モバイル回線(4G・5G)— 電磁波で基地局へ

上級の解説は準備中のため、上級の内容を表示しています。

概要 — まず全体をつかむ

中級では無線アクセス網とコア網を見ました。上級では、5Gの構成と無線の作り込みへ。

詳細 — 1段階ずつ追う

5Gの構成

モバイル網は「無線アクセス(RAN)」と「コア」に分かれ、5Gでは大きく進化しました。

  • NSA/SA — 4G設備を使う非独立型と、5G単独型
  • gNB(5G基地局)+5GC(5Gコア) — 制御とデータの分離、クラウドネイティブ化
  • ネットワークスライシング — 用途別に仮想網を切り分け、品質を保証

通信の流れ(詳細)

  1. 端末が gNB と無線接続(ビームフォーミング/MIMO
  2. SIM/eSIM による加入者認証(AKA)
  3. 5GC がセッション確立・経路・課金を管理
  4. データ網(インターネット)へ橋渡し
  5. 移動時はハンドオーバーで近い基地局へ

無線と基盤の工夫

  • 周波数 — Sub-6(届きやすい)とミリ波(高速だが遮蔽に弱い)
  • MEC(エッジ) — コアの手前で処理し、低遅延を実現
  • VoLTE/IMS — 音声もデータ網の上で
  • CGNAT — 多数の加入者を限られたグローバルIPで束ねる

⚠️ モバイル特有の難所

  • ミリ波の遮蔽 — 壁・体・雨で急に弱まる。基地局を密に
  • 輻輳 — 人が集中するセルで速度低下
  • ローミング/課金 — 海外は提携網、料金と設定に注意
  • CGNAT越え — 外から直接つなぐP2Pが難しい
  • 電池消費 — 電波が弱いほど送信出力が上がり消耗

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. 5Gで、用途ごとに1つの物理網を仮想的に分けて品質を保証する仕組みは?

2. 複数アンテナで電波を特定方向へ集中させ、届きにくさを補う技術は?

3. 5GのNSA(非独立型)とSA(独立型)の違いとして正しいのは?

4. 本文が挙げる5Gの周波数帯の性質として正しいのは?

5. 低遅延を実現するため、コアの手前で処理を行う仕組みを本文は何と呼ぶ?

6. モバイル網でCGNATが使われることによる通信上の難所として、本文が挙げるのは?

7. 5Gの基地局を表す略号を答えてください。

8. 音声通話をデータ網(IPネットワーク)の上で扱う仕組みを、略称で答えてください。