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2020/7/29 17:38 · 技術解説 · (No comments)

久々に易しい電波のお話。今日は電波の干渉について。

さていきなりですが、土星を見ています。

いやー、いい望遠鏡使ってますね。とか言う話は置いといて。この土星、ちゃんとわっかの縞々までしっかり見えています。じゃあ、どうなったら、これが見えなくなるでしょう。目をつむるとか無し。

隣に太陽置いてみました。目が、目がぁ~。まぶしくて土星が見えなくなりましたね。
電波の干渉で通信ができなくなるっていうのはおおよそこういうことでいいです。
見たいものよりもまぶしいものが目に飛び込んできて見えなくなる。そんな感じです。

終わり。

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終わりません。

さすがにそばに太陽置いたら見えなくなるのは当たり前すぎます。実際の電波を使った通信でここまで強烈な干渉源(ここで言う太陽本体)があることはありません。では、うっかり隣に木星が見えたらどうなるでしょう。

こんなやつを隣に置きます。

土星も木星も、夜空で光っていますので、その周囲に光彩ができています。電波で言うとこういうのを「サイドローブ」とか言ったりして厳密には違う現象なんですが、まあ大体そういうところは電波も可視光も似たようなもんなので、同じということにしておきます。
で、よく見ると、木星の光彩が土星にかぶってしまっていますね。そのために、土星の環のディテイルが潰されてしまっているのが分かるかと思います。縞々が白飛びして見えない感じ。
これが、同じくらいの電波発射源でも隣同士に並んでいたら干渉してしまう理屈です。

さて、猫登場。

これが、猫が土星を見ているところです。

木星を見るときはこう。

で、両方視界に入ってしまうと、こんな感じで干渉して、大切な縞々が潰れてしまうわけです。

では、電波を使った通信では、これをどのように解決しているのでしょうか。
答えはこんな感じ。

木星から光が漏れないように囲ってしまいます。ただし、下の青い猫は木星を見たい猫なので、下の猫のために一方向だけ開けてあげます。こうして、オレンジの猫には見せずに青い猫は木星を見ることができます。電波で言えば、こういうのを「指向性アンテナ」とか「ビーム」とか言ったりします。かっこよく「ビームフォーミング」とか言いだしたりしますがめんどくさいのでほっときます。

で、実際に土星の近くに木星があったとしてもこんな感じで、オレンジの猫は土星だけを見ることができます。
この、木星を囲む壁ってのがまた設計が難しくて、青い猫のすぐ近くに木星を見たくない猫がいるかもしれないので、慎重に方向や開口部分の広さを計算しなくちゃいけないんですね。携帯電話ネットワークを作るときに難しいのはまさにこの辺。やみくもにアンテナを増やしてもダメ。なんです。

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さて、最後にもう一つ、ちょっとトリッキーな干渉対策を紹介します。

まず、縦の縞々模様のフィルターを準備します。

フィルターというのは、画像に濃淡をつけたりするためのものと思ってください。今回の例では、単純に画像の各画素からフィルター画像の明るさを減算するようなものにします。
同じように、横の縞々も。

これが横の縞々。
次に、一つルールを作ります。
土星の中の人は、自分の光を出すときに横の縞々フィルターを使うこと。
木星の中の人は、自分の光を出すときに縦の縞々フィルターを使うこと。

つまりこういうこと。土星は、

で、木星は、

ということです。この二つが一緒に視界に入ってくると、

こんな風に重なって見えます。ここで、土星を見たい人はさっきのルールを思い出します。あ、土星は横縞フィルター使ってるんだっけ、と。
てことは、この画像に、

この横の縞々を「足し算」すれば、土星画像が復元されるかもしれない。

やってみた。何となく、縞々のディテイルが残っている気がします。

左が土星の元画像。真ん中が何もフィルター使わなかったとき。右側が縦横フィルターを使い分けたとき。一部白飛びしそうなところがあるものの、大切な縞々は何とか判別できそうです。
こんな感じで、最初から画像=電波にわざと違う種類の汚れをつけて、その汚れの取り除き方をあらかじめ伝えておく、という方法で、干渉を取り除く方法もあります。なんちゃらMIMOとかそういうのは大体こんな感じです。

ということで、干渉の起きる仕組みと起こさない仕組みのお話でした。

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2020/7/29 17:38 · 技術解説 · (No comments)
2020/7/23 00:43 · ねこ · 3 comments

子にゃんこ保護の続報です。

先日、家族に見守られながら永眠いたしました。
4月に倒れてから三か月、頑張ってくれましたが、最後は静かに眠りました。9歳の誕生日を迎えた直後でした。

実は数年前に尿道結石で入院したときに尿毒症でだいぶ腎臓をやられ、何年も腎臓ケアの食事をしていたのですが、やっぱり徐々に弱っていたようで、何度か腎不全→復活を繰り返したのち、という感じでした。点滴でミネラル上昇だけをなんとか食い止めて腎臓の復活を待っていましたが利尿剤にも応答が無くなり、泣く泣く点滴を外して連れ帰りました。元気ににゃーんとすり寄ってきていたこの子が、その日のうちに逝ってしまいました……。いつも寝ていた寝室に連れて行ったところで力尽きたので、ああ、ここで眠りたかったんだな、と頑張ったこの子をほめてやりました。

今年に入って二匹相次いで急逝で、本当に落ち込みます。あー。

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2020/7/23 00:43 · ねこ · 3 comments
2019/10/1 10:37 · ニュースコメント · 1 comment

ドコモとJR東海、200km/h以上で走行する新幹線との5G無線通信実験に成功
28GHzでここまでやったのは確かに世界初でしょうねえ。いやー、ようやるわ、って感じです(笑)。5Gってフレームの構成はLTEからさほど変わってないんですよね。なので、いろんなフィードバックだとか判断可能なタイミングだとかはせいぜい1ミリ秒のオーダー。一方、200km/h=56m/s、おおよそ60m/sとすると、周波数2GHzなら波長相当の距離を走るのに2.5ミリ秒。フェージングだのなんだのの伝播環境の変化はおおむね波長オーダーの距離変化で起こるので、2.5ミリ秒での変化ならなんとか1ミリ秒のオーダーの制御で成立させられます。しかし、これが28GHzとなると、波長オーダーの通過にかかる時間が0.18ミリ秒です。さすがに一桁違うとほぼ制御不能になると思ってよいと思います。システム的なプロアクティブな制御が難しいとなると、ここはもう、個別要素的なリアクティブな対処を積み上げていくしかないわけです。もちろん一番は、可能な限りアンテナ見通しを確保する基地局配置、それと、多素子アンテナ。実効受信面積を広げて「統計的に受信する」ことで制御限界以下の擾乱を打ち消してしまうわけです。いや、こんな話をしてると思い出すのが、PHSなんですね。後期のPHSは、割と新幹線でも普通に使えるようになっていました。ですが、PHS周波数はほぼ2GHz帯、に対して、PHSの制御オーダーは10ミリ秒です。つまり、2.5ミリ秒オーダーの擾乱に対して制御可能オーダーが一桁ずれてます。2GHzのPHSで新幹線に乗るのと28GHzの5Gで新幹線に乗るのはほぼ同じ関係なんですね。その時PHSでやってたのは、新幹線沿い見通しにアンテナを大量に立てて端末は空間ダイバシティはもちろん時間ダイバシティ、周波数ダイバシティも組み合わせた実質8素子アンテナでの豪華な受信をフルに使っていた状態だったはずです。あれでさえも「うわー変態だー」って思ってたくらいなわけで、今回のドコモ実験にもそこはかとなく変態の香りを感じている今日この頃です(笑)。

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2019/10/1 10:37 · ニュースコメント · 1 comment
NFV
2019/9/4 10:00 · 技術動向, 技術解説 · 1 comment

楽天が携帯電話網構築で導入することで話題になっているNFV。Network Function Virtualizationの略らしいですが、これが一体なんなのか、という点と、私がちょっと疑問に思っている点を軽く紹介。

NFVのキモは、ネットワークの機能を仮想化することです。読んで字のごとし。ではここでいうネットワークの機能とは何でしょうか。

これはNFVのプラットフォームごとにいろんな考え方があるので一概にこれだとは言い切れませんが、スイッチ、ルータといった基礎的なネットワーク要素から、DNS、DHCP、NATといった応用的なネットワーク要素までをおおよそ含んでいるように見えます。

具体的にどのように仮想化するのか、というと、ざっくりというと、物理基盤の上に仮想基盤を動かしてネットワーク機能に特化したバーチャルマシンを作って動かす、という感じ。バーチャルマシン自体も汎用OSだったりするパターンもあったり、バーチャルマシンがネットワーク装置をそのままエミュレートしているようなパターンもあったり、なので、これまた一概に言えませんが、共通しているのは「物理的な計算リソースを仮想化して間接的に使う」ということです。

そんなもん何十年前からあった話や、とツッコミが入りそうですが、いや、実のところ、その通りなんですよ。ネットワークの仮想化自体は、20年前の技術でもちょっとしたノウハウさえあれば素人でもなんとか一つ二つは組み上げることができた程度のものなんです。オープンソースのスイッチ・ルータエミュレータだのDHCPだのDNSだのは仮想基盤の上で動くものができて久しいですし。

じゃあなんで今頃になってNFVが注目されるようになったのか。これは逆説的に、私がNFVを懐疑的に見てしまう理由になってしまうんですが。

単純に、性能です。

計算機の物理的な計算リソースの性能が桁違いに向上し、どうやらいろんな仮想ネットワーク要素を同時に動かしても何とかなるレベルになってきたところでNFVという話題が盛り上がって、主要なネットワークベンダもNFV製品をどんどんとリリースし始めた、というのが昨今の状況なんですね。

でね、私が懐疑的なのは、「そこまで計算性能上がってないだろ」ってことなんです。もう少し具体的に言うと、「1コア単位の性能」でみると、ハイエンドのスイッチやルータをエミュレートするにはまるで足元にも及ばないってことなんです。仮想化すると、最終的にはパケットバイパケットで「どのCPUコアが処理するか」が決まってきます。つまり、一つのパケットを同時に1コアしか処理できないんです。そんなもん瞬時の話やん、って思うかもしれませんが、例えば一般的なハイエンドのスイッチ製品、基本的にパケット転送を専用のハードウェアで処理していますが、何らかの理由で(スイッチ内部に搭載している)CPUのコアで処理しなければならなくなると、その処理性能は百分の一以下に落ちるんです。別にスイッチ製品だからと言ってボロCPUを使っているわけはなくて、1コアあたりの性能でいえば最新サーバ製品にさほど劣るものではありません。仮想化しているオーバーヘッドを無視したとしても、CPUでのパケット処理ってのは、ちょっと無理があるんじゃね、ってのが私の印象なんです。

いや、実のところ、ごくごく普通の企業向け製品であれば、全然問題ないと思うんです。そもそもから言えば、そういう「ハイエンドのスイッチ製品」なんて企業向けで使うわけないですもん。じゃあ、ハイエンドのスイッチ製品を使うのってどんな人? ・・・はい、ご名答。通信キャリアやデータセンター屋さんです。そういう人たちは、NFVをちょっとかじっては去っていきます。彼らの求める処理性能を一ミリも満たせませんから。もちろん、DHCPやDNSやFWなどの「もともとCPUで処理していた機能」に関してはガンガンNFV化しているようですが、それを言ったらデータセンター屋さんなんて「マシンを仮想化してナンボ」のプロですからね、やって当たり前のところをやってるだけ、NFVなんていう大層なお題目を掲げたりなんてしてないわけです。

ということで、楽天の言う「オールNFV化」みたいなのに、すごく疑問を持ってしまうんですね。そもそもeNB/EPC関連ノードなんて仮想ノード以外の製品をいまさら探すほうが難しいくらいですし、じゃあそんな大層なお題目を掲げてNFV化するのはまさかネットワークインフラ部分? えー、いくらなんでもそんなん無理やろ、なんて思っちゃうわけです。

何はともあれ、NFVと一言で言っても、「NFV化に適していない部分」ってのはまだまだ残っていて、不適部分を無理にNFV化するとコスパすっごい悪いよ、っていうお話なのでした。

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2019/9/4 10:00 · 技術動向, 技術解説 · 1 comment

T-Mobile deploys LTE for offshore workers in Gulf of Mexico
海カバーが熱い! T-Mobileがメキシコ湾をLTEでがっつりカバーする計画を発表しました。油田掘削施設とかを活用するみたいです。海は障害物がなくてどこまでも電波が届くからとてもカバーしやすい……なんてことはなくて、海面反射が結構めんどくさいらしいですよ。凪の日と荒れた日で伝播プロファイルがコロッと変わるし、もちろん潮の満ち引きで超長周期のフェージングも起こる。これをまともに使えるレベルできっちりカバーするのは相当に高度な技術が必要です。まあ、実際はまともに使えるレベルできっちり、とまではやらずに、何となく電波が届いていて「無いよりマシ」程度になればいいなあ、というところで手を打つんでしょうけど。ただ、今回の発表した計画のすごいところは、そのカバーエリア。六万平方マイル以上ですって。なじみの単位に変換すると15.5万平方キロメートル。日本の国土が38万平方キロメートルですから、日本国土の半分に近い面積。おそらく日本の携帯電話カバーエリア全体を上回るはずです。それだけの巨大なエリアがポンと出現するというのは、世界の携帯電話史でもちょっとしたマイルストンになるんじゃないでしょうか。まあ、本当に実現すれば、ですけど。記事中でT-Mobileの人が、T-Mobileは今後はこんな感じでちょっとマニアックなエリアカバーを作っていきたい、みたいなことを言っています。いや、本当のインフラ競争って、そういうもんですよね。みんながみんな同じエリアを同じ厚みでカバーしたら、そりゃ単なる料金競争だのキャッシュバック競争だのになりますよ。お役所も一枚噛んでるらしい『僻地エリアの鉄塔共用』なんてのは、競争の観点では愚策も愚策。単なるインフラ屋土管屋に落ちぶれることが決定しているキャリアが目指さなきゃならないのは「多少高コストでもうちにしかないエリア」のはずなんです。そうじゃなきゃ、競争キャリアにほぼ平等に周波数を割り振る意味がないですもん。みんなが同じエリアをカバーするんなら、幹事キャリア一社に全周波数割り当ててほかのキャリアが局単位MVNOとして借り受けすればいいわけですから。ってことで、例えば日本の主要フェリー航路を完全カバー! なんていう面白キャリアが今後出てきてくれるといいなあなんて言うお話。

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KDDIとソフトバンク、地方での5G基地局を共有へ
いや実際、KDDI、ソフトバンク、楽天が生き残る道はこれしかないでしょ。5Gだと基地局自体がセンターノードと分散ノードに分割可能で、その間のインターフェースが標準化されている上、多対多の接続も考慮に入っているわけで、現地にばら撒く分散ノードが各社のセンターノードとリンクしてそれぞれの事業者の周波数で電波を出す、っていうことが可能なんですよね。つまり、各社が各社の都合でロケーションを確保して分散ノードを置き、契約に従って他社センターノードとリンクして電波を出す、ってことが可能。5Gの割当周波数は一部を除いて全社共通バンドなので、バンド内でのシフトだけで対応可能だし、最近の無線機は出力可能なベースバンド幅の合計も格段に上がっているので、三社分のベースバンドを受け取って全部RFに吹くくらいのことはできそうな気がします。なので実現性はかなり高いし、楽天辺りが独りで大法螺を吹くならまだしも、比較的お堅いKDDIが中心的に回しているのなら、「non NTTインフラ連合」が本当に成立するんじゃないかなー、なんて思います。まあもっと言うと、今は上のレイヤ、googleやappleなどのOTTがほぼインフラただ乗り状態でキャリアの市場を食い荒らしている状態なので、東西、Nコム、ドコモも加えた「ローレイヤインフラ連合」でも作らないと、GAFA辺りに対抗して生き残ることはできないんじゃないかなー、なんて思ってますが。

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2019/6/17 15:33 · ニュースコメント · 1 comment

違約金1000円案に見る総務省の議論の危うさ
”総務省の職員は自分たちの給料を消費者によるアンケートで決められた場合、それを納得して、受け入れるのだろうか”
ほんとこれ(笑)。ケータイの料金はいくらがいいですか? 1. 0円 2. 1000円 3. 10000円なんてアンケートやって、1以外を選ぶ消費者なんているわけが無いじゃん(一部のドMを除き)。危ういというよりも、頭がおかしい。アンケート項目にいろいろ条件がつくのかもしれないけどさ、別に試算してる月額料金との関係で総務省が出してる1500円と166円の差、つまり、月々のプランが今より1300円くらい高額になるけど解約料金が9500から1000円になります、なんて条件を出してるとは到底思えないわけですよ。えっ、1300円も高くなるくらいなら9500円のままでいいよ、解約なんてめったにするもんじゃなし、って普通思いますからね。いやもうほんと、根拠ゼロってのが偽らざる印象なわけですよ。たとえば、借地借家法と同様に定期契約がある場合は3ヶ月前の通告が必要(言い換えれば3か月分の解約金が必要)っていう話なら、すごくよく分かるんですよ。賃貸もたいていが2年契約ですしね、いまや携帯電話回線って住所以上に個人と強く結びついているものですから、賃貸住宅と同様に厳しく規定しましょう、っていう論理で、解約金の上限は基本料3か月分、なんて指標をしめすんならすごく分かる、共感します。でも「アンケートとってみたらみんな1000円がいいって言ったから」って、なんじゃそりゃ。ほんと、法林さんの言葉をそのまま借りるなら、解約金に限らずこの件については総務省の暴走が目に余る。市場、法律、技術、あらゆることに精通したエリート集団じゃないの? 総務省の官僚って。市場無視、法的根拠無し、技術軽視で進められる今の議論が正しいとは全く思えません。ほんとさ、さっき例に出したばっかで申し訳ないけど、「限られた資源」を国が民間に信託して扱わせるって意味で言えば、国土を信託してる不動産取引関連法制と全く同じにそろえるだけでいいんじゃないの? なんかほんと、この件に関しては総務省官僚の視野の狭さが酷すぎる。

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2019/6/17 15:33 · ニュースコメント · 1 comment

Sprint CTO: No apologies for network, which suffered from years of underinvestment
もう売られると分かったらガチコメント来たー(笑)。最近のSprintのネットワーク障害の原因は「(CTOにはコントロール不能な)投資抑制のせいです」ですって。遠まわしどころかかなりダイレクトに親会社=ソフトバンクの技術軽視姿勢を批判していますね。要するに、Sprintの「業績V字回復」は、単に必要なところにコストをかけずに利益額だけを追求していたってことです。ストック型ビジネスってのはこれができるから、素性の悪い会社でも儲けを出せるんですよね。必要なコストをかけなかったとしても、それは単に「見えないリスク」として会社の内側に積みあがるだけで、ユーザから見ればサービスの質の低下としてはなかなか見えてきません。しかしあるとき、リスク許容値を超えた瞬間に爆弾のようにあちこちで爆発し、コツコツと支払い続けたユーザはそのときになって裏切られたと気がつくわけです。でもたいていは、そうなる前にユーザの払ったお金をちゅーちゅー吸い上げた親会社はその会社を叩き売って逃げてるわけですね。まあ別にビジネスのルールを破ってるわけじゃないのでいいんですけど。でもユーザが自衛措置としてやっぱり「多少高くても馬鹿正直な会社」を選ぶべき理由の一つだとは思うんですよね。

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