【電気通信基礎】有限資源の無線をどう生かすか【初心者向け？】
この記事は以下のカレンダー12月19日の記事です
はじめに
どうも。 無線担当 部長の青木です。
今回も無線についての記事を書こうと思います。
今回は、無線の基礎知識的な何かを書きます。
１．無線の使用事例
皆様はいつも無線を使っていると思います。
これらは全部無線技術を使って通信しています。
２．無線が使用されている機材や種類について
こちらの表を見ていただいたら分かる通り、
世の中のあらゆるものが無線を利用しています。
３．そもそも無線とは
電磁波です。
ここを見ればそれとなーくわかります。
光だったり、レントゲンだったり、様々です。
４．無線の特徴
無線は波です
タイミングよくぶつかると消滅します。
ですので、タイミングが重要なんです
５．無線のタイミングの話
普通の波
普通より早い波
タイミングがずれた波です。
これを正式には周波数とよんでいます
1Hz（ヘルツ） ＝ 1秒間に1回の波
10Hz（ヘルツ） ＝ 1秒間に10回の波
同じ周波数同士はぶつかります。
特定の周波数を監視することで、特定の波を読み取ることが出来ます。
ただし、倍数や約数の波は読み取りにくくなります。
ですので、
同じ周波数や倍数、約数の電波同士は近くで使用するには、工夫しないといけません。
６．日本の電波の使用状況
同じ周波数同士は使用できないので、国で使用できる周波数帯が決められています。
総務省のポームページに記載しているので、見てみると面白いかもしれません。
周辺で一つの周波数を使用してデータや音声、映像のやり取りを行っています
７．スマートフォンの通信方法
複数の基地局が、ある一定の範囲をカバーして電波を飛ばしています。
（黄色の円の範囲）
基本的にそのどれか一つの基地局とスマートフォンが通信を行っています。※MIMOなどを除く
ある基地局と通信中、移動して別の基地局に移ったとしてもそのまま利用することが出来る機能を ローミング と言います。
８．スマートフォンが通信できる電波の範囲
総務省のホームページより、だいたいこのあたりの周波数が携帯電話として設定されています。
総務省 電波利用ホームページ | 使用状況の詳細（平成29年6月現在）
各キャリアで使用できる周波数帯が決まっています。
これは、キャリアが総務省に申請して取得していますが、一度取得されると電波の干渉が起こるので、なるべくかぶらないようにしなければいけません。
ここで疑問点
皆さんが持っているスマートフォンは電波を利用して基地局と通信を行っています。
大阪駅を例に挙げますと、１日の利用客数
2016年（平成28年）で 431,543人です。
1人1台スマートフォンを持っているとしたらとてつもない数字ですね。この数の電波が飛んでいるという事になります。
しかし、波のタイミングをずらすだけでは到底足りません。絶対に電波が重なって（干渉して）しまいます。
どうやって通信しているのでしょうか？
９．スマートフォン通信の工夫
同じ周波数では、同時に複数台交信できないので、順番に接続するなどして接続しています。
その為、単純に速度がどんどんと落ちていきます。
接続するスマートフォンが多ければ多いほど、周波数帯は混み合ってきます。
周波数帯が混み合ってくると、送れるデータがどんどん少なくなっていくので、通信速度が遅くなります。
１０．キャリア別シェア率
多ければ多いほど、遅くなる。
ということですので、人口密度が高い都会だとNTTドコモが不利になりますね。。。
こういった事を知ると、 田舎ではドコモ。都会ではそれ以外が得意になると言う結果になります。
単に速度が早いと言うのは、実測値ではなく理想値でしかなく、
人口密度や密集地をしっかり把握しておかないと、実測値は限りなく理想には届きません。
１１．有限資源の無線
これまでを見てみると分かるように、
無線は接続端末を増やせば増やすほど混み合って速度が低下、干渉してデータの欠損などが多くなります。
ですので、有線を減らして全て無線にしよう！
と言うのは、接続端末数と範囲をしっかりと計算しないといけません。
上手く使うためには、ポイントが有ります。
- むやみやたらに無線端末を増やさない
- 電波干渉さえ防げば無線を活用できる
- しっかりと必要な範囲分だけに電波を絞る（範囲を狭めるほど接続端末が減るため）
などなど。
これらをしっかりと管理することで、大量の端末をさばくことが可能なのでは無いでしょうか。
１２．まとめ
無線というのは、有線で言うハブと同じく、同じ線上を複数の端末が接続するとコリジョンを起こします。
コリジョンを解消する機能はありますが、基本的には順番に接続する方式になりますので、その分速度は落ちます。
無線は有限資源なので、しっかりと判断して使用しましょう！
ではでは。 今回はめっちゃ長い記事になってしまいましたね。
もうしわけ〜
