見本特設記事端末のスイッチを ON してから電話がつながるまで携帯電話がつながる仕組み中嶋信生 Nobuo Nakajima 比較したものです．第 1 の違いは，一般の電話システ ■ はじめにふだん何気なく使っている携帯電話は，今ではつなムにおける加入者交換機の先に無線基地局があり，端末機と無線で接続されていることです．もし端末機をがるのが当たり前のように思われていますが，無線で家で使うだけなら，この違いだけといってもよいでし確実に通信することは，非常に難しいのです．そのため，皆さんの気づかないところで携帯電話システムは，ょう．しかし，端末機は動きまわるので，どこでも通信で一般の電話にはない，とても複雑な処理を行っています．きるようにするために，第 2 の違いとして同じく図 1 に示す「ホーム・メモリ」と「無線ネットワーク制御本稿では，携帯システム全体の構成と，どのような手順で電話がつながるのか，その概要を紹介します．装置」（RNC ： Radio Network Controller）の存在が挙げられます．ホーム・メモリは誰がどこにいるかをなお，携帯電話は今でも進化中なので，ここでは現在記録しておく装置で，RNC は無線基地局の無線回線主流の第 3 世代方式（IMT − 2000）の一つである W − CDMA 方式を例に具体的な構成などを説明します．制御を行う装置です．以下，これらの装置の機能を少し詳しく見ていきましょう．携帯電話システムの概要 ■ 無線基地局図 1 は，携帯電話システムと一般の電話システムを図 2 に示すようにアンテナと各種通信装置から構成中継交換機中継交換機ホーム・メモリ関門交換機電話網移動通信制御局他の携帯電話網無線ネットワーク制御装置（RNC）インターネット加入者交換機端末機無線基地局中継交換機ゲートウェイ（a）携帯電話システム中継交換機関門交換機携帯電話網など加入者交換機電話機（b）一般の電話システム〈図 1〉携帯電話システムと一般の電話システムとの比較 No.3 ACK ： Acknowledgement．肯定応答．AICH ： Acquisition Indicator Channel．発信要求確認応答チャネル．APN ： Access Point Name．アクセス・ポイント名． 85 見本アンテナ中継用パラボラ・アンテナ同軸ケーブル避電針端末との通信用アンテナ分離・合成部（共通増幅器） TDMA 多重化装置送受信装置端末との通信用アンテナ移動通信制御局へ光ファイバ他無線基地局〈図 2〉無線基地局の構成〈写真 1〉無線基地局の鉄塔とアンテナ群無線ネットワーク制御装置（RNC）基地局A と通信基地局AからBへハンドオーバ！ A B 基地局BからCへハンドオーバ！無線基地局無線基地局 C 移動移動無線基地局〈図 3〉RNC の傘下にある三つの無線基地局のエリアを端末機が渡っていく際のハンドオーバーのようすされています．サービス・エリアを切れ目なく展開するために，全国には一つの携帯電話事業者で数万の規局に伝えられます．無線で伝える場合もあります．写真 1 に見えるようなパラボラ・アンテナがあったら，模の無線基地局が設置されています． ● 無線装置とアンテナその無線基地局は，無線で移動通信制御局とつながっています．この無線回線では，端末機との通信よりもアンテナは写真 1 に示すように，なるべく見通しの 1 桁ぐらい高い 10 ∼ 20 GHz 前後の周波数が使われてよい鉄塔の上や建物の屋上に設置され，屋内の無線装置と伝送損失の少ない同軸ケーブルで接続されていまいます． ● 送受信信号を電波に変換するのが無線基地局す．無線基地局は常時複数の端末機と通信するので，複数の送信部と受信部から構成されています．無線基地局では，電話やメールなどの情報を中継するだけでなく，通話などに至るまでの無線回線制御もではアンテナも無線装置と同じ数あるかというと，重要な仕事で，制御専用の電波によって端末機と常時それではコストがかさむので，送信波は合成器で合成されて 1 本のアンテナから，すべての送信波が送り出送受信しています．ただし，端末の通信要求の受け入れやハンドオーバーなどの判断は，すべて加入者交換されます．しかし，本誌 No.2 の表紙などに掲載されている無線基地局の写真では，アンテナは 1 本ではあ機や RNC で行われるので，無線基地局は送受信信号を電波に変換するだけといってよいでしょう．りません．複数本になっているのは，受信品質を向上させるためのダイバーシチ用とセクタ化のためです． ■ 移動通信制御局セクタ化とは，無線基地局の周辺 360 °の範囲を扇形図 1 に示すように加入者交換機と RNC から構成さに分割して 1 本のアンテナの通信範囲を制限するもので，アンテナ利得と周波数利用効率の向上がその目的れています． ● 加入者交換機の役目です．受信機で復調された複数の端末機からの信号は，時これは，発信要求をした端末機が通信相手との通信をきちんと行えるまでの手順や，携帯電話で使用して分割多重化されて，同軸や光ケーブルで移動通信制御いる特殊な音声符号化を一般の電話網で使用している 86 IMSI ： International Mobile Subscriber Identify．端末機に割り当てられた世界で唯一のアドレス．NACK ： Negative Acknowledgement．否定応答． No.3