スペクトラムバンドとはどのようなものですか？

無線通信は、数十年前から私たちの日常生活の基本となっている。携帯電話であれ、テレビであれ、無線インターネットであれ、通信インフラは電磁波（スペクトラムとも呼ばれる）によって支えられている。この記事では、周波数帯域の意義、周波数帯域干渉の意味、そして5G革命における周波数帯域の影響について見ていこう。

スペクトラムバンドとは？

機器が信号を発信するとき、周波数帯の中の特定の周波数の電磁波を発信します。この信号は、同じ周波数にチューニングされた別の機器で受信することができ、2つの機器間の通信が可能になります。通信に特定の周波数帯域を利用できるため、機器が組織的に動作し、異なる種類の通信間の干渉のリスクを低減することができます。

プロジェクト、インフラ、目標、ニーズに基づいて、良好な通信を行うためには、周波数帯域を熟考して選択することが不可欠です。実際、通信の種類によって必要とされる帯域幅が異なるため、周波数帯も異なります。例えば、周波数帯域が高いほど帯域幅が広く、より多くのデータを伝送できるため、5Gモバイルネットワークのような高速データ伝送に適しています。一方、低い周波数帯域は、より広い距離をカバーできるため、テレビ放送や長距離通信に適しています。

どの周波数帯も誰でも使えるのか？

いいえ、周波数帯は免許制と非免許制の2種類に分類されます。

ライセンススペクトラムバンド

ライセンスされた周波数帯は、特定の目的のために特定のユーザーまたは組織に排他的に割り当てられた周波数範囲です。ユーザーまたは組織は、指定された期間、周波数帯を使用するライセンスを与えられ、規制当局が設定した規制を遵守しなければなりません。最も一般的なライセンス周波数帯には、セルラー（700MHzおよび800MHz）、PCS（1.9GHz）、AWS（1.7/2.1GHz）、BRS/EBS（2.5GHz）などがある。ライセンスされた周波数帯の利点は以下の通りです。

• 信頼性と一貫性を確保。ライセンスされた周波数帯域は、専用の帯域幅を提供するため、ユーザーにとって一貫した信頼性の高い通信を保証します。
• 高品質なサービスを提供します。周波数帯域を独占的に使用することで、ユーザーに高品質のサービスを提供することができます。
• 優先的にアクセスできる。免許を受けた周波数帯は、周波数が不足した場合、優先的にアクセスすることができます。

しかし、ライセンスされたスペクトルバンドは、非常に広いエリアではコストがかかることがあります。規制当局が周波数帯の使用権を競売にかけるため、周波数帯のライセンスを取得するのは高額になる可能性があります。一度ライセンスを取得すると、ユーザーは周波数帯の使用目的を変更することができません。

例えば、狭い地域をカバーするために、フランスの規制協会（ARCEP）は、法律に記載されているさまざまな変数に依存する合理的な料金を要求します。

ノンライセンススペクトラムバンド

免許不要の周波数帯とは、免許を必要とせずに誰でも使用できる周波数帯のことである。最も一般的な免許不要の周波数帯には、次のようなものがある：ISM（産業・科学・医療）バンド（900 MHz、2.4 GHz、5 GHz）、免許不要のU-NII（国家情報基盤）バンド（5 GHz）、SRD（近距離無線）バンド（433 MHz）、CBRS（市民ブロードバンド無線サービス - 3,5 GHz）。

ノンライセンス周波数帯は、ノンライセンス周波数帯の使用に伴うコストがないため、費用対効果が高く、低コストの通信ソリューションとして魅力的な選択肢となります。免許不要の周波数帯は、さまざまな用途に使用できるため、柔軟な利用が可能です。

しかし、免許不要の周波数帯は他のユーザーと共有するため、干渉のリスクや信頼性の低下につながり、専用の帯域を提供しないため、サービス品質のばらつきにつながる。

スペクトラムの干渉にどう対処するか

スペクトラム干渉とは、同じ周波数帯や隣接する周波数帯に他の信号が存在するために、特定の周波数帯の通信が劣化したり中断したりすることを指します。干渉は、他の通信機器、電子機器、太陽フレアのような自然発生現象など、さまざまなソースから発生する可能性があります。

干渉は、特定の周波数帯域の通信品質に大きな影響を与えることがあります。例えば、通信信号が弱い場合、干渉信号によって信号が強められ、信号品質が低下し、通信の信頼性が低下することがあります。場合によっては、干渉によって信号が完全に失われ、通信が不可能になることもあります。干渉を緩和するために、以下のようないくつかの技術を使用することができます。

• 周波数割り当て。通信の種類によって異なる周波数帯を割り当てることで、信号間の干渉のリスクを低減することができます。
• 周波数の再利用。特定の地域で周波数帯を再利用することで、信号間の干渉のリスクを低減することができる。
• 電力制御を行います。通信機器の送信電力を制限することで、他の信号と干渉するリスクを低減することができます。
• 指向性アンテナです。指向性アンテナを使用すると、信号の伝送を特定の方向に向けることで、干渉のリスクを低減することができます。
• プライベートネットワークプライベートネットワークを導入することで、プライベートネットワークのユーザーだけが使用できるため、干渉を回避する最も効率的な方法です。

周波数帯域の再割り当てはどうする？

周波数帯の再配分とは、新しい技術や新たな規制により、周波数帯の割り当てが時間の経過とともに変更されることを指します。このような変更は、増大する周波数資源の需要に対応し、新しい技術に追加の帯域幅を提供し、既存のシステムの効率を向上させるために必要である。

時間の経過とともに、技術の進歩により、追加の帯域幅を必要とする新しい通信システムが開発されました。例えば、5Gネットワークの展開は、追加の周波数資源に対する大きな需要を生み出し、この新しい技術に対応するために周波数割り当ての変更につながりました。

規制は、周波数帯域の再割り当てにおいても役割を果たす。規制当局は、これまで制限されていた周波数帯域を一般向けに開放したり、特定の目的のために追加の帯域を割り当てたり、新たな規制要件を満たすために特定の周波数帯域の割り当てを変更したりすることを決定することがあります。

最近の周波数帯の再配分の一例として、米国ではCバンド（3.7～4.2GHz）（CBRS -Citizens Broadband Radio Service）が5G用に開放されたことが挙げられる。連邦通信委員会（FCC）は、大量の帯域幅を必要とする5Gネットワークの展開をサポートするために、モバイル業界が使用するこの周波数帯を割り当てた。

5G革命は新技術の成長を大きく後押しし、周波数帯に多大な影響を及ぼしています。スペクトラム帯は、機器間の効果的な通信を可能にするために不可欠です。その特徴を最大限に生かすためには、周波数帯の割り当て、周波数干渉、周波数再割り当てを理解することが重要です。