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2012/12/20 10:00 · その他技術ネタ · 1 comment

LTEがジャミングに対して脆弱性があると聞いたんですがどうなんでしょうか?と言うご質問をいただきました。脆弱性ってなんじゃろ、って検索してみたら、あぁ、そのことかぁ、っていう感じだったので、今日はそのお話。

どうもどこぞでセキュリティ専門家だかセキュリティオタクだかが、LTEはジャミングに弱いという発言をしたらしくて、内容は、「LTEはわずか1%の制御信号に頼っていてこれをジャミングするだけでネットワークを不全にすることができる」と言うようなことを言ったとか言わないとか、っていう話みたいです。

最初に言っておきますが、全帯域の中のわずか数%以下の制御信号に通信制御をすべて依存してしまっているのはどんな通信方式でも同じです。逆に、制御信号を80%とか取って実際のトラフィックは20%しか使えませんなんていう民生の通信方式があったら見てみたい(苦笑)。まぁそんなわけで、どんな通信方式であっても、わずかな制御信号で全体を制御しているのは当たり前のことで、これ自体がLTEで新たに出てきた脆弱性と言うわけではありません。

話は実は逆なんですね。3G、CDMA系の方式が、ジャミングに強すぎたんですよ。これはもう、変調方式レベルで暗号+周波数拡散しちゃってるんだから当たり前の話なんですよ。だから私も、通信方式としてLTEとかのOFDM系を指して「あんな干渉に弱い方式にしちゃうなんて」と常々言ってきたわけで。そもそも、CDMAはアホみたいに干渉に強いんですよ。

だから、LTEになって、人並みに干渉に弱くなっただけで、「同じ周波数の電波を近くで使われると通信が邪魔されちゃうよ」と言う無線通信の原則通りのことが起こっているだけです。むしろ、古い方式よりもシンボル長がめちゃくちゃ長くなっている分、短周期の干渉に対してはかなり強くなっています。

これに対して、意図的に邪魔してやろうとして干渉波を発する、つまりジャミングしようとすれば、簡単にできちゃうのは古い方式もLTEも同じ。むしろ、「意図的なジャミングを寄せ付けない」と言う方式があるのなら見せてほしいものです。どんな方式であっても、無線通信と言うのはジャミングされたらおしまいです。

とはいえ、LTEにはLTE特有の、ジャミングに対する脆弱性があります。LTEの○○○と○○○は○○○の○○○となっていて○○○の○○○に○○○しているので○○○を○○○に○○○するだけで○○○に必要な○○○と○○○を○○○できてしまいます。書いてから思ったんですが、これって書いちゃダメな気がしてきた。ので、伏字にしました。専門家の皆さんはわかると思いますし、非専門家でも標準仕様書や教科書をぼーっと眺めているだけで気づく程度のことなので伏せる意味があるかどうかはわかりませんが、一応無線にゃん的良心。

このLTE特有の干渉脆弱性は、同じOFDMでもほかの方式では見られなかったりします。もちろんほかの方式はそれはそれで狙い撃ちできるジャミング弱点があるんですが、なんというか、LTEの弱点は素人が狙いやすいんですよね。少なくとも、3Gをジャミングするよりもはるかに簡単に周囲を通信不能にすることができますし、下手すればPDCやGSMを無力化するよりも簡単かもしんない、と言う感じ。

と言うことで、まぁ無線通信なんてのは所詮こんなもんですよ、ってことで、ビジネスコンティニュイティを考えるなら有線も含めた方式間冗長化は必ず考えておくべきですよ、ってことです。私も、WCDMAがどこまで現役として残るのかはわかりませんが、メイン回線は原則WCDMAで引っ張る予定。もちろん冗長にPHSを引っ張りつつ、って感じで。それでわ~。

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2012/12/20 10:00 · その他技術ネタ · 1 comment
2012/12/14 10:00 · その他技術ネタ · 22 comments

先日のKDDIがETWSを広告配信に使っていたという問題、「ETWSには『その他』として地震津波以外の情報を伝えるようにできている」「商業配信に使ってもいいらしい」と言う意見をたくさんいただきました。

まず、種別について。種別(WarningType)として、以下の5つが定められています。

0地震
1津波
2地震と津波
3テスト
4その他

地震、津波はいいですね。テストも、システムのテスト用と言う意味で問題ありません。問題は「その他」。この「その他」なら、広告にでもなんにでも使っていいはず、と言う考え方。残念ながらこれは間違いです。この種別での「その他」は「その他(の警報)」を意味しています(正確には、「その他(other)の場合は、警報内容はすべて警報本文中に記載してあるものとする」と言う規定となっています)。つまり、「その他」は、地震、津波以外の何らかの天災や人災を緊急警報として通知したい場合に使うことが想定されています。たとえば集中豪雨やテロ・戦争などです。世界のどこで使われるか分からないiPhoneが、「その他(の警報)」を受け取ったら、それがどんな災害なのか判別不可能である以上、ユーザにその警報を知らせて内容からの判別を促す、という実装は間違いとは言えません。

また、これとは別に、警報音を鳴らすか、強制表示するか、と言うことを示すフラグもあり、これが強制指示でなければ表示してしまったiPhoneの実装が間違いではないか、と言う話にもなるかもしれませんが、これも違います。

警報を鳴らすかどうかのフラグは、
0指示なし
1鳴動せよ
表示を強制するかどうかのフラグは、
0指示なし
1表示せよ

いずれも、0が指示された場合は、「どちらでもよい」なのです。となれば、「その他(の警報)」であり、天災・人災の恐れのあるメッセージを受け取ってしまった以上は、ユーザの安全のために表示する、と言う仕様であるほうが、グローバル端末として自然ですし、少なくともiPhoneの実装は間違いではありません。

一方、「商業利用を禁じない」と標準文書に書いてあるからKDDIの仕様は適正だ、と言う意見も見ますが(山ほどたくさん)、これも標準の読み間違い。その一文はいわゆる「Stage1」と言う文書群のひとつに書いてあります。Stage1は標準動作を定めるものではなく、標準を定める前提条件の取りまとめです。簡単に言えば、標準を作るときはここに書いてあることに従わないとだめよ、と言う条件集。Stage1に「禁ずる」と書いてあった場合は、誰かが提案したとしても「Stage1に禁止って書いてあるだろ」で議論はおしまい、提案書はゴミ箱行き、そういう意味を持つのがStage1です。つまり、ここに書いてある意味は、「ETWSが商業利用可能となるような拡張の提案があったとしても、それをStage1を理由に拒否することは無いですよ」と言う意味です。

そして、ETWSは確かにそのように作られています。WarningTypeに100以上もの予約領域があり、この予約領域のいずれかをたとえば「広告」や「メルマガ」と言う様に定義可能になっています。しかし重要なのは、現状は定義されていないと言うことです。機器の実際の実装の参照となるのは、実際に出来上がった仕様である「Stage3」です。そのStage3には、上に書いた通り、5通りの警報種別しか定義されていません。

KDDIは、もし広告配信に使いたいのであれば、WarningTypeに「広告」と言う種別を追加するという標準提案をし合意を得なければならなかったのです。これを怠った上で、勝手に「Other」とは「その他の用途すべてだ」と読み間違い、さらには国内だけで「Otherのときは警報じゃないので無視してね」なんて密室合意でことを進めるやり方は国際標準の基本理念からは程遠い所にあります。

わざわざStage1に「商業利用するための拡張は禁止しませんよ」と書いてあるんだから、拡張のための提案をすればよかっただけの話なんですよ。ただそれをやらずに勝手に別の用途に使っていたことが今回の問題の根っこです。なんというか、お粗末な話で、いかにも国際動向・国際コンセンサスを軽視する日本企業らしいなぁ、とは思ったのですが。

と言うことで、グローバル端末に標準外の実装制限を課すのではなく、標準から読めるあらゆる動作を想定したシステムの使い方をすべきで、それで目的を達成できないのであれば標準をきちんと定義してから使うべき、と言うのが私の考えです。でわ。

[追記]2012年10月に「5つ以外は緊急じゃないから表示しないでね」とか後付でちゃんと標準提案して記載しましたよなんて某所で某氏が言ってるらしいですが、いくらなんでも「ならOK」はないよ・・・Release9のStage3 functional freezeは2009年でっせ・・・。3GPPのReleaseとかStageとかFreezeって概念を知らない人はこんな弁明でころっとだまされちゃうんでしょうけど・・・。端末の動作規定を決める「Stage3」が「機能面で確定」するのが「Stage3 functional freeze」、それ以降は、バグ修正以外の動作の規定の追加は禁止。なぜなら、その時点で端末を作り始めた人が後の改定で動作不良を起こす恐れがあるから。「IDによる動作を追加する」なんて完全に新機能扱いです(標準の世界では)。だから、件の「追記」ももちろんRelease9に遡上適用されるようなものじゃありません。っていうかあの件ってKDDIが完全に標準手続きを無視して強引に押し込んだ話を仕方ないなぁってドコモ・SBMが嫌々受け入れたっていう話なのに、どうしてドコモがあんなにKDDIを擁護するのかよくわからん・・・。

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2012/12/14 10:00 · その他技術ネタ · 22 comments
2012/12/6 10:00 · その他技術ネタ · (No comments)

LTEとWCDMA(あるいはCDMA2000)の間でハンドオーバできることについて、WCDMAやCDMA2000ができた当時なんてのはLTEなんて方式は存在しないはずだったのにどうしてできるの?と言うご質問をいただきました。今日はそんな話。

LTEの他システム連携の話で書いた通り、LTEでは、旧来の方式との連携機能を大きな特徴の一つとしています。しかし、こういった方式では、LTEだけにそんなしくみを入れこんでもダメで、旧方式の方にもそれを受け入れる素地が無きゃできない、と言うのは直観的にもっともな話で、質問者さんの疑問につながるのも当然と言えば当然です。

まずはLTE側の都合だけを言うと、そもそもLTEを作る段階ではWCDMAやCDMA2000は世に出ていますから、それに合わせて、必要な情報を扱える仕組みを備えればよろしい。もちろん情報だけでなくチャネルの構成や測定方式の仕様に関してもある程度昔の方式に合わせこめるように作らなきゃならない部分もあるんですが、これはもう新しく作る方式なので、振る舞いとかの特徴も十分にいろんな会社にノウハウが溜まっていますから、ガッチガチに作りこまなくても最大公約数程度の妥協点で作りこみは可能なんですね。

さて、それはわかった、では、WCDMAやCDMA2000側の方の事情はどうなっとるんだ、と言う話です。

先に答えを書いてしまうと、元々、古い方式の方も拡張しやすいように作ってありました、ってことになります。

WCDMAやCDMA2000は、たとえば、後に出てくる何か新しい方式と連携しなくちゃいけない、なんていうモチベーションではなく、単に、あとで新しい機能を追加したくなった時も簡単に追加できるようにしとこう、と言う単純な理由で拡張可能に作ってあります。そのおかげで、たとえばHSDPAとかそういった大胆な拡張が同じシステムの上で出来るようになっています。

ものすごく話をシンプルにしてみます。たとえば、LTEと連携するために、3G網経由でLTE網側に何か情報を伝えなきゃならない、と言うことになった時。3Gの方で何をするかと言うと、新しいメッセージを作っちゃいます。簡単に書くと、メッセージは、そのメッセージが何のメッセージなのか、と言うのを意味する通し番号(識別子)がふってあるのですが(たとえば3は位置登録要求、8は音声通話発信要求、とか)、最初に仕様を作った段階で、48以上は使ってない予約領域、みたいにしてあるんですね。なので、じゃぁ新しいメッセージには48番を使おう、もう一個必要だから49も使っちゃえ、と言う感じで増やせます。一方、そういう番号のことを知らない古い端末は、そういう自分が知らない番号のメッセージが来ても無視する、ってことも最初から決めてあります。なので、古い端末の動作がおかしくなったりせず新しい機能を追加できるんです。

また、メッセージの内容自体にも工夫があります。メッセージを記述する「言語」が一般的な記述法としてあらかじめ定義してあって、その記述法にさえ従っていれば必ずデコード・解釈できるようになっているんですね。なので、すでにあるメッセージの内容を変えなければならないような場合でも、その記述法に従って変形さえすれば、古い端末はデコードした結果自分に関係のあるところだけ読み出せるし、新しい端末は新しく追加された情報を使った新しい動作ができる、っていうことになります。

こういうやり方が主流になったのは、おおよそIMT-2000がどうとか言い始めたころ。世界中の利害関係者が集まって一つの仕様を作りましょう、と言う活動が盛んになったころ、「いろんな人の要望を聞いてたらきりがないから、そもそもの記述方法を柔軟にしておいて後で順次機能追加できるようにしておきましょう」ってことになったわけです。もちろん、一般的な記述法にしたりふんだんな予約領域を取っておくってのは、情報単価的には不利ですが、それもやっぱり伝送路が強力になってきたので、わずかくらいの無駄には目をつぶって一般化することができるようになったことも大きいですね。

ってことで、案外どんな機能でもやり方次第でいくらでも追加できちゃう、ってのが、古い方式でもLTEとの連携機能を取り入れられた理由です。余談ですが、実はWCDMAができた一番最初くらいの版に、すでにCDMA2000とのハンドオーバを記述するためのコードが入ってたりします(あくまで識別子の定義程度ですが)。IMT-2000ではグローバルローミングが必須要素で、特にWCDMAの弱かった北米のことを考えるといずれCDMA2000との連携は必要かもしれない、と言うことで入れようとした形跡があるわけです。それに比べれば、シグナリング定義のほとんどを共有しているLTEとWCDMAの間のハンドオーバなんてなーんにもハードルがありません(コア間連携のハードルはすっごく高いですが)。

と言うことで、なぜ古い方式が新しいLTEのことを知ってんの?と言うお話でした。

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2012/12/6 10:00 · その他技術ネタ · (No comments)

iPhone5でパケ詰まりが大流行らしいですが原因はなんでしょうか、と言うお便りをいただきまして、元祖パケ詰まり博士の無線にゃんが解説します。なんだよパケ詰まり博士って。

検索するといろんな情報があるようですが、現象としては、どうやらau限定で、LTEと3Gの境界で報告されている例が多いようです。いろんな説が出ていて、「800MHzを豪奢にLTEに使ったので3Gが細った説」「Qualcommチップのバグ説」「個体差説」等々。ちょっとだけ考えてみます。

と言っても、たいてい、パケ詰まりなんてのはネットワークが原因でおこるものです。元祖パケ詰まりと言えば、2000年初頭に話題をさらった使い放題PHSパケット(AIR-EDGE)のパケ詰まり。あのころは固定回線常時接続が引けない集合住宅などがまだ多く、常時接続需要が一斉にAIR-EDGEに流れ込んで、盛大なパケ詰まりを発生させていました。

原因はシンプルで、要するに集合住宅などで同じ場所で一斉に多くの端末がアクセスするために、無線チャネルがあふれていたり、あるいは地域ごとの接続サーバの許容量を超えていたり、と言うことが発生していただけです。

さてiPhoneのパケ詰まりの件で気になるのが、LTE-3Gの境界で、と言う症状ですね。LTE→3Gへの遷移が起こった時、と言うことになるかと思います。こういうことが起こるのは、要するにLTEのエリアの端っこ。たとえば、電車とかでみんな一斉に移動していると、みんなが同時にエリアの端っこを通過します。

と言うことは、結構な数の端末が一斉にLTEから3Gに遷移することになります。3Gに遷移すると、当然LTE→3Gハンドオーバが行われるわけですが、iPhoneの場合はoptimizedハンドオーバに対応していないので、この場合、いわゆる「ランダムアクセス」が行われます。[追記]WCDMAでもハンドオーバ時はランダムアクセスがあります。

端末から基地局への「最初の一発目」の信号は、どうやっても基地局から制御することはできません。ですので、言ってみりゃあてずっぽうで短い信号を一発送り、基地局がそれを受けられたら即座に返答してちゃんとしたリソース制御が始まります。このあてずっぽう信号は、普通はみんなの通信開始契機がずれているのでぶつかることは稀ですが、「みんながほぼ同時に通信を開始しようとするような状況」が生じると盛大にぶつかり合って、なかなか一発目の信号が届かず、通信が開始できないということが起こります。

つまり、LTEのエリアの端っこをみんな同時に通過することで、3Gへのハンドオーバが一斉に起こって、その時の最初のランダムアクセスがぶつかり合ってなかなかチャネルの割り当てが行われない、と言うことが起こっているんだろうと思います。昔に書いた、地下鉄での混雑の後半に書いたような一斉アクセスが地上でも起きている、ってことです。で、たいていはチップの独自実装として一定回数ランダムアクセスが失敗するとしばらくお休みしちゃう、と言う動作をします(ネットワーク保護の観点で)。このチップの動作がおそらくパケ詰まりの原因。

要するにLTEのエリアの端っこ(と言うよりたぶん「穴」)があちこちにあることがそもそもの原因かと思われます。さっさと穴ふさげ、ってのが、事業者に対して求めることでしょうね。auでの問題が多くソフトバンクでの報告が少ないのは、この穴の多さじゃないでしょうか。なんだかだでauの方は2GHzLTE局数も少なく、人口の多いところでもまだ穴がたくさんあるんじゃないかと思われます。

また、上のような理由ならauのAndroidでも起きてもよさそうですが、そこもやっぱり、AndroidはLTE800MHzを掴めるので穴に落ちにくいということもあるでしょう。また、iPhoneは非対応でAndroidは対応といわれるOptimizedハンドオーバは、eCSFBと同じように先に個別チャネルを割り当てる方式(すなわち「ランダムアクセス」が必要ない)みたいなので、ランダムアクセスのぶつかり合いによる輻輳が起きにくいのかもしれません。

ちなみにその他のいくつかの説について簡単に。「800MHzをLTEに使いすぎて3Gが細った」説は間違いです。元々、auがLTEに使っている800MHz帯の15MHzのうち10MHzは、今年7月までドコモが使っていた帯域なので、auが3Gで使える残りの帯域5MHz自体は太りも細りもしていません。2GHzで5MHzをLTEに割り当てた分については、こちらも実は、今年6月のPHS制御チャネル移行で2G帯5MHzが新たに使えるようになっているので、実質プラマイゼロだったりします。なんだかだでauはLTE開始にあたって3G帯域を全く減らさずに対応できてたりします(と言うか逆に元々それだけ少ない割当で3Gを全部捌いていたのが異常な状態だったと言えるんでしょうけど)。

Qualcommチップバグ説は、何とも言えないですが、ないとは断言できないところ。やっぱりLTE-CDMA2000のチップはマイナー系なので、バグが残りやすい傾向は強いはずです。内部的には全く親和性のないステートマシンが好き勝手に動いている状況でしょうから、それぞれの内部的なタイミングが延々とずれて、片方が通知信号を出したときにはもう片方は耳を閉じてる、みたいな状態が続いて連携が途切れている、と言うようなことは起こりうるとは思います。先ほどの「しばらくお休み」の実装がLTEとの相互遷移を考慮していないプアな作りなのかもしれません。

端末の個体問題と言う可能性もないとは断言できません。端末を取り換えたら直った、と言う報告が、検索すると出てくるので。たとえば、アンテナ感度の個体差が大きい場合は起こらないとも限りません。ハンドオーバするかどうかを決めるのは、端末が受信した電波の強さなのですが、たとえばこれがある一定の中にばらついていて、ハンドオーバするには弱すぎる(または強すぎる)受信レベルでハンドオーバが起動することで悪影響がある、と言う可能性もあります。

まぁ、上記の理由に限らず、無線でTCPをやるときは、パケ詰まりは永遠について回るテーマですね。いくつかの運の悪いパケ遅延・パケロスの重なりが雪崩式にパケ詰まりに発展する、と言うのは、PHSパケット時代にいやという程体験させていただきました。TCPはそれほどパケ遅延・パケロスが高くない前提で作られているので、無線のように遅延・ロスが日常茶飯事と言う伝送路にはあまり向かない方式だと私は思います。TCPに対してHARQみたいなモードを提唱しているところもあるようですが、標準技術になるにはまだまだ時間がかかりそうです。と言うことで、パケ詰まりについてでした。

[追記]ソフトバンクでもiPhone4S以前からiPhone5に変えたら多発しているというご指摘をたくさんいただいたため、「au限定」ではなさそうです。どっちにしろこの考察が正しいなら、ランダムアクセスが同時多発するLTE→3GハンドオーバであればWCDMAであれCDMA2000であれ理屈上は同じように発生するものと思われます。昔のメディアの山の手線一周調査とかを見てもソフトバンクは3G時代からハンドオーバ時にブチ切れるのは当たり前だったみたいなので、声が上がりにくいのだけなのかも。

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とある大きなイベントでの話、と言うことで、お便りをいただきました。その人はなんでもソフトバンクの「優先携帯電話」を持ってそこに行ったそうですが、無線が輻輳して全く使えなかったそうです。同じくドコモ、auも優先電話を持っていて、そちらは問題なくつながったのに、と。優先電話をわざわざ持って行ったのにつながらないのは納得がいかない、どういう理由があるんでしょうか、と言うご質問。

いやぁ、私もソフトバンクを貶すのは大好きなのでこういうネタには食いついちゃいますが、なんというか、こればっかりは運ですよね。この場合はたまたまソフトバンクでした、ってことで。とはいえ、そもそもどうしてそんなことになるんや!と言うご立腹には何らかのお答えを用意しましょうということで本日のネタ。

まず、無線における優先電話ってのがなんなのかっていう話を軽くおさらいしておくと、前にも似たようなことを書きましたが、基本的には「優先的につないであげる電話」ではなく、「他の電話に接続禁止の信号を送っているときも優先電話は無視できる」と言う仕組み。なので、「他の電話が接続禁止」と言うのが前提条件になります。

これでどうして「優先」になるのか。話は簡単で、他の電話は接続禁止信号を受けているので接続しません。接続しないということは、その分無線容量や回線容量に空きができます。なので、接続禁止信号を無視できる優先電話はその空きを使って通信できます、と言う仕組みになっているわけです。

そもそも無線だと、最初に「今から発信しますよ」と言う信号が出るのですが、その信号自体が無線容量を食いつぶします。なので、たとえば固定電話のように交換機で優先電話からの発信を優先的に受け入れる処理と言うことをするだけでは不足で、他の電話がその「今から発信しますよ」信号を送らなく(送りにくく)してあげる、と言うことで差をつけるしかないわけです(もちろん携帯電話でも交換機で優先非優先処理は行っていますが)。

こう考えると、「優先電話」でも接続できなくなってしまうケースがあることに気が付きます。

一つ目。混雑しているのに接続禁止(規制)がかからなかった場合。これは完全にオペレーションのミスですが、普通の電話に対して規制がかかっていなければ、優先電話と普通の電話の差は(ほぼ)ありません。普通の電話の使用で無線が非常に混雑してしまえば、優先電話と言えども、無線信号を送ることさえできずに立ち往生します。冒頭の質問者のケースでは、きっとこれが起こっていたものと思われます。

二つ目。規制はかかっていたものの、やっぱり無線が混雑してしまった場合。規制がかかったとしても、規制がかかる前からつながっていた回線は切れるまで規制対象とならないため、無線の使用は続きます。また、規制がかかった後も、たとえば、同じような優先端末が大量に通信を始めれば、同じように無線は混雑するでしょう。なかなか起こらないとは思いますが、こういったケースでも優先電話がつながらない、と言うことが起こります。

そのほかにもいろんなケースがあるでしょうが、こんな感じで、その時・場所によっては、やっぱりどうしてもつながらないケースと言うのは出てきます。それが起こらないように調整するのがオペレーションの腕の見せ所ですが、こればっかりは天気予報と同レベルの不確実さのある現象を先読みする、と言うスキルが必要なわけで、まぁ時には失敗はするよね、と言うことなんですよね。ってことで、「運が悪かったですね」と言う結論になるわけで。

一方で、たぶんどこのキャリアも持っていると思うんですが、あるエリアで突発的にトラフィックが増えたりした場合に自動で規制がかかるような仕組みがあったりするんですが、この自動規制がどういうトラフィックの変動のときに発動するのか、と言うアルゴリズムに関しては、キャリア独自の技術力と言う面もあるとは思います。ただ、やっぱりイベント会場とかだと、事前に予測して何時ごろにどのくらいの規制をかけよう、と言う様に計画するはずなので、イベント情報の取りこぼしがあったり予測を間違えたりなんていう単純なミスでどこのキャリアも同じようなことをやらかす可能性はありそうです。

と言うことで、なぜ優先電話なのにつながらないなんていうことが起こるのか、と言うお話でした。

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2012/11/26 10:00 · その他技術ネタ · 1 comment

AXGPスマホの連続待ち受け時間短すぎ、燃費が悪すぎじゃないですか、なんででしょうか、と言うご質問をいただきました。

え、ほんとかいな、と思って、とりあえず公表されているスペックでの連続待ち受け時間を調べてエクセルに貼り付けてみたんですが、これが思った以上の差が出ていてビックリ。

待ち受け時間の差=消費電力の差、と単純に考え、LTE(AXGP)待ち受けが3G待ち受けの何倍の消費電力になるのか、と言うのを並べて計算してみた結果。ドコモのXi端末だと、1.3倍~1.7倍程度に大体おさまっている感じ、auのLTE端末は、1.1倍~1.3倍くらいでちょっと成績が良いみたいですが、これは測定方法の差と言ってもいいくらいの大した差じゃありません。しかし、ソフトバンクAXGP端末だと、2.4倍~2.6倍。なんじゃこりゃ。

まず、そもそもの話として、LTEは消費電力が大きい、ここは良いですよね。これは、古くはPDCから3Gに方式が移った時も同じでしたが、要するに新しくて広い帯域を使って復調のための演算量の多い方式は、例外なく消費電力が増えます。これが、無線デバイス、演算デバイスの効率化によって徐々に旧方式と同等程度の消費電力に落ち着いていく、と言うのが、新方式が根付いていく流れです。逆にその辺まで行かないと「新方式なんて待ち受け時間短いだけで使えねーよ」ってことになってなかなか一般にまで受け入れられないものなんですが。

そう考えれば、まぁせいぜい3割~5割増程度で済んでいるLTEは結構頑張っている方だと思うんです。LTEは準備段階からガッツリデバイスメーカが関わっているし、(3Gでの経験から)仕様策定のかなり初期からバッテリ寿命に関する議論がものすごく盛んだったので、なかなかいい感じにできた、と言えるわけです。

では、ドコモ・KDDIのLTEとAXGPの燃費の差はいったい何か。FDDとTDDの差でしょうか。

実際には、単なる待ち受け状態に関しては、FDDとTDDの差はほとんどありません。LTEのフレームは、10個のサブフレームが集まってできていますが、この中のどこのサブフレームのどの辺の位置に待ち受け用のチャネル(ページングチャネル)があるのかが予め決まっています。一方、TDDでは、この10個のサブフレームのうちのいくつかを上り用にする、と言う形でTDDを実現しています。当然ながら、この上り用にするサブフレーム位置は、待ち受け用情報の無い場所が選択されます。要するに、待ち受けるだけなら、実はFDDかTDDかの違いは(ほぼ)出ないような作りになってるんですね。

となると考えられる原因としては、「1 TD-LTEデバイスがすごくこなれてない」「2 ひょっとして両面待ちしてない?」の二点になります。

1については話は簡単。TD-LTEはまだ世界でもマイナーな仕様です。変復調・シグナリングに関してはFDD-LTEとほぼ共通なので、その辺が消費電力増大に関係がある可能性は低いですが、アナログデバイスに関してはFDD-LTE用に比べれば出ている数は圧倒的に少ない。なので、まだまだ性能が詰め切れていない可能性は存分にあります。で、まだ燃費が悪いのかも、と言う説。

問題は2。TD-LTE=AXGPでの3Gとの連携についてはAXGPのサービスインのころから言及されていて、要するに、ドコモやKDDIがやっているようにLTEオンリー待ち受けで3Gでの音声発着信に対応する仕組みは備わっていますよと宣言されていたので、本来はこの疑いは「ナシ」です。しかし、緊急地震速報、災害情報が絡むと途端に話が面倒になります。AXGPは多分これらに対応していません(相互接続・配信システム的な意味で)。すると、これらの情報を取得するには、端末はAXGP待ち受けと同時に3Gも定期的に見る必要があります。これは3Gに在圏(位置登録)して3Gのページングチャネルを受信するのと同義です。前に連携の話とかでも書いたようにLTE-3G連携システムでの在圏情報は排他なので、実際問題として緊急地震速報受信ON/OFFでAXGP+3G待ち受けかAXGP待ち受けかを変える、なんていう動作は(標準仕様上も)現実的ではなく、この対応のために、常時両面待ちをしている可能性があります。

上記はすべて妄想なので、本当の答えはわかりません。私としてはハズしていると思っています。思ってはいるんですが、3G待ち受け電力を1とし、LTEオンリー待ち受けの電力が(ドコモ・KDDIの例から)1.5程度と考えると、足すと2.5。ソフトバンクのAXGP待ち受けの電力とぴたりと符合しちゃうから、ちょっと気持ち悪いんですよね。と言うことで中の人の情報待ちです(えぇ~)。

と言うことで、なぜAXGPが燃費が悪いのかについて答えのない一言でした。

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2012/11/26 10:00 · その他技術ネタ · 1 comment
2012/11/21 10:00 · 事業考察, 技術動向 · (No comments)

2.5G(2.6G)帯の新割当に関して、WCP、UQはともかく突然ドコモも出てきていて、どういうことになりそうか解説が欲しいです、と言うお便りをいただきました。

前にもちょろっと書きましたが、2.5Gの上の方は衛星放送的サービスのモバHOで使ってて、そこが空いたので国際割当に従って無線ブロードバンド向けにさらに割り当てますよ、ってことになってて、どんな人が使いたいか募ってみたらさりげなくドコモが、っていうのが、今の状況。

どういう風に使いたいのか、ってのをおおざっぱに整理すると、ドコモ以外が、要するにTD-LTE。AXGPとかWiMAX2.1とか言ってますが、どちらも中身はTD-LTE。WiMAX2.0までが由緒正しきWiMAXで、その採用の可能性も(地域WiMAX事業者などでは)ありそうな要望内容ですが、まぁ普通に考えて今後デバイス調達がシュリンクしていくであろうレガシーWiMAXを新しく導入するのは筋が悪いですよね。どこに割り当てとなっても、結局はTD-LTEになるだろうと思っています。

さて問題がドコモ。ドコモがここまで徹底的にTD-LTEを嫌うとは思ってなかったんですが、上下非対称キャリアアグリゲーションの下りオンリー帯域として使う、と言っています。

キャリアアグリゲーションってのは、LTE Advancedで採用されている、複数の搬送波を束ねて高速通信を実現する方式。同じバンド内で束ねるのはもちろん、遠く離れたバンドをまたがって束ねることも可能で、さらに、上下ペアが前提のFDD-LTEであっても、上り搬送波は最低一つあればよく、束ねる他のバンドは下りだけでOK、と言うようなモードもあります。

つまりドコモが狙っているのは、たとえば、下り2GHz帯10MHz幅+下り2.5GHz帯20MHz+上り2GHz帯10MHz、みたいな組合せ。これで、下り通信速度を超ブーストできます(上りは従来通り)。この組み合わせだと、200Mbps超が可能です。

ただしこの割り当て方をした場合、ドコモに割り当てられた2.5GHz FDD-LTE下り専用帯域はまさにキャリアアグリゲーション専用帯域となり、単独で使うことはできません。アンテナロケーションや電波伝播の差分などにより2.5G以外か2.5Gかのどちらかしか届かないようなスペースってのは必ず生まれますが、そんなところでは、2.5G帯の電波は完全に無駄になります。

と言うことで、正直、ドコモへの割り当ては、単にドコモの「スペックブースト」の役割しかなく、有効利用と言う観点ではあまり有用ではないかなぁ、と言うのが私個人的な感想です。

じゃぁどこがいいかと言うと、まぁ順当なところを言えばUQなんですけどねぇ。今UQが持っているところからガードバンド10MHzを空けての割当と言うことに当初はなるわけですが、UQが旧WiMAXを巻き取ってTD-LTE化すれば、その間の10MHzも使えるようになるんですよ。もちろん、WCPが使ったとしても、UQとフレーム構成と同期を合わせれば使えるようにはなるんですが、競合事業者間でそこまで細かい部分を合わせこむのは現実的じゃないです。単純に周波数の有効利用を考えるなら、将来像まで考えればUQ一択。

あとは、グループ間のバランスもありますね。ソフトバンクグループはウィルコム・イーアクのグループ化で保有周波数で事実上トップ、加入者当たり周波数だととびぬけて多い。そう考えると、ドコモかKDDIグループに割り当てるのが順当、ってことになります。で、あとは加入者当たりって話になるとするとドコモ割当かなぁ、と言う結論にもなります。ドコモの要求はスペックブーストを指向しているとはいえ、束ねる方式でも書いた通り、束ねれば統計効果で容量増もできる、と見れば、容量観点でまるで無駄と言うわけでもないですし。

まぁこの辺は総務省のお役人と各社の話し合いになるのでどうなるかはわかりませんね。700Mのときのように、せっかくの広い帯域を細切れにするような無駄をやるのが日本の電波行政ですから、どういう結論になっても驚きません。

そんなわけで、2.5G新割当についての駄文でした。

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2012/11/21 10:00 · 事業考察, 技術動向 · (No comments)

SIMフリー版のiPhone5が買えるようになったんですが、どうやら、「2GHzの3Gだけ」と言うよくわからん縛りがあったりするようです。これに関して、「850MHz(Band5)帯でドコモの800帯はカバーできてるけどなんで?」と言うご質問と、「LTEも2GHzが対応してるのになんで?」と言うご質問をいただいています。憶測交じりで解説。

800MHz帯は世界中で大人気の帯域なので、あらゆる国でいろんな使い方がされています。日本も例外とならず、米国とほぼ同じような使い方をしています。で、米国で使われている「Band5」と言うのがあるのですが、これが実は、ドコモが使っている「Band19」をすっぽりとカバーしているため、Band5対応の端末はドコモ帯域に完全に対応しています。

しかしここから非常にややこしい話なのですが、実は、帯域のMHzの数字が同じでも、実はそのまま使えるというものではありません。こればかりは本当に理不尽でわかりにくい仕組みなのですが、端末が動作できるかどうかは、MHzの数字ではなく、バンド番号(上でいう5とか19)で決まっています。

なぜこんなことになっているのかと言うと、実は、バンド番号ごとに別々の端末テスト規定があるからです。たとえば、同じく850MHz近辺の送受信ができる端末を作ったとしても、最終的には「Band5用テスト」だけをパスしたものは、Band5でしか動作せず、Band19では動作してはいけないという決まりがあるのです。

なので、この端末の場合は、最終試験で、Band5のテストとBand19のテストを両方パスして各国の公的機関に認定をもらわなければなりません。たとえば、単に二つ分のテストをパスさせるための準備やらお布施やらがもったいないというだけの理由で、Band5だけのテストで済ませちゃえ、と言う理由でのBand19非対応もあり得てしまうんです。

実際にはもう少しめいどい話がBand5とBand19にはあって、実はこの二つのバンド、テスト規定のパス基準が違います。Band19の方が思いっきり厳しい規定になっています(日本の電波法規定がものすごく厳しいからなんですが;そもそも似たような帯域なのに日本向けのバンド番号が独立しているものが多いのもこの理由)。しかもBand19なんて世界でドコモしか使っていません。なので、Band19をパスさせるってのは、どうせドコモで使われることがないんならできればサボりたいネタの一つなんですね。もちろん、知っている人は知っていると思いますが、Band5とBand19の両対応端末を作る場合の特例的な緩和措置があるので、規定そのものの厳しい基準を通さなきゃならないってほどでもないんですが、それでもめんどいものはめんどい、ってことです。iPhoneみたいに莫大な数が売れちゃう端末ともなると、それをサボれば1台3円のコストダウンだったとしても大変な利益寄与ですから、やっぱりそっちに向いちゃうんじゃないかと思います。

とかなんとかいう、非常に細かい話もあって、同じ800帯なのにサポートできてないなんて話もあるんですが、まぁこれもあと1年もすればデバイス価格がぐーんと下がってあっさりとサポートするようになると思います。今ははっきり言ってLTE対応デバイスは売り手市場で高止まりしてるんですよね。この辺が落ち着けば、たぶん。

さてもう一つ、バンド的には対応しているはずの2GHz帯で、なぜかドコモのLTEが使えない話なんですが、普通に考えれば、ドコモがiPhoneからの接続を弾いている、と言うことになるかと思います。めんどくさいですから。たとえば、単にXi端末でない端末IDからの接続はLTEからデタッチさせちゃうなんてのは簡単。ただ、iOSの新しい版だとつながるなんていうウワサもあるみたいですが、iOSのアップデートだけで治るのであれば、ドコモは弾いたりしてないけどiPhone側が対応してなかっただけ、と言うことも考えられます。

と言うことで、ドコモ網でのiPhone利用に関するお話でした。

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