網＞ （A１）電話交換ってなんだ？ （A２）スイッチ （A３）デジタル交換機、SPC交換機 （A４）パケット交換機との違い （A５）信号方式 z z （A５．１）加入者線信号方式 （A５．２）中継線信号方式 （A６）加入者系スイッチの構成 （A７）中継交換機の配置 （A８）米国の電話網 （A９）電話網をめぐる動き （A１０）電話会社の競争 ＜携帯電話＞ （B１）大空は有限 z z （B１．１）ゾーンを分ける （B１．２）電波を分ける （B２）携帯電話のネットワーク （B３）PHS （B４）Iモード （B５）移動データ通信 （B６）第３世代携帯電話 z z （B６．１）CSMA （B６．２）第３世代携帯の状況 （B7)IP電話 （B8)PDAと無線LAN 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 1 （A１）電話交換ってなんだ？ 手動交換機（大昔の電話交換機） 映画などで見たことありませんか？ z 声にて接続先を聞き、大きな盤の前で、 コネクタのついたコードを差し込んでいる映像。 z 何をしているのか？ z ⇒ 話したい相手との接続を、コードを用いて行っていた。 やっていることは。。。。 格子状のつなぎ目を、ON（ ）／ OFF（ ）している z 現在のスイッチ（空間スイッチ）も 同じことを電子回路でやっている。 z 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 2 （A２）スイッチ スイッチの要件 C C をONにすると、 A から B へ 通じるようになる。 z A B C いろいろなスイッチ リレー（電磁スイッチ） C を閉じると、電磁石が鉄片を A 引き寄せ、 A から B へ通じる。 z トランジスタ C をつなげると、 A から B へ 通じるようになる。 z スイッチが出来ると。。。 鉄片 電磁石 B A C B 交換機が出来る。 z コンピュータも出来る（リレーで作った計算機も昔はあった）。 z 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 3 （A３）デジタル交換機、SPC交換機 デジタル交換機 アナログ交換機：金属の接点が開閉するスイッチを使用 z デジタル交換機：トランジスタを集積したLSIにて実現し、 機械的な接点を持たない。 これを書き換えることで 交換出来る z 時間スイッチ： ２ ４ ３ １ 読み出す順番 LSIメモリへの B← ←A 書き込みと D← ←B C← ←C 読み出し順序により A← ←D １２３４ スイッチを実現 ABCD z SPC（Stored Program Control）交換機 コンピュータ コンピュータで制御する交換機。 z プログラムを入れ替えることで、 多彩な機能を実現出来る。 z 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 4 （A４）パケット交換機との違い 回線交換機 コンピュータ 回線交換機 コンピュータは、通信の最初にス イッチを設定するだけ。通信中に はなにもしない。 z 通信されるデータは、スイッチ内を 素通りしていく。 z パケット交換機（ルータ） コンピュータは、通信されるデータ （パケット）ごとに、宛先の経路へ 振り分けを行う。 z 通信されるデータ（パケット）は、コ ンピュータ内でそのヘッダを判定さ れて処理される。 回線交換 高速処理 ○：ハードウェアの処理 遅延 ○：待ち合わせなし 回線使用効率 ×：回線を独占 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 パケット交換機 コンピュータ z パケット交換 ×：ソフトウェアの処理 ×：待ち合わせあり ○：回線を共用 5 （A５）信号方式 交換機のコンピュータ ？ ？ ？ ？ コンピュータ 何を元にして、スイッチの設定を 行っているのか？ ⇒ 信号、その方法である、信号方式 （電話を掛けたこと、切ったこと、電話番号などを伝える方法） z 加入者系と中継系：分けて考える 電話番号が通る 加入者系 中継系 加入者系 中継系 回線交換機 回線交換機 信号 コンピュータ 信号 コンピュータ 通話路 中継系 回線交換機 コンピュータ 通話路 音声が通る 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 6 （A５．１．１）加入者系信号 −１− 家庭の電話線に、信号線ってあるの？ z いえ、通話を流す同じ線に、信号も流しています。 声も、電話番号も 同じ線を通る もしもし、 0584-77-xxxx ダイヤルパルス式 ダイヤル式の電話、見たことありますか？ z 例えば、受話器を上げて、 ２ 、 ３ 、 ４ 、と回すと。。 ２ を回す ３ を回す ４ を回す 受話器を z 電圧 上げる z ぶち、ぷち、 という音がするのは、このパルスの音。 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 7 時間 （A５．１．２）加入者系信号 −２− プッシュホン式：音（ ピッ、ポッ、パッ ） 例えば、 ２ 、 ３ 、 ４ ならば。。 H３ H２ H1 ６９７Hz L1 と と と L1 L1 L２ L２ ７７０Hz ８５２Hz L３ z 二人の声でダイヤルする芸、 L４ ９７１Hz 知ってますか？ z H1 H２ H３ １２０９１３３６１４７７ Hz Hz Hz １ ４ ７ ＊ ２ ５ ８ ０ ３ ６ ９ ＊ 原始的に思えますが、これで新幹線の予約も取れます。 音声 ISDN z デジタル信号：Dchを使う。 ６４kb/s Bチャネル ISDN z パケットのような信号 ６４kb/s Bチャネル 基本 １６kb/s Dチャネル インタフェース 発呼 ・・・ ２ ３ ４ ・・・ 電話番号 8 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 z （A５．２）中継線信号 No.7共通線信号網 通話路とは独立の、信号網（パケット交換網）を持っている。 ⇒No.7共通線信号網 z 通話に直接関係のない交換機間での通信により、さまざまな サービスが実現出来る。 三者通話、キャッチ（割込み）電話、着信転送 IN（インテリジェントネットワーク） 電話 中継系 交換機 z 電話交換機 コンピュータ No7.共通線 信号網 電話交換機 コンピュータ 通話路 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 9 （A６）加入者系スイッチの構成 NTTのD70型デジタル加入者線交換機の構成 ・ISM：Iインタフェース 加入者系モジュール 集線段 電話中継網・分配段：スイッチ アナログ （回線当り ・集線段：集線を行う 電話 ６４kb/s） スイッチ ISM ・１.５Mb/s、 パケット DSU B,Dｃｈパケット 交換網 H0,H1チャネル ISDN 高速デジ ⇒ISDNサービスの中 H0,H1チャネル タル回線 の、高速回線 １.５Mb/s サービス D70 分配段 集線 電話はいつも使っている訳ではない。 z 使っている回線のみを取り出して、 接続する回線を少なくする。 ①４加入者 でも、 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 z ② ２本で 足りる 10 （A７）中継交換機の配置 中継交換機の必要性 ６本×５ =３０本 LS LS LS LS LS LS ：加入者線交換機 TS ：中継交換機 ２４本 （大群化 LS LS 同じ使いでで 効果） LS 中継交換機を LS TS 入れると。。。 LS LS LS どのように配置するか？⇒網設計の問題 近年は、交換機の数を減らし、光ファイバ敷線を増やす方向。 ・GC SZC SZC 全国で７局 ... ... Group Center） ５３局 ZC ZC ZC ZC ・UC ... ... ... Unit Center 約 GC GC GC GC GC GC ・ZC 1600 UC UC UC UC UC UC .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. Zone Center z 加入者（約６０００万） 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 11 （A８）米国の電話網 米国の電話会社 z 地域電話会社は全部で４つ。 ベライゾン z 歴史 コミュニ クエスト 最初から民間（１４００社） ケーションズ コミュニ １９８４年：反トラスト法に ケーションズ より、ATTが７つの地域 通信会社と長距離通信 ベルサウス （新ATT）に分割。 近年の規制緩和により、 SBCコミュニケーションズ 長距離と地域との ※言い訳：利用可能で適当な地図が見つからず、 相互参入が可能に。 井戸がフリーハンドで書いた地図です。 正確な地図は色々な本・Webサイトにあります。 再編が進んで、 ４つの地域通信会社（RBOC）に。 競争原理 z 通信産業での自由競争を実現するための、長年にわたる訴 訟があった。 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 12 （A９）電話網をめぐる動き 日本では。。。 z 昔は国が電話網を運営（日本電信電話公社：電々公社）。 z １９８５年民営化、NTT誕生。NCC（NewCommonCarｒier）参入。 さらに、NTTを東西に分割。 z NTTとNCCの攻防 ２００３年４月：総務省は新電電や携帯電話会社などが NTTと接続する際の料金の引き上げを認可。 http://www.soumu.go.jp/s-news/2003/030422̲6.html ２００３年７月：KDDI、日本テレコムなどの新電電5社が監 督官庁である総務省を相手取り、料金引き上げ取り消し を求め、東京地裁に訴訟を起こす。 http://japan.cnet.com/column/market/story/0,2000047993,20060159,00.htm 孫正義氏「固定電話事業の開始で独占市場に乗り込む」 http://internet.watch.impress.co.jp/cda/news/2004/08/30/4433.html 世界を巻き込む、通信業界再編成 z 電話に限らず、通信業界全体の再編。しかしながら、主役は、 各国の巨大な電話会社。 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 13 （A１０）電話会社の競争 電話会社がどうやって競争するのか？ z POI：ネットワーク間を相互に接続するための接続点。 z (http://www4.nikkeibp.co.jp/NCC/top10̲news/ncc3095.html) 長距離系NCC GS TS TS GS GS TS TS GS NTTコミュニケーションズ 市外 POI GS TS 市外 POI LS 市内 POI （GC） z NTT東/西日本 TS TS LS LS 地域系NCC 市外 POI(ZC) GS TS GS：関門交換機 市外 （TSに含める POI 場合もある） LS TS：中継交換機 市内 POI LS：加入者線 交換機 NTT東/西日本 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 14 （B１）大空は有限 大空は有限 大量に市中に出回る携帯電話、みんなが話して大丈夫？ z 基地局 移動通信に利用出来る電波の使用状況 その他 ２０００ IMTその他 PHS その他 衛星移動通信 海事衛星通信 携帯電話 その他 地震防災無線 テレターミナル 航空機電話 港湾無線電話 CRP システム MCA 携帯電話 その他 小型船舶用無線 タクシー無線 各種事業用無線 列車用無線電話 コードレス電話 警察用無線 その他 沿岸無線電話 無線呼び出し コードレス電話 その他 航空管制無線 国際沿岸無線電話 漁業用無線 各種事業用無線 警察消防用無線 15 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 1.5GHｚ 1.9GHz 2GHz ８００MHｚ ４００MHｚ 250MHｚ １５０MHｚ （B１．１）ゾーンを分ける サービスエリアのカバーのし方 ＜大ゾーン方式＞ ・大きなゾーンで エリアをカバー ・電波：強 ・チャネル数：少 ・施設：１つでOK、制御簡単 ・ポケットベル ローミング：ゾーンを跨 いで通信を続けること ＜小ゾーン方式＞ ・小さなゾーンで エリアをカバー ・電波：弱 ・チャネル数：多 ・施設：多数必要、制御複雑 ・携帯電話、PHS ⇒利用者の多い無線通信（携帯・PHS）は小ゾーン方式 セル、セルラー セル：小ゾーン方式での、ひとつのゾーンを指す。 z セルラー：小ゾーン方式のこと。 ⇒セルラー電話の名称は、ここからきている。 z 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 16 （B１．２）電波を分ける デジタル 当初はアナログが有利と見られたが、圧縮技術によりデジタ ル化が有利となる。日本では全てデジタル。 z 利点：雑音や干渉妨害に強い、装置の小型化が可能、etc. z 電波を分ける z ８００ＭＨｚ 周波数で分ける：FDMA Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ８００ＭＨｚ＋５０ｋＨｚ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ 時間 例えば、ラジオ局の周波数： z 時間で分ける：TDMA Ｔｉｍｅ ｃｈ3 ｃｈ1 ｃｈ2 ｃｈ3 ｃｈ1 ｃｈ2 Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ２０ｍｓ（ｍｓ：１秒の１０００分の１）を３交代 z 日本で採用されているＰＤＣ方式は、 ＦＤＭＡ/ＴＤＭＡ両方を使用。 P 情報 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 ２０ｍｓ 同期 制御 １４ｋｂ/ｓ 17 情報 （B２）携帯電話のネットワーク構成 携帯電話の加 どうやって 入者や番号な 電話を繋 どの情報を持っ ぐかを、こ ＨＬＲ ＨＬＲ ているよ。 こで連絡し ているよ。 ＣＣＳＮ：Ｎｏ.７共通線信号網 普通電話の ：通話音声が通る線 ：通信機器同士が 連絡するための線 ＭＧＣ： 関門中継系 移動通信制御局 ネットワーク 他社の携帯 電話ネットワーク ＭＧＣ 全部のＭ ＣＣを繋ぐ のは大変 ＭＣＣ だから、私 …. が仲介す るよ。 ＢＳ ＢＳ ＭＧＣ ＭＣＣ ＭＣＣ …. …. ＢＳ ＢＳ 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 ＭＣＣ： 加入者系 ＭＣＣ 移動通信制御局 …. ＢＳ ＨＬＲ： ホーム ロケーション レジスタ ＢＳ： 無線基地局 18 （B３）PHS PHS サービス 制御装置 PHSの発想 TS コードレス電話を、デジタル 方式にして、屋外でも使う。 LS（加入者線交換機） z 従って、従来の電話網設備を 出来る限り使う。 ISDN PHS 回線 小さなゾーン PHS用 接続装置 …. （２B+D） の z 高速で移動すると、基地局の切 り替えが追いつかず、通話出来 設備 なくなる。 基地局 z ドラエフォン：所在の確認に使う ことが出来る。 1.9GHz z 地下街等への基地局の設置可。 32kb/s z 100〜400ｍ 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 19 （B４．１）iモード 大ヒット！ z 電話 空前の大ヒット商品。 ケ ッ ト 電子メール機能 インターネットへの送受信が可能 z 情報コンテンツ ニュース・天気予報・チケット予約 z インターネットWebサイトの簡易表示 z ＭＣＣ 電話網 ＭＧＣ パ サービス ＢＳ iモードの仕様 移動パケット網 ｉモードサーバ インターネット IP IP IP：情報提供者 NTTの独自仕様。 z これより先に、世界標準であるWAP（Wireless Application Protocol）が出たが、サービスとしてはiモードが先行。 z KDDI系のEZウェブは、WAPサービス z 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 20 IP （B４．２）Ｊａｖａ シャバドゥビ、ドゥバ、Ｊａｖａ、Ｊａｖａ（ジャバ） z インターネットに絡めて、急速に普及したプログラミング言語。 ＜Ｊａｖａを用いたｗｅｂサービス＞ ＜旧来のｗｅｂサービス＞ 指定されたネット上 言われた通り、 のプログラムを動 Ｊａｖａ 表示するだけさ。 ｗｗｗ かして画面を表示 プログラム ｗｗｗ するぞ。 表示する サーバ 表示する サーバ 画面情報 画面情報指定 インター インター ネット ネット ｉアプリ、Ｊ-ＰｈｏｎｅのＪａｖａサービス、ｅｚｐｌｕｓ等 z 携帯電話で、Ｊａｖａプログラムが実行出来る。だから。。。 ゲームが動く！ ３Ｄアニメが動く！ 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 ＰＳ２にも Ｊａｖａプラット フォーム搭載 21 （B４．３）BREW BREW（Binary Runtime Environment for Wireles）とは？ QUALCOMM社により発表された、CDMA方式の携帯電話の ワイヤレス・アプリケーション・プラットフォーム。 z すなわち、CもしくはC++で開発したプログラムを携帯電話で 実行するための環境。 z CDMAを採用するKDDIが本格導入。 z http://www.itmedia.co.jp/mobile/articles/0404/28/news008.html Javaに比べて。。。 高速で、処理内容に制限がない（CとJavaの違いに近い）。 z 処理内容に制限がないので、Javaのような安全性へのガー ドがない。 ⇒携帯電話上で動くプロフェッショナルなソフトウェアでは Brewが優位か？ z 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 22 （B５）移動データ通信 最近良く見かける光景 ノートパソコンに、小さなアンテナの ついたカードを差し込んで使っている人。 ⇒ カードはPHSの端末。 z どうしてPHS？携帯は？ 携帯の場合もあるけど、 PHSの方が高速。 z 元々、デジタルだけど、速さは様々。 NTTの携帯 ：９.６ｋｂ/s auのcdmaOne ：１４.４ｋb/s PHS(PIAFS) ：２９.２kb/s NTTのDoPa（３ｃｈ使用）：２８.８kb/s、 PHS（２ｃｈ使用）：５８.４kb/s z もっと速くならないのか。。。。。 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 23 （B６）第３世代携帯電話：IMT-2000 PHS 1% 現在の主力携帯電話 第２世代と呼ばれる。 （第１世代：アナログ携帯電話） z 各国にて、バラバラの方式。 PDC 8% z アナログ 4% TDMA 9% 第３世代携帯電話：IMT-2000 世界共通仕様を目指す。実際は。。。 GSM CDMA 59% 日本・ヨーロッパ：W-CDMA 19% 米国：cdma2000（クアルコム社） さらに、cdmaOneの設備が利用出来るHDR、GSMの〃 GPRSがある。 z 音声向けの速度を超えた、高速通信を提供。 マルチメディア端末として、様々な機能の搭載が期待され ている。 z 定義は。。 z やや曖昧だが、①固定電話並みの音質、②１４４Kbps以上 のデータ通信、③国際ローミング 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 24 （B６．１）CDMA（W-CDMA） 復調 変調 CDMA(Code Division Multiplex Access) 電波を分けて使う方法。 （FDMAやTDMAなどの分類のひとつ。） z IMT-2000で採用（ｃｄmaOneでもauが採用）。 z 周波数拡散：予め定められた拡散符号で電波をかき混ぜ、 デジタル技術で元にもどす。 z 復調 周波数拡散 逆拡散 周波数 拡散符号 電力 変調 電力 情報信号 送信 周波数 受信 特徴 電波の区切りが自由なため、高速広帯域信号に使いやすい。 z 電波の利用効率が高い。 z 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 25 （B６．２）第３世代携帯の状況 各社の第３世代携帯、出揃う キャリア 通信方式 利用周波数帯 通信速度 ドコモ W-CDMA ２GHｚ帯 ３８４Kbps ボーダフォン W-CDMA ２GHｚ帯 ３８４Kbps au CDMA2000 1x ８００MHz帯 １４４Kbps CDMA2000 1x EV-DO ８００MHz帯 ２GHｚ帯 平均６００Kbps （データのみ） 加入者数(1月) 2,013,700 122,800 12,264,200 各社の事情 z auは、従来のcdmaOneと互換性があり、開始当初から音声および64Kbps のデータ通信については全国エリアで利用できた。 z ドコモFOMAが伸び悩んだ原因は、（1）バッテリーのもちが悪い（2）サービ スエリアが不十分（3）端末ラインアップの不足だと言われたが、巻き返し つつある。 z 国際ローミングでは、KDDがリード（北米等cdmaOneと互換）。ドコモ・ ボーダフォンは、海外でのW-CDMA方式の普及まち。ボーダフォンは、 GSM（ヨーロッパ方式）とのデュアルモード方式にて、実現。 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 26 （B７）IP電話 例：BBフォン YahooBB（ブロードバンドのプロバイダ）が提供する電話サービス。 z 契約者同士での通話は無料。 z 公衆電話網への接続については市内／市外を問わず一律3 分7.5円。米国との通話も同様。 ＜回線交換＞ z 端末 Ｃ２ データ Ａ２ データ Ｂ２ データ Ｃ１ データ Ｂ１ Ａ１ データ データ なぜ安く出来る？ 端末 IP電話は、パケット交換により実現 される。⇒回線利用効率が高い z ブロードバンドインターネットの インフラを利用する。 ＜パケット交換＞ ⇒音声は動画などに比べれば情報量が 端末 端末 少なく、新たな設備投資は最小限となる。 z Ｃ２ Ｃ２ Ａ２ Ａ２ Ｂ２ Ｂ２ Ｃ１ Ｃ１ Ｂ１ Ａ１ Ｂ１ Ａ１ 将来は？ z 将来はすべてIP電話になるはず。 http://allabout.co.jp/computer/ipphone/closeup/CU20041115A/ 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 27 （B８）PDAと無線LAN PDA z 帯性を重視した個人用の情報端末。 z 一般的には手のひらに収まるサイズの電子機器で、液晶表示、ペ ン入力、外部データ利用などの機能を備えており、バッテリで駆動 するもの。 z シャープの「ザウルス」、ソニーの「クリエ」、米国ではAppleの 「NEWTON」、Motorolaの「ENVOY、MARCO」、ソニーの 「MAGICLINK」など。 z PDA用のOSとして、Windows 95のサブセットであるWindows CEが ある。 無線LAN z 有線ケーブルを使わず、電波や光などの無線で通信を行なうLAN。 z 2000年にIEEE802.11b対応の製品が各社から発売され、普及を始 めた。 無線LAN装備のPDA z 高機能携帯電話と無線LAN装備PDA、何が違うの？ ⇒違いは小さい、もしくは、無くなる。 http://biz.ascii24.com/biz/news/article/2002/10/21/639409-000.html z 将来的な需要を、携帯電話・PDAのいずれが主導するのか、今後 の展開に注目。Sonyは米国から撤退。 http://www.itmedia.co.jp/news/articles/0406/02/news020.html 「情報ネットワーク論」井戸伸彦 28
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