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携帯基地局について

携帯基地局について

こちらのページは、基地局についての記事となります(当社バディネットは移動体通信業者より携帯基地局の業務を請け負っております)。

携帯基地局とは

今の時代、インターネットで調べると情報は山ほど出てきますが、改めて携帯基地局とは何ぞや?と言ったことを考えてみることにしました。

みんなに頼られる存在、Wikipediaで調べてみると、定義や、概要等難しい内容がずらりと書かれていますが、一言で表すと携帯電話の電波を送受信するアンテナや無線機が置いてある場所のことです。

この基地局は携帯端末(今だとスマートフォン/スマホですね)の電波を受信し、別の基地局から別の端末へ送信、またはインターネットへ接続といった流れを作っています。(詳しくは同ページの通話の仕組みにて)

基地局のアンテナは高いところが好き

基地局のアンテナですが、基本的には高いところへ設置されます。電波を飛ばしたい方向(狙いたいエリア)に対して遮るものがないようにするためです。また、高い場所からなら電波が遠くまで届くので、基地局の設置場所を選定する際は高いビル屋上などが選ばれます。地方へ行くとなかなか高いビルなどは少なくなってくるので鉄塔を建てたりしてアンテナを高い場所へ設置しています。もし、アンテナを見たい場合はビルやマンションの屋上などを見てみると結構発見できます。

セルとは

基地局には電波の届く範囲があり、この範囲は「セル」と呼ばれています。このセルの外では電波が届かないので、端末では「圏外」になってしまいますが、当然それでは困るので、新しいセルを増やすために基地局を新たに建てていきます。

エリアカバーが出来ていない箇所に新たにアンテナを取り付けるということは「全部カバー出来たらもういらないじゃない。」と考える方もいるかもしれません。しかし、実際は送受信している電波には、反射/透過(跳ね返りや、突き抜けること)、回析(回り込む)、干渉(電波同士で強め合ったり打ち消す)など特性があり、なかなかの曲者です。この特性により、周囲の状況の変化にも影響されてしまいます。簡単な例を説明してみましょう。

■CASE1「基地局を建てていたビルが取り壊された」
「単純に近くに建てればいいじゃん」と思う方もいるかもしれませんが、もともと基地局が建てられていた場所がそのエリアをカバーするために適した位置だったので別の場所だと同じようなカバーはなかなか実現できません。そのため、新しい場所へ基地局を移した結果、カバーできなくなった範囲が出来てしまったりすることがあります。

■CASE2「基地局の周辺で環境変化があった」
電波の曲者っぷりを思い出してください。反射/透過、回析、干渉でしたね。これにより周囲の環境変化、例えば「基地局を設置しているビルの周りに高層ビルが建った」などの影響でカバーしている場所の電波状況が悪くなる場所が発生したりすることがあります。極端ともいえる解説ですが、理解としてはまずはこの考え方で問題ないかと思います。

それにしても、こういった環境の変化により移動体通信業者は新しい基地局設置位置を選定したり、ポイントでカバーするシステムを考えたりとかなり大変そうですね・・・。

通話の仕組み

さて、基地局について簡単に説明してきましたが、スマホなどの携帯端末で通話をするときにどのような仕組みで通話が成り立っているのかを見ていきましょう。

「AさんがスマホでBさんへ電話をした場合」
この場合、発信元のAさんのスマホから発信された電波を近くの基地局が受信します、その受信した電波を受信する側にいるBさんの近くにある基地局から電波をBさんへ送信。このような流れで音声データをやり取りして通話が成り立っています。

さて、この原理で言うと基地局と基地局は直接やり取りしている風に感じてしまいますが、実際は間に一つ中継点を挟んでいます。その中継点は交換局と呼ばれています。

交換局は基地局をまとめるリーダー的な役割

基地局と交換局は主に光ケーブルで繋がっていて、基地局が受信した電波は信号へ変換され交換局へ届けられます。そして交換局から別の基地局へ信号が届いた後、基地局で電波へ変換されて端末へ届くことになります。
最初に出した例に合わせると

・Aさん⇒基地局A(信号へ変換)⇒交換局⇒基地局B(電波へ変換)⇒Bさん
このような感じとなります。

基地局と端末は無線で繋がり、その先は有線で繋がっています。この仕組みにより電波出力を小さくすることができたため、私たちが何気なく使っている携帯電話は現在の携帯できる大きさに出来たようです。この仕組みを考えた人は偉大ですね!