LTE-Advancedってのはどんなものでしょうか、と言う質問を結構たくさんいただいています。メールため込んでる間に。ゴメンネ。

まず、ミもフタもないことを書いちゃうと、LTE-Advancedってのは、ITU(国際電機通信連合)の作ってる「IMT-Advanced」の規定を満たせる能力を持ったLTEのことです。LTEとLTE-Advanecdは違う規格じゃないんですよ。基本的には同じもの。ただ、IMT-Advancedが必須としている通信速度とかの条件を満たすためだけにいくつか機能追加をしましたよ、と言うものです。

この辺、なんつーか、IMT-Advancedの勧告に含めてもらうために、とりあえず無理やりに高速化技術をぶち込んでみました的な突貫なし崩し的にできたのがLTE-AdvancedでありWiMAX2だったりする、と言う側面もあります。と言うこともあって、LTE-Advancedと言うのは、説明する必要もないほど極めてシンプルです。

すなわち、速度アップのためのいくつかの仕様をぶちこんだ3GPPのRelease10と言われる仕様、これ以降の仕様を採用したものがLTE-Advanced。つまり、そこで無理やりにぶち込まれた「速度アップのためのいくつかの仕様」ってのがそのままIMT-Advancedの核です。

で、速度アップのための新仕様ですが、突貫工事でぶち込んだと言う事情からも想像がつくと思いますが、簡単に言うと力技です。旧来のWCDMAからHSPA系へは一定の飛躍があり、たとえばGPRSからEDGE、cdmaOneからCDMA2000、PHSから高度化PHS、と言う様な例を並べても、同じ系統でも次世代へ向けて技術的な飛躍のギャップがあったものなのですが、LTEからLTE-Advancedはそうではありません。技術的なベースは全く変えず、単に処理パワーを増やしただけです。

その一つがキャリアアグリゲーション(CA)であり、MIMOの多重数倍増、と言うことになります。どちらも、「使う周波数を増やす」「送信するアンテナ本数を増やす」と言う力技での速度向上であり、仮に、使う周波数帯が増えず、物理的なアンテナ本数も増やせない、となれば、Release10以降の仕様であっても純粋な無線パフォーマンスはLTEと何ら変わりがありません。

CAは、キャリア=周波数をアグリゲート=結合する、と言う方式。隣同士くっついたキャリアをくっつける方式は、広いライセンスをもらえたとき用。離れたキャリアをくっつける方式もあって、これは、端末の中であっちとこっちの別々の周波数にあるLTEのキャリアを持ってきてくっつけて、一気に処理しちゃうというOFDMならではの力技。一方、MIMOは、従来4本までOKだったアンテナ数を8本に拡張して理論上倍速、と言う話。と言っても、現在は2本MIMOが一般的で、それより上を使っている例はほとんどないので、8本どころか4本が一般的になるのも相当先になるはずです。

で、現実問題としては、ライセンス周波数が急に倍になることは無いし、フィールドにばらまかれた物理的なアンテナ本数を一朝一夕で倍に増設するなんてこともできないし、端末の大きさの制約から受信アンテナをいきなり2倍・4倍に増やすなんてのも現実的ではありません。正直、当面はLTE-Advancedと言われていても張子の虎です。

まぁ、CA用のバンドも各社そろいつつあるようなので、HSDPAで15本のチャネルを束ねるようになったときとか、EVDOで3本のチャネルを束ねるようになったときとか、PHSのチャネルが4本束ねられた時とかのように、2つのLTEチャネルを束ねることによる増速、っていう感じでそのうち始まると思います。それが(一応)LTE-Advancedです。いま日本にあるライセンスバンドではIMT-Advancedの要求にはぜーんぜん届かないですけどね。

まぁだからと言って、LTE-Advancedが単に資源をぜいたくに使うだけのゴミ規格だなんて言うつもりはなくて、束ねることによる分割損の低減と言う効果もありますし、スピードアップのために入れた仕様以外にも、Release10以降にはいろんな効率アップのための機能が入っています。たとえば、隣同士で協調送信してセル同士がオーバーラップしているようなところの通信効率を上げたり、逆に隣同士が遠慮して送信を瞬間的に止め合うことでどちらかをしっかりつかめるようにする、なんていういろんなやり方が用意されていて、エリアの状況などなどにより使い分けできるようになっています。

と言うのがLTE-Advancedです。無線オタク的には実につまらない規格なので、あまり触れずにいました(そうなの！？)。と言ったところで。

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無線通信で、帯域幅と通信速度になぜ関係が出てくるのか、と言う点がいまいち理解できないです、と言うお便りをいただいたので、ちょっと大元のところから解説してみるという試み。うまくお伝えできないところが多くなりそうですが。

無線通信と言うのは、電波を使っているわけですが、電波は名前の通り「波」です。何が揺れているのかと言う話はとりあえず置いといて、その「揺れっぷり」が、周波数、帯域幅、などなどの指標で表されます。

周波数は、単純に「どのくらいの速さで揺れているか」です。1秒間に10回揺れていたら10Hz(ヘルツ)。1万回なら1万Hz。通常はk、M、Gなどの1000単位の接頭文字を使って、これを10kHzと書きます。携帯電話向けに良く使われているのは2GHzと言われるところなので、1秒間に20億回揺れている波、と言うことになります。

帯域幅と言うのは、その揺れの速さがどれくらい揺らいでいるか、と言う数字です(わかりにくいですね)。一つのアンテナから出ている電波が、ある時は9Hzで、ある時は11Hzで揺れていて、その幅の中で常に動いていてふらふらと落ち着かない、と言う状態は、「中心周波数10Hzを中心に2Hzの帯域幅を持っている」と言う様に表現されます。

ここまでが前置き。

さて、電波が揺れる、と言うのは、正確には「正弦波」のリズムで揺れています。三角関数のアレ。理論上の方程式を解くと、ちゃんと正弦波が出てくるんですね。なので、もしある電波が完璧に正弦波の波形を描いていたら、それはある周波数に完全に一致していて、周波数が揺らいでいない、と言うことになります。つまり、帯域幅がゼロ、と言う状態です。

次に、電波に情報を乗せる、と言うことを考えます。電波に情報を乗せる方法の原則は、「わざときれいな正弦波からずらす」と言うものです。正弦波の元の波形は理論的に求まるので、そのきれいな正弦波と、実際に受信した波形の差を調べることで、どんな情報を乗せたか、を求めることができます。これが無線通信の基本です。

さて一方、こうやってわざと「正弦波を汚す」ことで、電波の波の周波数が局所的に高速で変化していることになります。その変化の幅こそが「帯域幅」です。「正弦波を汚す」=「帯域幅を広げる」と言うことです。

で、乗せる情報の多さと正弦波の汚れ具合は、実はほぼ比例する、と言う簡単な関係にあります。正確には同じ汚し具合でも詰め込むビット数が異なるやり方があるのですが、実際には今実用化されている方式はビットの詰め込み具合は限界近くに来ているので、通信速度と汚れ具合がほぼ比例すると思ってよいです。

ってことで、「帯域幅を広げて高速通信を」と言っているのは、逆に、同じ電波にたくさん情報を乗せようとするとどうしても正弦波が汚れて帯域幅が広がらざるを得ない、と言う事情からなんですね。

ちなみに、単純に大量の情報を強引に乗せようとすると、データが壊れやすくなってしまいます。そこで、今主流のOFDMでは、仮想的に正弦波をたくさん作ってそこに比較的緩めに情報を乗せ、それを数学的にうまく束ねることでむちゃくちゃ広い帯域幅の通信が可能になっています。また、数学的処理に汎用性があるため、帯域幅をぐりぐり可変にできるという利点もあります。LTEでいろんな帯域幅のサービスがどんどん出てくるのはそういう理由です。

と言うことで、ざっくりと帯域幅と通信速度の関係と言うことでお送りしました。

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ノルウェーに本社を置くPC・スマートフォン向けブラウザ開発会社、Cpera社が、この秋にも新機軸のモバイル端末向けOSを開発することを発表しました。Cpera社の日本代理店であるCpera KKの代表取締役社長 西京 伝雪 (さいきょう つぐゆき)氏はこの新機軸OSについて、「スマートフォンの時代は終わり。スマートフォンの上を行くストロングフォンの誕生である」と発表会の冒頭に語りました。

ご存知の通り、Cpera社は長年にわたってブラウザ開発を進めており、ブラウザ技術に関しては世界でもトップクラスのノウハウを持っています。一方、NozillaなどライバルブラウザベンダがブラウザをベースとしたOSを相次いで発表し、Cperaからのモバイル端末向けOSが待望されていました。

Cperaの提供する新OSは、すべてのアーキテクチャを刷新し、これまで他のOSがサポートしていなかったさまざまなデバイスをサポートするようになっています。また、各デバイス間を自律行動するタスク(Hユニット)により効率的に管理が行われ、常に最適な状態にデバイスが保持されます。

国家機密にも類するレベルの非常に複雑で強力な連携システムを持ち、通常の通信のみならず、高度に暗号化された通信方式を世界中のどこでも利用可能になるというのもこのOSの売りです。

西京氏は、「とにかく、当社ブラウザがこれまでいただいていた『最強』と言う名を汚さぬことが第一でした。常に最強を目指す、強さを追求することが我々のOS開発のテーマでした。そのため、スマートフォンから一歩進んだ新しい概念として、ストロングフォンと言うコンセプトを打ち出しました。時代はスマートフォンからストロングフォンへ。これを合言葉に、世界で1億台の販売を目指しています」と述べています。

ストロングフォンが新たにサポートするデバイスとして、無線通信デバイスやGPS、表示デバイスはもちろん、無線を発射しその反射波で対象の場所を特定するリモートロケーションデバイスや、ごく小さな金属片を毎分数百回ほど高速で飛ばすことにより対象の形状を変化させるリモートリフォームデバイス、同様に、誘導装置を内蔵し後部より高温ガスを噴出することで自律的に飛び対象の形状を変化させるリモートリフォームデバイス、上の三つのリモートデバイスを搭載しさらにはHユニットを搭載することで視界の届かない遠隔に対しても同様の効果を投射可能なオートリモートデバイス、また、原子レベルの高速衝突現象により生み出されるエネルギーを直接電力として取り出すことで超長時間の稼働を可能とした次世代バッテリーと、回転小体によりバイブレーションを実現する手法をさらに進化させ、回転小体の先にスクリュー状の部品を取り付けることでデバイスそのものが前進・後退することが可能になる推進デバイスなど、従来のスマートフォンでは考えられなかったような画期的なデバイスを多数搭載可能となっています。

また、これらのデバイスを運用するうえで重要な役割を果たすHユニットは、自己学習機能を搭載し、さまざまな状況に対処できるよう、Hユニットそれぞれが役割に応じて成長するという画期的なユニットであり、それぞれが独立した処理能力を持っているため追加・削減が自由であり、なおかつ、定期的にストロングフォンの中の一角にある供給エリアで自律的にエネルギーを補充しその後、最大数日間は補充なしで自律行動できるというシステムとなっています。特にオートリモートデバイスの自律行動においてはHユニットが重要な役割を果たすため、オートリモートデバイスに搭載されるHユニットは学習状況が特に優れたものが自動的に選択されるようになっています(選択ポリシーの変更も可)。

発表会の中では実際のストロングフォンは見ることができませんでしたが、コンセプトモデルのパネルが展示されており、ストロングフォンの一端を垣間見ることが出来ました。

公開されたコンセプトモデルは、サイズが約300 x 65 x 40と言うコンパクトサイズで(単位はいずれもメートル)、中央部に操作パネルを搭載し、その周辺にさまざまなデバイスを搭載しています。特に目を引くのが、数多く搭載されたオートリモートデバイスと、自律タスクの数です。

「ここまでたくさん搭載する必要があるのか、と言う意見もあったが、まずはストロングフォンの『最強』の形を当社が示したかった。オートリモートデバイスはストロングフォンの『強さ』の核です。オートリモートデバイスが遠くの場所に対してリモートロケーション、リモートリフォームと言う機能を投射していく、それを通信リンクで本体と結び、時々刻々と変わる遠隔地の状況をリアルタイムに連携し、最大の効果を発揮する、それがストロングフォンの本来の形です。オートリモートデバイスを搭載しないことも可能ですが、それはあくまでサブの形としてとらえていただきたい。」

このコンセプトモデルそのものとは限りませんが、Cpera KK社は、秋にも国内でこのタイプのデバイスを発売したい、としています。国内販売目標数は20万台と控えめですが、ここまでの「強さ」を誇るストロングデバイス、販売数は目標を大きく上回ることは間違いなさそうです。

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