ギガビットLTEへの旅

私たちはギガビット速度のモバイル ネットワークの主流の先端に立っていますが、ほんの 20 年前にはモバイル インターネットが存在しなかったと考えると、驚くべきことに驚かされます。当時は、ビジネス接続でさえ 100M ビット/秒を超える速度に達するという考えは夢物語のように思えましたが、ここでは、モバイル デバイスで 800M ビット/秒を超える速度を実現できるテクノロジーが登場しました。私たちはどうやってここまで、こんなに早く来たのでしょうか？

その答えを得るには、セルラー通信の歴史を遡り、ギガビット LTE への道を切り開いた革新的なテクノロジーに目を向ける必要があります。その過程で、ネットワーク、ハードウェア、ソフトウェアがどのように進化し、今日の私たちの生活や働き方を変革してきたのかを見ていきます。

最初のモバイル ネットワークは単一の地域または都市に限定されており、単純なアナログ無線技術に基づいており、トランシーバー自体が非常に大きいため、携帯用よりも車に搭載される可能性が高くなりました。これらの初期の携帯電話は全二重ですらなかった。ボタンを押しながら話すのは、一度に 1 人だけです。

控えめに言ってもプリミティブです。英国中央郵便局が 1959 年にマンチェスターに拠点を置いたサービスのような初期のネットワークは、チャネルごとに一度に 1 つの通話しか処理できませんでした。そのため、6 人が電話をかけたり受けたりする場合、7 人目はそのうちの 1 人が終了するまで待たなければなりませんでした。しかし、これらのアナログ システムは着実に開発され、より多くの通話を処理し、チャネルを自動的にプロビジョニングし、全二重通話をサポートできるようになりました。それでも、数百万のユーザーはおろか、数百のユーザーを処理できるネットワークはまったく非現実的であるように思えました。

06-自動車電話

この状況は、1979 年に最初に日本で、次にその 2 年後に北欧諸国でも携帯電話ネットワークが導入されたことで変わりました。携帯電話ネットワークは初期のコンピューター技術を利用して、ネットワークがカバーするエリアをセルに分割し、各セルに 1 ～ 3 台の固定送信機がサービスを提供しました。これには、通話が異なるセルで行われた場合に、複数の通話で同じ周波数を使用できるという利点がありました。移動を可能にするために、システムはそのセル内と隣接するセル内でチャネルを予約し、隣接するセル内の異なる通話間に干渉がないことも保証しました。

これらの初期の携帯電話ネットワークは、自動車電話や携帯電話の成長を可能にしましたが、大衆市場に普及するには十分ではありませんでした。さらに、さまざまなアナログ システムがさまざまな地域にわたって、また多くの場合は同じ地域内で動作していました。必要なのは、より大規模なユーザーベースからのより多くの問い合わせに対処する方法と、相互互換性を可能にする標準でした。どちらもGSMが付属していました。

1982 年、ヨーロッパ郵便電気通信管理局会議は、新しい全ヨーロッパのモバイル ネットワーク標準を定義するためのワーキング グループ、Groupe Speciale Mobile を設立しました。 GSM として知られるその結果、利用可能な無線帯域をデジタル伝送の手段として使用し、時分割多重 (TDM) と圧縮を組み込んで、最大 16 の異なる通話を単一の無線周波数に収めることができました。さらに、GSM は認証と暗号化を追加して、他のユーザーがあなたの通話を覗き見するのを防ぎます。古いアナログ技術に関する大きな懸念の 1 つです。

GSM は 1991 年にフィンランドで展開され、その 2 年も経たないうちに英国初のサービスである Mercury One2One、Vodafone、Orange が開始されました。 GSM には信号の途切れや受信範囲の狭さなど、初期の問題がありましたが、デジタルへの移行は別の影響を及ぼしました。音声トラフィックを伝送するネットワークは、他の種類のデータも伝送する可能性があります。 1995 年に、最初のモバイル FAX、データ、SMS メッセージング サービスが登場しました。 4 年後、ワイヤレス アプリケーション プロトコル (WAP) 標準に準拠した最初の電話機が登場し、モバイル デバイスでのシンプルなテキストベースの Web ブラウジングが可能になりました。

06-古い携帯電話

WAP を使用すると、ヘッドライン、株価、スポーツの結果をチェックしたり、電子メールを読んだり、その他の基本的なサービスをいくつか使用したりできます。ただし、その体験は興味深いものではありましたが、デスクトップまたはラップトップ PC 上の固定モデムを使用してオンラインに接続することに近いものではありませんでした。 GSM 速度は最高でもわずか 9.6K ビット/秒でしたが、主流のモバイルのテンキーパッドと低解像度のモノクロ ディスプレイでは、それ以上の高度なものを処理するのにまったく対応できませんでした。

速度の問題はすぐに解決されました。 2000 年には、最初の GPRS (General Packet Radio Service) ネットワークが登場し、より効率的なパケットでデータを転送し、最大 35 ～ 171K ビット/秒まで速度が向上しました。これに続いて、2003 年に EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) が登場しました。 GPRS への非常に迅速かつ簡単なアップグレードにより、転送速度が 120 ～ 384K ビット/秒まで向上しました。 GPRS と EDGE により、ネットワークはより洗練された、さらにはグラフィックスが豊富なコンテンツを伝送できるようになり、それに合わせてハンドセットもカラー スクリーン、内蔵カメラ、MMS メッセージング、基本的ながら実際に便利な Web ブラウザを備えて進化しました。

ただし、EDGE を使用しても、Web の能力を最大限に活用することはできませんでした。 2000 年代初頭までに、家庭向けの ADSL およびケーブル ブロードバンド ネットワークの成長によって、オンラインの世界は変化してきました。ユーザーはより豊かなブラウジング体験を求めていました。高解像度の写真をアップロードおよびダウンロードしたり、オンライン ゲームをプレイしたり、音楽やビデオをダウンロードしたりする機能。

幸いなことに、業界は一歩先を行っていました。世界的な電気通信団体の団体である第 3 世代パートナーシップ プロジェクト (3GPP) は、より高速なデータ レートを中核とした新しい第 3 世代モバイル ネットワークの準備を進めていました。携帯電話メーカー、プロセッサ メーカー、ネットワーク プロバイダーの協力を得て、Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) に基づく新しい標準を定義しました。 UMTS は、新しく利用可能になった周波数帯域と高速パケット アクセス (HSPA) テクノロジーを使用して、ダウンロードの速度を最大 14.4 メガビット/秒、アップロードの速度を 5.76 メガビット/秒に加速しました。 2010 年から 2012 年にかけての HSPA+ へのアップグレードにより、これらの最大速度はそれぞれ 42M ビット/秒と 22M ビット/秒に増加しました (ただし、実際の一般的な接続速度は大幅に低くなります)。

06-ギガビットLTE-01への旅

2003 年、最初の 3G スマートフォンが登場すると、皆は肩をすくめました。しかし、2007 年までにテクノロジーは成熟し、ネットワークのカバー範囲が拡大し、ネットワークは Samsung や HTC などの Android デバイスを含む新種のスマートフォンに対応できるようになりました。これらのデバイスは、外出先での通信、エンターテイメント、コマースを強化するデータ豊富なアプリとストリーミング サービスを備え、外出先での本格的な Web エクスペリエンスを提供するように構築されています。それはまさに 3G ネットワークが実現できることです。

3G は高速でしたが、ユーザーはより高速なものを求めていました。音楽ストリーミング サービス、ビデオ ストリーミング サービス、クラウド ベースのアプリとストレージの登場により、すぐにさらに高速なネットワークに対するプレッシャーが生じました。 HSPA+ の中間地点で十分だという人もいますが、新しい時代に向けてモバイル ネットワークを再定義するには真の 4G テクノロジーが必要でした。

ここには複数の候補者がいました。米国では、Intel、Nokia、Google、Sprint、Comcast などが WiMAX を推進しました。WiMAX は、スマートフォンだけでなくタブレットやラップトップ コンピュータを対象として、30 マイルの範囲にわたって高速マルチメディア対応接続を可能にするように設計されたワイヤレス ブロードバンド規格です。 。しかし、世界中の電気通信団体のグループである 3GPP は、Long Term Evolution (LTE) として知られる既存の GSM/UMTS テクノロジーの進化を提案しました。

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LTE は、新しい信号処理技術と変調を使用して、新たに利用可能な周波数帯域でより多くの帯域幅を提供し、遅延を削減するように設計されており、トラフィックを優先するサービス品質 (QoS) 機能により、ダウンロード速度は最大 100 メガビット/秒になります。さまざまな理由から、LTE は WiMax を追い越し、4G モバイル ネットワークの主要な標準になりました。実際には、一般的な現実の速度は 20 メガビット/秒のマークに近くなりますが、後継規格である LTE Advanced によって改善され、現実のダウンロード速度は 40 メガビット/秒を超えます。それでも、ローエンドのファイバー ブロードバンド速度と重複する部分があり、HD ビデオ ストリーミングやクラウド コンピューティングに十分な帯域幅があります。

それは速いですが、未来はさらに速いようです。世界をリードするモバイル ネットワークは、すでに自社のインフラストラクチャ全体にギガビット LTE テクノロジーを展開しており、Snapdragon ギガビット LTE モデムを統合する Qualcomm® Snapdragon™ 835 モバイル プラットフォームをベースにしたデバイスに対応する準備が整っています。これにより、スマートフォンは 1G ビット/秒のピーク速度で接続できるようになり、実際の速度が常にそれに一致するとは限らないとしても、確実にそれに近づくことになります。これは、新世代のモバイル デバイスやアプリケーションに供給するのに十分な速度であるだけでなく、ギガビット LTE が家庭用ブロードバンド接続を置き換えるのに十分な速度でもあります。 20 年間で、モバイル ネットワークの速度は 9.6K ビット/秒から 1,000,000K ビット/秒以上に増加しましたが、まだ始まったばかりです。クアルコムが接続テクノロジーを提供することで、超高速、シームレス、ワイヤレスのネットワーキングがすぐそこまで来ています。

クアルコムがギガビット LTE 革命をどのように推進しているかをご覧ください。