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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auの3Gのハイスピードモード、チャネルを同時に三つ使うやつですね、あれについて、実際に、容量を拡張する効果があるのかあるいは無駄遣いする方向なのかについて知りたい、と言うお便りをいただきました。

というかこれに限らず、要するに「束ねる方向」の方式一般について、それは容量拡張の効果があるのかないのか?というのは気になる話です。と言うことで、考察してみたいと思います。

たとえば、1つのチャネルを三つ束ねる方式があった場合で考えてみます。この方式導入前は、一つの端末は一つのチャネルしか使えません。それぞれの端末がそれぞれいろんな理由で三つのうちの一つのチャネルを選んでそこで通信をします。それと同時に、一つのチャネルの中で複数の端末が通信していますから、そのチャネルの中のリソースの割り振りも同時にしているイメージです。

全部の端末がランダム的に一つのチャネルを選ぶのなら問題ないですし、通常、基地局側もそのように制御するようになっています。しかし、いろんな偶然が重なると、これがすごく偏ることがあり得ます。たとえば、たまたまチャネル1番を使う端末ばかりが、高トラフィックの通信をしちゃった、みたいな場合。

そういった偶然は、おそらく常に起こっていて、基地局はそれをいちいち手続きをして平準化する（空いている別のチャネルに遷移させる）、と言う作業をしているはずです。これは、チャネルの中でリソース割り振りを切り替える処理よりもはるかに長い時間がかかる手続きです。

では、束ねる方式の導入後。端末は、三つが束ねられた一つのチャネルとしての大チャネルが割り当てられます。こうすればもちろん通信速度は向上します。一方、すべての端末がこの大チャネルを割り当てられることになるので、一つの大チャネルの中に従来の3倍の端末が入ってしまうことになります。

しかし、たとえばある端末に大チャネルのリソースを割り当てると、その割り当てられた時には、その端末は従来の三つのチャネルを同時に全く平均化された負荷で使うことになります。これは、他の端末がその大チャネルを使う時も同じです。つまり、基地局が従来通りのリソースの割当・切替をしているだけで、三つのチャネルには完全に均等な負荷がかかることになります。元々やりたかった「通信チャネルごとの偏りをなくしたい」と言う目的を完璧に達成できるわけです。

と言うことで、従来生じていたような、チャネル間の負荷の偏りが原因の非効率が防がれる分、束ねる系の方式は確実に通信効率を向上させる効果があります。HSDPAやLTEなんてのも言ってみればこの方向の方式。HSDPAでは細切れのコードを一括割当することでコード間の負荷・電力の非平衡を防ぐわけですし、LTEもサブキャリアやアンテナポートなどいろんなリソースを「束ねる」方向で効率を上げているわけです。

ただし。一つだけ、束ねる方式が効率を落とす可能性があって。リソースの割り当て（スケジューリング）の周期次第では、効率が悪くなる可能性があります。もちろんLTEやらHSPDAやらマルチキャリアEVDOなんてのは数ミリ秒単位で割り当てができるのでこんな問題は起こらないんですが、たとえば、一度リソースを割り当てられたら次のリソース切替指示は10秒後、なんていう方式だと、10秒間は保持してしまいます。もしこれで束ねる方式をやると、束ねた分速度は速いので送受信はすぐに終わってしまうのに、そのあと10秒までは保持してしまうわけで、一つの割り当てリソースの中でデータ送受信に使っていない無駄時間が極端に増えてしまうことになります。こんな方式は多分ほとんどないと思うのですが、ウィルコムの4x/8xパケット方式がちょっとこれに近い動きをしているっぽい感じです（詳細不明ですが）。

ということで、束ねる方式は容量無駄食いではなく、負荷の偏りを防いで効率化することができる方式でした、と言うことで。でわ。

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Bluetoothで採用されたAFHという干渉回避技術について、「2.4Gを使う無線仕様は基本的に干渉を避けるように作られてると思ってたんですがAFH採用前はどうして大丈夫だったんでしょうか」と言うようなご質問をいただきました。またまた専門外(←ていうか専門ってどこだよ)のお話ですが、分かる範囲とあとはほぼ妄想で。

まず、前にもちょっと書いた話。2.4Gとかのいわゆる「ISMバンド」についての簡単なおさらい。ISMバンドってのは、何かの装置や工程や実験や治療法などでどうしても不要電波をばらまかざるを得ないような用途向けのバンド、ってのが出自。たとえば電子レンジ。家庭用電子レンジでも出力が1000Wとかあるわけですが、これは、無線の世界の電波強度であるμW～mWと言う単位から比べると百万倍です。携帯電話の基地局でさえせいぜい10Wの桁、大きなものでもせいぜい30W程度と言うことを考えると、1000Wがいかに巨大な電力か、と言うのがお分かりになると思います。

ここまで巨大な電力なので、いくらしっかりしたシールドをしても、当然漏れまくります。こういった、「アホみたいに巨大な電力の電磁波を使いたいけど漏れちゃうのが困るよね」と言ういろんな用途向けに、「じゃぁ、この辺なら漏らしまくってもいいですよ」と国際的に指定したのが、ISMバンドです。

そんなわけで、ISMバンドを使う通信機器については、「時々すごい干渉が入るけど我慢してね」と言うのが唯一の公式要求。なので、2.4G機器は、基本的に「干渉を避けなければいけない」とか「他の機器に干渉を与えないように気を付けなければいけない」と言う厳しい決まりはありません(帯域外発射は別問題として)。

ってことで、通信が途切れたりしてもいいのなら、別に干渉回避の仕組みなんてそもそも不要なんですね。後は、いろんな方式が独自に自助努力として「ヘンな干渉を受けても品質が落ちにくい技術」を磨きまくっているわけです。

で、Bluetooth。AFHはまさにそういう「干渉を受けても品質が落ちにくくなる技術」の一つ。Bluetoothが使っている基本方式は周波数ホッピング(Frequency Hopping; FH)。送信される信号を乗せる周波数を超高速で変化させる方式。帯域の中で信号ある位置がランダムにぴょんぴょんと跳ね回る様を「ホッピング」と言っていますが、その超高速でホッピングする「擬似ランダム位置」については別の方法であらかじめ送信側と受信側で示し合わせてあるため、その位置をお互いに知っている送受信機同士だけがお互いに通信できる、と言う暗号方式的な側面もあります。

AFHは、これの頭にAdaptive(適応)と言う接頭辞が付きます。何をするか、と言うと、その「擬似ランダム位置」にもう一つ手を加えて、干渉が入っている場合に、その干渉がある位置にホッピングしない(しにくい)ように制御する技術です。と言うことは、干渉のある位置にホッピングしてしまったために干渉によって潰される、ということがなくなるということです。

もちろん、干渉位置にホッピングしなくなるということは「選択できるホッピング位置の選択肢」が減るわけで、他のBluetoothとの相互干渉除去や暗号的な側面は理屈上は弱るわけですが、まぁ実際はこんな程度の弱体化が問題になることはあり得ないでしょうね。

じゃぁそもそもそれ以前はなぜ大丈夫だったのか。と言うと、これはもう、「FHの仕組み上」としか言いようがありません。FHは信号があちこちに跳ね回っていますから、たとえばある場所に強い干渉が入っていたとしても、信号がそこに当たる確率は非常に低く、連続で当たる確率はほぼゼロです。で、たいていの無線方式は、信号が長い時間連続で潰されでもしない限り、自力である程度まで信号を復元できるように作ってあります。要するに、FHであれば、狭い干渉波には割かし強かったということなんですね。

で、ほどほどに広い干渉波が入ってきてもほどほどに大丈夫なようになったのがAFHと言うわけです。干渉のある一帯を避けるという能動的な動作をするようになるわけで。ただ、帯域全体を完璧に叩き潰すような超広帯域干渉となると、さしものAFHでも回避することはできません。要するに干渉に対する耐性の程度問題、と言ってしまうこともできます。

と言うことで、Bluetoothで採用されたAFHについてのお話でした。でわ。

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10月に入ってからtwitterでのつぶやきが停まっていました。昨日気が付きました。

twitter側で何か仕様変更があったっぽいけど突き止めるのも面倒なのでスクリプト丸々書き直しました。

今日以降は多分大丈夫です。

あと、ついでにtwitterの状況を見てみたら、「@メッセージ」をたくさんいただいていて、放置状態になっていました。すみません。

ただ、基本的にはtwitterの@メッセージには返信はしません。自動つぶやき専用アカウントです。直接のメッセージをご希望の方は、メールフォームをご利用ください。

それでは今後ともよろしくです。

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