モバイル回線(4G・5G)— 電磁波で基地局へ

概要 — まず全体をつかむ

外出先でスマホがネットにつながるのは、モバイル回線(4G/5G) のおかげ。家のWi-Fiとは別のルートです。

詳細 — 1段階ずつ追う

これは何をする係?

スマホの電波が、街中に立つ基地局(※1 アンテナ)電磁波で届き、そこから通信会社の網(※2 キャリア網)を通って、インターネットへ出ます。

携帯基地局
基地局 — スマホの電波を受ける

大事なのは、家のルーターを一切通らないこと。家のWi-Fiとは独立した、もう1つの道です。

登場人物メモ:

  • ※1 基地局 — 街中に多数あるアンテナ。スマホの電波を受ける最初の窓口
  • ※2 キャリア網 — 通信会社(キャリア)の内部ネットワーク
この部分をもっと深く(中級

モバイル網は、大きく2つの部分で成り立ちます。

  • 無線アクセス網(RAN) — 端末と基地局の間の無線区間。電波(電磁波)でやり取り
  • コアネットワーク — 中核網。具体的には加入者認証(正規の契約か)・セッション確立(通信路の開設と維持)・課金(使った量の記録)・インターネットゲートウェイ(外の網への出口)を担う

登場人物メモ:

  • ※1 SIM — 加入者を識別・認証するための情報。加入者番号(IMSI)で「誰の契約か」を確かめる
  • ※2 セル — 1つの基地局がカバーする区画。面で覆うために多数配置

道のり(順番に)

  1. スマホが電波(電磁波) を出す
  2. 一番近い基地局が受け取る
  3. キャリア網を通ってまとめられる
  4. インターネットへ出て、相手のサーバへ
アニメーション『モバイル回線(端末→基地局→コア網)』を開く
📡 無線(電波)🔌 有線(光ファイバ)スマホ手元の端末基地局街中のアンテナコアネットワーク認証・課金・ゲートウェイインターネット相手のサーバへここだけ電波スマホと基地局の間だけ電波。基地局から先は光ファイバの有線でつながっている。
この部分をもっと深く(中級
  1. スマホが基地局と無線でつながる(SIMで加入者認証)
  2. 基地局からコアネットワーク
  3. コア網が経路や課金を管理し、インターネットへ橋渡し
  4. 移動時は近い基地局へハンドオーバー
アニメーション『セル間ハンドオーバー』を開く
セル間ハンドオーバー — 移動しても通信を切らさない電波の強さ基地局Aの電波基地局Bの電波切替点セルA(基地局A)セルB(基地局B)① Aと通信中② 引き継ぎ③ Bと通信中Aの電波が弱まる前に、Bへ通信を引き継ぐだから移動中でも通話やデータが途切れない(=ハンドオーバー)

移動しても切れない工夫

  • ハンドオーバー — 移動すると、より近い基地局へ自動で接続を引き継ぐ
  • セル(区画) — 街を基地局のカバー範囲で細かく区切り、面で覆う
  • 4Gと5G — 5Gはより高速・低遅延・多接続。用途が広がる

だから電車で移動しても、通信は途切れにくいのです。

この部分をもっと深く(中級
  • 4G(LTE) — 高速データ通信を一般化。動画視聴などが快適に
  • 5G — さらに高速・低遅延・多接続。IoTや高精細映像、産業用途へ
  • セル設計 — 電波の周波数が高いほど速いが届きにくく、基地局を密に置く
  • キャリアグレードNAT — 多数の加入者を、限られたグローバルIPで束ねる

⚠️ うまくいかないとき

  • 圏外 — 近くに基地局が無い、電波が届かない(山間部・地下)
  • 混雑 — イベント会場など、多くの人が同時に使うと遅くなる
  • 速度制限 — 使用量が上限を超えると、速度が絞られる
この部分をもっと深く(中級
  • 電波・遮蔽 — 周波数が高い5Gは、壁や距離に弱い面がある
  • 輻輳(混雑) — 同一セルに人が集中すると速度低下
  • ローミング — 海外では提携事業者の網を借りる(設定・料金に注意)

関連する知識

理解度チェック

そのまま解けます(成績は保存されません)。無料アカウントを作ると、学習の記録と進捗の山登りが始まります。

1. 移動中でも通信が途切れにくいのは、どんな仕組みのおかげ?

2. スマホのモバイル回線が、家のWi-Fiと決定的に違うのは?

3. 本文でいう「基地局」に最も近いのは?

4. 「キャリア網」の説明として正しいのは?

5. 4Gと比べた5Gの特徴として本文が挙げるのは?

6. 本文が「圏外」になる状況として挙げるのは?

7. スマホの電波を受け取る、街中に多数あるアンテナを何と呼ぶか答えてください。

8. 街を基地局のカバー範囲で細かく区切った、1つ1つの区画を何と呼ぶか答えてください。