スマホでなぜ通話やネットができるの？

スーちゃんスマートフォン（スマホ）を買ってもらった。友達と電話したり、インターネットを楽しんだりできるようになったよ。でもケーブルとかに何もつないでいないのに、どうして通信できるんだろう。

森羅万象博士よりスマホや携（けい）帯電話は、テレビやラジオの放送のように電波を使って情報を送っているんだ。家などに備えている固定電話では、通話などの電気信号をやりとりするために電話線をつないでいるけれど、その仕組みとは違（ちが）うんだ。

電波を使ってどうやってつながるのだろう。スマホの発信ボタンを押（お）すとすぐに相手につながるので、相手と直接つながっているように感じるかもしれない。でも、実は「基地局」という設備が電波を受け取っているんだ。

基地局は鉄塔（てっとう）やビルの上などに設置されていて、電波を受け取るアンテナと通信機器がある。基地局を中継（ちゅうけい）するのが「交換（こうかん）局」という設備だ。基地局と交換局は光ファイバーといったケーブルでつながっている。基地局は受け取った電波を光や電気の信号に変えて、ケーブルを通して交換局に送る。交換局は届けたい相手先の基地局を選んで信号を送る。この基地局で再び信号を電波にして、相手先のスマホと通話する仕組みだ。

基地局や交換局で中継するのは、電波が数キロメートル程度しか届（とど）かないからだよ。国内のほとんどの地域（ちいき）でスマホを使えるように、国内には基地局が120万以上設置されている。基地局や交換局はNTTドコモ、KDDI、ソフトバンクといった通信会社が別々に整備している。各社の交換局の一部はケーブルで互いに接続しているので、自分とは違う通信会社と契約（けいやく）している人とも通話できるんだ。

スマホではインターネットで動画をみたり、アプリを手に入れたりと色々なことができるね。スマホで通話するときも、インターネットを使うときも、基地局や交換局を通す仕組みには変わりないんだ。交換局は、個人や企業（きぎょう）のコンピューターをインターネットに接続できるようにする「プロバイダー」というインターネット接続事業者のネットワーク用コンピューター（サーバー）とケーブルでつながっている。これを通すことでインターネットを使えるんだ。

高速道路を走る自動車や新幹線などで移動中にスマホで通話やネットをすることもあるよね。1つの基地局で対応できる範囲（はんい）は数キロメートルだから、高速で移動している時は途切（とぎ）れそうな気がしないかな。移動中も通話を続けられるのは、その場その場に近い基地局を常に探（さが）して、切り替（か）える「ハンドオーバー」という機能を持つからだよ。

スマホから出る電波は複数の基地局で測っている。移動によってある基地局の受け取る電波が弱まり、他の基地局で受け取った方がいいとなると、瞬時（しゅんじ）に受け取る基地局を切り替えて、通話などが途切れないようにしているんだ。移動しながらの通信に適していることから「移動通信システム」や「モバイル通信」と呼ばれているよ。

今の携帯電話やスマホは「4G」という方式で通信をしている。方式の変更（へんこう）はほぼ10年ごとにあり、だんだんと多くの情報を早くやりとりできるようになり、できることが増えたんだ。

1980年代の最初の方式は、通話に限られていた。90年代には文字のメールを送れるようになった。2000年代には写真を送ったり、ホームページをみたりできるようになり、今の4Gで鮮明（せんめい）な動画を見られるようになったんだ。通話に比べて動画を見るのに必要なデータの量が多く、なめらかに送受信できなかったためだよ。

現在、4Gよりも通信速度が100倍速い「5G」という次世代方式の実用化に向けた準備が進んでいる。5Gでは、2時間の動画を3秒でスマホに入れられるといわれているんだ。

5Gはこれまでよりも、つなぐ機器や用途（ようと）が増えそうだ。4Gまでは主にスマホや携帯電話だったが、5Gでは自動車や工場の設備、町中にあふれるセンサーといった、あらゆるものがネットにつながる「IoT」に役立つと期待されている。通信の遅（おく）れがほとんどないため、自動運転や遠隔医療（えんかくいりょう）といったリアルタイムで通信しなければ困（こま）る分野にも広がりそうなんだ。

（NECに取材しました）

［日本経済新聞夕刊2019年3月9日付］