基地局
基地局（きちきょく、BS:Base Station）とは、無線局の種別の一つである。
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[編集] 概要
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定義
総務省令 電波法施行規則（以下、「施行規則」と略す。）第4条第1項第6号に「陸上移動局と通信（陸上移動中継局の中継によるものを含む。）を行うため陸上に開設する移動しない無線局（陸上移動中継局を除く。）をいう」と定義されている。
実際
警察無線、消防無線、市町村防災行政無線、鉄道無線、タクシー無線など陸上の業務無線及び電気通信事業者の移動体通信のほとんどの親局が該当する。
事業者によっては、固定通信や海上・航空通信との接続の為、固定局や携帯基地局と併設されるものもある。 なお、携帯基地局とは、船舶・航空機へ持ち運んで運用する携帯局の親局であり海事・航空関係の事業者に免許されるもので、基地局とは別のものであり携帯電話とも関係ない。
用途としては、局数の推移に見るとおり電気通信事業用が大多数を占めるが、そのほとんどが携帯電話・PHS事業に関するものであり特定無線局として包括免許される。 局数については、特定無線局の無線局免許状に記載される指定局数は最大開設局数である。すなわちすべてが稼動しているとは限らない。 また、空中線電力10mW以下のPHSの基地局および5GHz帯無線アクセスシステムの基地局は登録局であり無線局登録状には記載されない。
操作にあたっては、無線設備を操作できる資格の無線従事者の配置（管理するという意味であり、常駐するという意味ではない。）を要する。 相手方となる陸上移動局については、施行規則第33条に無線従事者を要しない「簡易な操作」として、陸上移動局が同条第7項(2)に「無線設備の外部の転換装置で電波の質に影響を及ぼさないものの技術操作で他の無線局の無線従事者に管理されるもの」として定められており、無線従事者は不要である。
| 年度 | 平成13年度末 | 平成14年度末 | 平成15年度末 | 平成16年度末 | 平成17年度末 |
| 局数 | 793,784 | 759,605 | 738,368 | 667,521 | 621,470 |
| 上記中、電気通信事業用 | 735,232 | 701,090 | 680,224 | 609,069 | 562,872 |
| 年度 | 平成18年度末 | 平成19年度末 | 平成20年度末 | 平成21年度末 | 平成22年度末 |
| 局数 | 616,377 | 626,244 | 405,491 | 412,674 | 536,930 |
| 上記中、電気通信事業用 | 558,126 | 567,904 | 347,246 | 354,746 | 477,980 |
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免許局と登録局は合算されている。 |
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沿革
1950年（昭和25年） 施行規則制定時に「陸上移動局と通信を行うため陸上に開設する移動しない無線局をいう」と定義された。
1982年（昭和57年） 定義が現行のものとなった。
1997年（平成9年） 特定無線局が制度化され、携帯電話・PHS関係の基地局は包括免許の対象となった。
2004年（平成16年） 免許申請時に記入する基地局の種別コードが、無線局免許手続規則に基づく告示 [1] によりFBとされた。
2005年（平成17年） 空中線電力10mW以下のPHSの基地局は登録局とされた。
2008年（平成20年） 5GHz帯無線アクセスシステムの基地局は登録局とされた。
[編集] 構成
移動中の無線機（端末）との通信をする送信機と受信機およびアンテナを有する。
[編集] 携帯電話・PHSの基地局
概要
基地局は端末との間で無線通信を行う一方、電話網の末端となり、端末との間の通話・通信を電話網との間で中継する役割を持つ。 基地局間は有線（光ファイバー、ISDN等）または無線で形成されている。 PHSの基地局は特にCS(Cell Station)と呼称する場合もある。
郊外や地方では高さ数十mの鉄塔を建設して、アンテナなどの無線設備を取り付けて使用することが多い。また、都市圏ではビルやマンション等の屋上などを借りてアンテナを設置することも多い。他に、かつての出資関係から出資元の施設などを借用する場合も多く、NTTドコモは、電話局などNTT関連の施設内にある中継アンテナ鉄塔にも設置されており、auは、旧セルラーの出資元であったKDDI（旧DDI）の中継アンテナ鉄塔や、旧IDOに出資していた東京電力やトヨタ自動車関連の施設、ソフトバンクモバイル（旧ボーダフォン）は、かつて（旧デジタルホン→Jフォン時代）の出資元であったJR関係の施設に設置されていることが多い。PHSは、ビル等の屋上や、電柱等の上部（旧アステルは電力会社の電柱、NTTドコモはNTT電話線の電柱または公衆電話ボックス、ウィルコム（旧DDIポケット）は独立電柱）上に設置される。また、開始当初から主な地下鉄駅や地下街構内に基地局が設置されている。
携帯電話では、アンテナほか装置設備全体（カバーエリア）が大型になりがちであり、広めの敷地・用地、および多額の建設費用を必要とするが、PHSでは、アンテナ・装置（カバーエリア）とも小型であり、設置費用も少なくて済む。このため、携帯電話では、郊外や地方を中心に、一つの鉄塔に複数社（例・au＋ソフトバンク）の基地局が設置されている場合も少なくない。地方の僻地などで、基地局建設に際して自治体や移動通信基盤整備協会による公的補助を受けた場合には、NTTドコモ＋au＋ソフトバンク（＋ツーカー）の3（4）系統が一つの鉄塔に存在することもある。一方で、PHSでは、スキー場などにスポット的な利用可能なエリアが存在する。また、PHSでは1995年の開始当初から行われていた地下鉄駅や地下街への展開も、携帯では費用などの問題から、2003年頃にようやく開始された状態である。
災害・停電時など電源に異常が発生した場合に備えて、携帯電話はほぼ全てに、PHSは一部に、バックアップ用のバッテリー設備を備え、非常時の通話・通信の確保を図っている。もっとも、大容量のバッテリーを備えていると言われる携帯電話の基地局でも、新潟県中越地震や福岡県西方沖地震のような大きな地震災害等においては、次のような原因その他により、正常な通話・通信が出来なくなる事態が発生した（し得る）。
- 過度のトラフィック集中による輻輳を避けるため、リアルタイム性が要求される音声通話などは規制されやすく、基地局1局につき接続可能な移動局は携帯電話は20局程度、PHSは3～14局程度となる。一方メールやインターネットのようなリアルタイム性を要求されない通信の規制は緩い。
- 基地局から交換機施設までの通信回線（専用線）の切断
- 電力等の復旧や、電力車（補充充電を実施する）の手配が出来ない、または遅れた場合など、一日程度でバッテリーは空になる・自家発電用の燃料を使い果たす
なお、災害時に限らず、過度のトラフィック集中による輻輳は、イベント会場周辺で数万～10万人以上の多数の人出がある大規模なイベントなどの開催の際に問題になることが多い。（「コミックマーケット」、花火大会、初詣、成人式、野球場、競馬場、サッカー場など）人出が予想される競馬場やスポーツ競技場周辺では、それなりに容量を強化させてあるが、年に数回しか人出のないイベント会場周辺では、容量が追いついていないことが多い。特に「コミックマーケット」開催時には各キャリアの移動基地局車が会場の東京国際展示場周辺に出動しているが、これでも来場者のトラフィックにはまったく追いつけずに音声通話も3G通信も使えないことも多いようで、現地スタッフが使用自粛を呼びかけている。2000年代末から始まったスマートフォンの普及加速で元々のトラフィックが急激に増大していることや、無線LANを介しての通信オフロードが可能になったこともあり、2011年末開催のC81ではKDDIとソフトバンクが其々のキャリア系無線LANスポットの設置に関する告知を行なっている他、KDDIは東展示場内へのアクセスポイントの臨時設置を実施した[2][3]。他に、新年を迎えた元日午前0時頃を中心とした時間帯の発信規制が、毎年のように繰り返されている。
[編集] セル方式
設置につき「セル方式（cellular communication system）」が採られている場合、電波が届く範囲（通信可能な範囲）を「セル」（cell, cellular :細胞）と言う。携帯電話に関する普通名詞や固有名詞に使われている「セルラー」も同義である。
セル方式とは、無線周波数帯域を効率良く利用するため（周波数利用効率の向上のため）、基地局を多数設置して、電波の到達範囲を一定エリアに留めて、同じ周波数帯域をできるだけ再利用しようとする方式である。
セルの配置の仕方をセル設計という。携帯電話のセル設計については、正六角形（ハニカム）による配置が一般的である。ただし、これはあくまで設計上の話であって、電波は建造物や地形の影響を大きく受けるため、実際は正六角形から大きくひずみ、非常に複雑なセル形状となる。セルの一部がちぎれて隣接セルの中に入り込むことさえある。また、基地局の設置場所の関係から、正六角形を規則正しく並べた配置になるように置局することは難しい。さらに、不感地帯や高トラフィック解消の為に、新たな基地局を既存のセル配置の中に割り込ませることもある。このように、実際のセル配置は、正六角形配置とはほど遠いものとなっている。
セルの大きさは、携帯電話においては数百m～数km（「マクロセル」と呼ばれる）が一般的である。比較的大きなセルを取る場合「大ゾーン」、比較的小さなセルの場合は「小ゾーン」と呼ばれる。大ゾーンは人口密度が低い平野部に適用される。小ゾーンは人口密度が高い都市部に適用される。大都市の駅前や繁華街ではセルを重複（オーバーレイ）させることも行われている。また、日本に多い山間の集落は地形の制約から小ゾーンとなることが多い。
また、指向性アンテナを使って、正六角形によるセルを角度で等分割する構成を「セクタ構成」と呼ぶ。セルを3または6分割する3セクタ構成、6セクタ構成などが一般的である。
PHSにおいては、セルの大きさは数十～数百m程度の「マイクロセル」となる。街路に沿って地上高を低く取り、小出力の基地局を多数設置する方式（「ストリートセル方式」、低トラフィック型）と、マンションや自立柱などの比較的高い地上高を取り、PHSとしては高出力の基地局（および高感度のアンテナ）を用いて少数設置する方式（高トラフィック型）がある。
PHSではセル毎に周波数の異なる多数の通信チャンネルを採用できる。そのため、一部のPHS事業者では、セル毎に動的に通信チャンネルを割り当てるシステム（DCA:Dynamic Cell Assign）を採用しており、自動自律分散的にセル設計が行われる。
実際の事業者においては、これらの方式を各種組み合わせて採用した方式が採られている事が多い。
参考文献：[4]
[編集] 事業者別特徴
[編集] NTTドコモ携帯電話
[編集] FOMA（W-CDMA）
FOMA（W-CDMA）の基地局はPDC基地局に併設されていることが多い。そのため、基地局配置はFOMAに適したものにはなっていないが、最近[いつ?]はFOMA専用の新設局も大幅に増加しており、movaではカバーされていない場所でも、利用できる場所も増えてきている。movaの利用者減少によりFOMAプラスエリアと呼ばれる800MHz帯の基地局が近年大幅に増え、現在では、FOMAプラスエリアの基地局だけでも、movaやauの基地局数を上回っている。山間部に於いては、山頂や尾根に置局されることはまれで、山の中腹や単に道路沿いに置局されるため、基地局のカバーエリアが狭く、数が多い割には不感地帯が見受けられたが、プラスエリアの基地局の増加により改善されている。
セクタ構成は、平野部は6セクタと3セクタが入り交じっている。山間部は1セクタである。平野部は送信ダイバーシティもおこなっており、6セクタの場合は送信機が12台あることになる。
アンテナは、アンテナ本体とアンテナ制御装置が別体になっているため、無数の同軸ケーブルがアンテナから飛び出しているのが特徴である。
[編集] mova（PDC）
mova（PDC）は1993年のサービス開始で歴史も長く、全国に多数存在するNTT関連の電話局や中継所などの施設への設置が先行し、さらに単独基地局の整備も進められていたため、基地局配置の完成度は高い。
1.5GHz（中央・東海の「シティフォン」、関西の「シティオ」）は東京周辺ではそれなりに密度はあるものの、他地域では極端に密度が粗く使いにくい状態であった。2004年の新規受付終了後も504iシリーズ以降の自動1.5GHz対応機の音声通話用に使われるようになり逼迫する800MHz帯の輻輳対策に使用された。
[編集] au（KDDI／沖縄セルラー電話）
auはcdmaOneの開始当初、関東地方・東海地方・甲信地方はIDO（日本移動通信株式会社）、それ以外は、セルラー（DDIセルラーグループ）のサービスであったため、auに統合された今でも、基地局は大きく異なっている。
[編集] 旧IDOエリア
1999年のサービス開始であり歴史が古いため、基地局配置の完成度は概ね高い。かつてのIDOの主な出資元がトヨタ自動車や東京電力であったため、トヨタや東電関係の施設から設置が進められた。
山間部に於いては、山頂や尾根への置局と、山の中腹や道路沿いへの置局の組み合わせで、基地局が少ない割にはエリアが広い。しかしながら、圏外の場所も少なくはないので、さらなる、新局の設置が期待される。
セクタ構成は、3セクタが基本で山間部は1～2セクタである。
アンテナは、アンテナ制御装置と一体になっている上、偏波ダイバーシティ方式により、アンテナの本数が少なくて済むため、スマートであるのが特徴である。
[編集] 旧DDIセルラーエリア
1998年のサービス開始であり歴史が古いため、基地局配置の完成度は概ね高い。
セクタ構成は、6セクタが基本で、一部3セクタもある。山間部は1～2セクタである。都市部に限らず、人口密度の少ない地域に於いても平野部は6セクタであり、その代わり、セル半径を大きくしている。そのため、かなり離れたセル同士の干渉が発生することがある。
アンテナは、アンテナ制御装置と一体になっているが、セクタ数が多い上、スペースダイバーシティ方式であるため、アンテナの本数が多い（6セクタの場合は12本）のが特徴である。北海道に於いては、旧IDOエリアと同じ基地局等が見られる。
[編集] 沖縄セルラーエリア
[編集] ソフトバンクモバイル
[編集] 旧デジタルホンエリア（2G）
旧デジタルホン当初の親会社であった日本テレコム（現・ソフトバンクテレコム）が、JR系であったため、駅などJR関連の施設を使って基地局が整備された。携帯電話では最後発（2006年時点）であり、密度が粗いために不感地帯が多く、郊外や地方の整備に当たって、他社基地局に相乗りしてアンテナを設置していることも多い。
[編集] 旧デジタルツーカーエリア（2G）
資本構成から、初期段階では駅などJR関連の施設や日産自動車関連の施設を使って基地局が整備された可能性が高い。旧デジタルホンとツーカーの双方のローミングの受け皿でもあることから、両キャリアに対応した設備を有している。後の基地局では旧ツーカーと資本系列が同じ旧DDIセルラーの基地に相乗りした可能性もあるが詳細は不明。
[編集] ソフトバンクモバイルエリア（旧ボーダフォン）（2Gと3G）
ソフトバンクモバイルの3G（W-CDMA）は、FOMA同様に既存PDC基地局に設置されているが、後発ゆえのハンディキャップか密度は粗く、加入者が伸び悩んでいる一因となっていた。打開策として2006年度の設備投資（通期）は大幅に増額されて前年比66.8％増となる約4,000億円を投資[5]してNEC製の小型基地局設備の拡充がおこなわれた[6][7]。2010年3月28日、孫社長自身が基地局倍増計画を発表した[8]。
2Gは2010年3月31日をもって廃止された。
[編集] ツーカー
ツーカー（KDDI）は旧デジタルホンとともに携帯電話では最後発（2006年時点）であり、当初の出資元が日産自動車と旧DDI（関西は除く）のため、DDIの無線通信アンテナや日産関連の施設に併設されたものが多い。密度が粗いために不感地帯が多く、郊外や地方の整備に当たって、他社基地局に相乗りしてアンテナを設置していることも多い。KDDIへの吸収直前まで基地局の増設が行われていた。サービス終了にともない、今後は鉄塔等がUQコミュニケーションズの Mobile WiMAX用、およびauのLTE用として利用される。
[編集] ウィルコム（旧DDIポケット）
ウィルコムの基地局はビル・マンション屋上や自立柱に高出力(500mW)の基地局(CS)を配置するパターン（高トラフィック型）が殆どであり、小出力・小型のCSは輻輳緩和用や、構内・屋内など補完的である。一つの基地局で半径500m以内のユーザーをカバーできる。DCAを最大限活用して、徹底して高トラフィック型CSによりエリアの穴を潰す方策を採り続けているため、中心街・市街地においては高トラフィック型にしては置局の密度が高い。エレメントが白く上向きの4本である事が特徴。
なお、CSにリモートアップデート可能なファームウェアを当初より採用していた事により、エアーエッジ等の新型サービスにも柔軟に対処可能となった。また、アンテナエレメントの改良により高感度タイプや、高指向性タイプもあり、干渉抑制のためのアダプティブアレイ技術の採用、辺縁部には無線エントランス回線の採用など、PHS事業者としては意欲的な技術採用およびエリア展開を行っている。ウィルコムに移行した頃から、W-OAM対応と目される8エレメントの新型基地局を、都市エリアを中心に順次配置していっている。
[編集] ドコモPHS（NTTドコモPHS、旧NTTパーソナル）
ドコモPHSのサービス開始当初はアステルと同様に、小型・小出力（主に20mW）のCSをNTTの公衆電話や電柱に配置するストリートセル型であった。変わったところではコカ・コーラの自動販売機に組み込まれたものもあった（遠隔監視用としてISDN回線につながっていたため）。後に、ウィルコム（当時はDDIポケット）と同様に高出力型のCSをビル・マンション屋上に配置している高トラフィック型を、並行して採用した。高トラフィック型は中心街・市街地においてもセル半径を元にした単純なセル配置であったためか、ウィルコムに比較してエリア内の穴（不感地点）が多いとされた。高出力型はエレメントが黒く上と下向きにそれぞれ4本の計8本である事が特徴。2008年1月7日24時を以ってサービスを終了。
[編集] アステルグループ
アステルの基地局は主に電柱に小型・小出力（主に20mW）のCSを配置するストリートセル型であった。高出力型のCSもあるが少数である。なお、2006年12月20日をもって、アステルグループの音声PHSサービスは全て終了している。
[編集] 基地局の画像
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NTTドコモ携帯電話の基地局（2003年12月23日撮影）
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NTTドコモ携帯電話の基地局根元にある無線装置の建家（2003年12月23日撮影）
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ツーカー by KDDI携帯電話の基地局（2009年3月16日撮影、停波後。）
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ウィルコムPHSの基地局（2003年12月23日撮影）
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ウィルコムPHS高度化対応アンテナ基地局（2007年3月11日撮影）
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ウィルコムPHS高度化対応アンテナ・W-OAM対応と目される8エレメントアンテナ基地局（2004年11月13日撮影）
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NTTドコモPHSの基地局（2003年12月23日撮影）
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アステル東京の基地局跡（2006年 7月10日撮影、停波後。）
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大型ソーラーパネルによって稼動している山頂の基地局（八甲田 2007/10/05）
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au by KDDIのCDMA基地局、千葉県内（2008年8月24日撮影）
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送電鉄塔に設置されたNTTドコモ携帯電話の基地局（2010年11月12日撮影）
[編集] 基地局建設への反対運動
近年、特に大型である携帯電話の基地局を事業者が新たに建設しようとする際に、周辺住民などから景観の問題や健康への影響があるとした主旨の反対運動が各地で起こっている。健康への影響に関する事項については、電磁波、電磁波過敏症の項を参照のこと。
[編集] 基地局愛好家
基地局を嫌う者がいれば、好む者もいる。単に好奇心から、基地局（携帯電話やPHSのものであることが多い。）に足を運んで写真を撮ったり、基地局の場所を記した地図を作ったりする。基地局の座標を取り合う携帯電話やPHSを使ったゲーム（位置ゲーなど）も存在する。
[編集] 参考文献
- 官報
- 通信白書
[編集] 脚注
- ^ 平成16年総務省告示第859号 無線局免許手続規則別表第2号第１等の規定に基づく無線局免許申請書等に添付する無線局事項書及び工事設計書の各欄に記載するためのコード（無線局の目的コード及び通信事項コードを除く。）の別表第1号 無線局の種別コード（総務省電波利用ホームページ 総務省電波関係法令集）
- ^ もっとつながるauへ - au C81特設ページ
- ^ 東京ビッグサイト周辺でのWi-Fiスポットについて - ソフトバンク特設ページ
- ^ ビジネスモバイル:セルラーホンの「セル」とは何か？ITmedia
- ^ MRRでエムレポートの「基地局関連メーカ各社の動向－2006年度上期－」を販売開始 CNET
- ^ ソフトバンクモバイル、3Gサービスエリアの拡大に活用しているNECの新製品 ソフトバンク ビジネス+IT
- ^ ソフトバンク向け・3G携帯電話基地局「NEC・シーメンス製」基地局システム「RS381，RS880シリーズ」日経BP
- ^ 新製品あり、ミニライブありで沸いたソフトバンクオープンDAYケータイWatch
