FUJITSU. 62, 4, p. 461-467 （07, 2011） 461

あ ら ま し

日欧米中韓の標準化団体が1998年に開始した3GPP（3rd Generation Partnership Project）は2008年12月にRelease 8と呼ばれる仕様書セットを公開した。Release 8ではLTE（Long Term Evolution）が仕様化され，無線ネットワークとコアネットワークの新しいアーキテクチャ（EPS：Evolved Packet System）も公開された。LTEはパケット通信のみをサポートし，より柔軟な周波数利用を実現することで，より高速・広帯域通信を

可能としている。しかし近年のスマートフォンなどの新しい端末の増加によりネットワー

クが処理するデータ量が大きく増加し，システム容量の更なる拡大が必要となってきた。

これら新しい課題に対応するため，HetNetなどの標準化活動が3GPPを中心として開始されている。本稿では，次世代の移動通信システムに対するこれらの標準化動向と，富

士通の標準活動への貢献を説明する。

Abstract

In 1998, standards bodies in Japan, Europe, North America, China and South Korea created the 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Version 8 (called Release 8) of 3GPP was released in December 2008 as a set of specifications. This release formally specified Long Term Evolution (LTE), and also presented to the public new architecture for wireless networks and core networks, known as the Evolved Packet System (EPS). LTE supports packet communication services only and has a higher spectrum efficiency; thus, it has simpler architecture, higher data rates and ultra-low latency. However, the amount of data that networks have to cope with has increased in recent years with the increasing adoption of new devices such as smartphones, and it has become necessary to further expand system capacity. To find solutions to issues such as these, standardization activities including HetNet and centering on 3GPP have begun. This paper describes the future direction of these standardization activities for next-generation mobile communication systems, and the way Fujitsu’s standardization activities are helping in this area.

● 野田昭繁

次世代モバイルネットワークの標準化動向

Overview of Standardization of Next-Generation Mobile Systems

FUJITSU. 62, 4 （07, 2011）462

次世代モバイルネットワークの標準化動向

ETSI，米国のT1（現ATIS），韓国のTTAにより立ち上げられたパートナシッププロジェクトで，後に中国のCWTS（現CCSA）が加わり現在の形になった（図-1）。当初W-CDMAとGSMネットワークをベースとしたコアネットワークを基本とした第3世代移動通信システムの標準仕様の検討・開発を作業対象としていたが，その後GSMをベースとした高速データ通信技術であるEDGE（Enhanced Data GSM Environment）に関する標準仕様も作業対象としている。また2008年にリリースされたRelease 8と呼ばれる仕様書セットではLTE（Long Term Evolution）とEPS（Evolved Packet System）に関する標準仕様を作業対象として追加している。

3GPPは第3世代移動通信システムで利用される標準仕様の検討と仕様書の策定のみ行っている。3GPPで策定された標準仕様書は3GPPのパートナメンバ（OP：Organizational Partnerと呼ばれる）である六つの地域標準化団体により各国，各地域の標準として発行される。また，国際標準とするために各OPが協力してITU（International Telecommunication Union）に3GPP仕様を提案し，ITUが国際勧告として発行するよう活動している。

ま　え　が　き

第3世代移動通信システムはアナログをベースとした第1世代，デジタル技術を導入した第2世代を経て，より高速通信を世界中で利用可能とするため開発が進められてきた。日欧米中韓の標準化団体は，当初から世界中の移動通信事業者，通信ベンダが利用できる標準システムとして，IMT-2000と名付けられた第3世代移動通信システムの開発を目指して3GPP（3rd Generation Partnership Project）を立ち上げた。富士通は当初からこの3GPPに参加し，W-CDMA，HSPA，LTE/SAEなど第3世代移動通信の標準化活動に積極的に貢献してきた。本稿では，3GPPを中心とした第3世代移動通信システムの標準化活動について述べる。

3GPP

3 G P Pは，U T R A（U n i v e r s a l M o b i l e Telecommunication System Terrestrial Radio Access）とGSM（Global System for Mobile Communications）をベースとしたコアネットワークを基本として第3世代向けの標準仕様を検討・開発するために，1998年日本のTTC，ARIB，欧州の

ま　え　が　き

3GPP

ITU（International Telecommunication Union）

ARIB TTCATIS CCSA ETSI TTA

Individual Members

技術提案

技術仕様開発

資金，運営サポート 開発技術仕様書

地域標準化団体（Organizational Partners）

ARIB： Association of Radio Industries and BusinessesATIS： European Telecommunications Standards InstituteCCSA： China Communications Standards Association

ETSI： European Telecommunications Standards InstituteTTA： Telecommunications Technology Association of KoreaTTC： Telecommunication Technology Committee

地域標準として仕様移転

勧告提案

図-1　標準化機関の相互関係Fig.1-Relationship between standardization organizations.

FUJITSU. 62, 4 （07, 2011） 463

次世代モバイルネットワークの標準化動向

LTEとその他無線アクセスとの比較を表-1に示す。

図-4で示すように第1世代（アナログ）から第2世代（デジタル）に技術が変わったとき，周波数効率は約10倍近く向上した。しかし第3世代（W-CDMA）の周波数効率は第2世代の約4倍，HSPA+（Enhanced High Speed Packet Access）の周波数効率は第3世代（W-CDMA）の約2倍と減少し，LTEの周波数効率はHSPA+と比べてやや向上する程度になってきている。このことから高速・広帯域化の実現への流れは今後とも変わらないものの，周波数の利用効率の面から見ると今後の飛躍的向上を実現することは困難になりつつある（図-4）。このため3GPPでは，HetNetと呼ばれるMacro/

Micro/Pico/Femtoなどの様々なサイズのセルを階層化し，システム全体の容量を向上させる方式を検討している。HetNetの概念図を図-5に示す。

HetNetの実現には従来と異なるセル選択方式，干渉制御，ハンドオーバを含むモビリティ制御

3GPPの組織構成

3GPPは大きく分けて四つの仕様開発グループ（TSG：Technical Specifi cation Group）から構成され，それぞれTSG-RAN，TSG-GERAN，TSG-CT，TSG-SAと呼ばれている。各TSGはその配下にいくつかの作業部会WG（Working Group）が設置され，より詳細な仕様検討・開発は主にこれらWGで行われている。

3GPPの組織構成を図-2に示す。

移動通信システム標準化動向

移動通信システムは従来より高速・広帯域を目指してきた。第2世代では数10 kbpsであった通信速度は10年で飛躍的に向上し，2008年に標準仕様が規定されたLTEでは300 Mbps，さらに2011年に規定されたLTE-Advancedでは最大1 Gbpsとなっている。図-3は第2世代（GSM）からLTE-Advancedまでの無線技術と伝送速度の進化を示している。

3GPPの組織構成

移動通信システム標準化動向

3GPP PCGProject Co-ordination Group

Chairman：WEIGEL，Walter（ETSI）Vice-Chairman：SHIGETA，Noriyuki（TTC）

Vice-Chairman：CHATTERJEE，Asok（ATSI）CHIN，Byoung-Moon（TTA）

TSG-GERANGSM EDGE/ Radio Access Network

TSG-RANRadio Access Network

TSG-SAServices and Systems Aspects

TSG-CTCore Network & Terminals

GERAN WG1（Radio Aspects）

GERAN WG2（Protocol Aspects）

GERAN WG3（Terminal Testing）

RAN WG1（Radio Layer 1 spec）

RAN WG2（Radio Layer 2 spec）

RAN WG3 （lub spec，lur spec，lu spec

UTRAN O&M requirements）

RAN WG4（Radio PerformanceProtocol aspects）

RAN WG5（Mobile Terminal）

SA WG1（Services）

SA WG2（Architecture）

SA WG3（Security）

SA WG4（Codec）

SA WG5（Telecom Management）

CT WG1（MM/CC/SM（lu））

CT WG3（Interworking

with external networks）

CT WG4（MAP/GTP/BCH/SS）

CT WG6（Smart Card Application

Aspects）

図-2　3GPP組織構成Fig.2-3GPP organization chart.

FUJITSU. 62, 4 （07, 2011）464

次世代モバイルネットワークの標準化動向

machine通信や複数のユーザ間でカレンダー情報や電話番号などの様々な加入者情報の同期を図るSyncサービスなどの新しいトラフィックがより大きなデータ通信負荷を移動通信システムにかけることが予想されている。これら大量データ通信に対応するためのトラフィックオフロードに関する新たな標準仕様開発が進められている。

3GPPでの標準化ロードマップを図-6に示す。

の見直しと新たな標準仕様の開発が必要である。Release 11（2012年9月機能凍結予定）を含めて今後の大きな標準化課題と言える。スループットの向上と同様に新しい標準仕様開発の方向にデータオフロードが挙げられる。ここ数年にデータ通信の定額制の導入とスマートフォンの増加により大量データ通信が移動通信システムへ大きな負荷となっている。またMachine-to-

10 k

100 k

1 M

10 M

100 M

通信速度（

bps）

22.8 k

384 k

2 M

14.4 M

80 M*1

*1：64QAM＋2x2MIMO＋Multi carrier*2：64QAM＋2x2MIMO*3：100 MHz ch*4：20 MHz ch

42 M*2

300 M

1 G1 G*3

GSM EDGE W-CDMA HSPA LTE LTE-Advanced

1998 ～2001 ～2003 ～2009 ～2012

200 M*4

（年）

Non-3GPP RATs

図-3　無線技術と通信速度の進化Fig.3-Evolution of radio access technologies and throughput.

表-1　無線方式の比較W-CDMA（3G） HSDPA/HSUPA（3.5G） 3G LTE（3.9G） LTE-Advanced（4G）

無線方式 DL：CDMAUL：CDMA

DL：CDMAUL：CDMA

DL：OFDMAUL：SC-FDMA

DL：OFDM（？）UL：（？）

周波数帯域幅 5 MHz 5 MHz 20 MHz ～ 100 MHz

変調方式 HPSK，QPSK HPSK，QPSK，16QAM QPSK，16QAM，64QAMなど

QPSK，16QAM，64QAMなど

最大データレート DL：384 kbpsUL：64 kbps

DL：14.4 MbpsUL：5.7 Mbps

DL：300 MbpsUL：75 Mbps

DL：1 GbpsUL：75 Mbps

特　徴 回線交換サービスに適応 パケットデータ通信速度の向上

データレートとLatencyの劇的向上

データレートとモビリティの更なる向上

DL： Down Link（基地局→携帯電話）UL： Up Link（携帯電話→基地局）HSDPA： High Speed Downlink Packet Access CDMA：Code Division Multiple AccessHSUPA： High Speed Uplink Packet Access OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplex

FUJITSU. 62, 4 （07, 2011） 465

次世代モバイルネットワークの標準化動向

化が必要となる。すなわちLTE市場の立上げ，活性化につながる標準化活動を進めていく必要がある。このためには単に基地局ベンダ，ネットワークベンダだけでなく端末に搭載するチップ開発ベンダ，サービスプロバイダ，コンテンツプロバイダなどのLTE市場の主要プレーヤが利用しやすい

エコシステムとしてのLTE

LTEの標準化活動は単にLTEの技術要件，プロトコル仕様を検討開発するだけではない。

LTEを通信事業者が導入し，ユーザに受け入れられるためには様々なビジネスセグメントの活性

エコシステムとしてのLTE

1994 ‘97 ‘00 ‘03 ‘06 ‘09 ‘12

2x

4x

8x

6x

10x

2G（GSM）vs 1G（アナログ）

3G（W-CDMA）vs 2G

LTE vs HSPA+

HSPA+ vs 3G

（年）

Macro

MicroFemto

Pico Relay

Femto

固定網

インターネット

固定アクセスライン（FTTx）

DAS：Distributed Antenna System

Femto Access Point（Base Station）

Pico Cell Base Station Relay Base Station

Micro

Pico

Femto

固定網-モバイルインターワーキング

モバイルコアネットワーク

モバイルバックホール

Relay Backhaul

図-4　周波数利用効率の改善Fig.4-Improvements in spectral effi ciency.

図-5　HetNet概念図Fig.5-Heterogeneous network utilizing mix of macro, pico, femto and relay base stations.

FUJITSU. 62, 4 （07, 2011）466

次世代モバイルネットワークの標準化動向

だけでなくサービス，アプリケーションといった分野のベンダの標準化活動が今後重要になっていくことを示している。

標準仕様の開発が必要となる。とくに図-7におけるBusiness and general consumer marketの立上がりが必要である。このことはLTEの標準化が単にインフラストラクチャベンダやデバイスベンダ

LTE-AdvancedSON（Self-Organizing

Network）Energy Saving

ManagementNetwork Selection for non-

3GPPLTE+Machine type

Communication

20084Q

Stage 3 機能凍結

Rel-8

1Q 2Q 3Q 4Q 1Q

20092Q 3Q 4Q

20101Q 2Q 3Q 4Q

2011 2012

Stage 1 機能凍結

Rel-9

Stage 2 機能凍結

Stage 3 機能凍結 Rel-10機能凍結

Rel-10

（e）Home Node-BeMBMSMSR（Multi Standard Radio）EPS（LTE/EPC）enhancementsLIPARel-8 Stabilization

EPS（LTE/EPC）Common IMSeCallETWS（Earthquake and

Tsunami Warning System）Home（e）NodeBIMS Centralized Services

Rel-11

2012年9月Rel-11機能凍結

LTE-AdvancedMTC（Machine-Type Communications）トラフィック増大に対応するためのトラフィックオフロードHeterogeneous Network（HetNet），

H（e）NodeB MobilityEnd-to-end QoS/QoEInteworking between 3GPP and data

application provider（Mobile Cloud），IP-PBX，Broadband Fixed NW，Local Network，etc.

図-6　標準化ロードマップFig.6-3GPP release plan.

Standard bodies

Regulatror

Indutry bodies

Enabler group

User device vendors

Chipset manufactures

Infrastructure suppliers

Test equipment manufactures

Service content providers

Appl’s software developers

Rich voice VoIP CS support Enterprise VPN

Media access and internet TV

Vertical-specific applications

Broadcast mobile TV

Home/consumer electronics

Gaming Internet-based applications

Improved mobile broadband

Transport and logistics

Complements existing services

Machine to machine apps

（Mobile）Operators

Momentum group Business and general consumer market

E

図-7　LTEエコシステムFig.7-LTE ecosystem.

FUJITSU. 62, 4 （07, 2011） 467

次世代モバイルネットワークの標準化動向

仕様を規定する3GPPやIETF，IEEE，TMForumなど，開発された製品が標準仕様に準拠しているかを試験するWAC，GCF，LTSIなど認証団体・活動などとの連携が必要である。富士通は無線・ネットワークビジネス部門（ネットワークビジネスグループ），端末ビジネス部門（ユビキタスプロダクトビジネスグループ），富士通研究所が連携し，これら移動通信システムに必要な標準化活動に貢献している。

む　　す　　び

富士通は移動通信システム標準化活動において従来より大きな貢献を果たしてきた。とくに1998年に設立された3GPPにおいてグローバル標準の実現に向けて多くの貢献を果たしてきている。LTEおよびLTE-Advancedの標準化活動においてもITU-R，ITU-T，3GPP，IETFなどの活動を通じて標準活動に参加・貢献を行ってきている。今後クラウドとモバイルの融合などの実現に向けて一層の標準化活動を進めていく。

む　　す　　び

富士通の標準化活動

富士通は第3世代移動通信システムの標準化活動に積極的に貢献してきている。日本における第2世代移動通信システムであるPDCの標準化活動からITUで行われてきたFPLMTS（Future Public Land Mobile Telecommunications System）/IMT-2000標準化活動を経て3GPPの設立にも貢献してきた。

3GPP活動では設立当初からのメンバであり，TSG-RAN，TSG-CTおよびTSG-SAの各TSGと配下のWGに参加し，多くの提案・貢献を行っている。また今までに二つのWG（TSG-RAN WG4，TSG-SA WG2）の議長・副議長，三つのTSG（TSG-RAN，TSG-CT，TSG-SA）の副議長に就任している。これは日本企業として3GPPでの標準化活動に最も貢献しているメンバの1社として富士通が認められているものである。標準化活動は図-8に示すように周波数割当てやシステム必須能力を規定するITUやGSMA，標準

富士通の標準化活動

ETSI PLUGTESTS：製品がETSI，3GPP，IETF，IEEE標準に 準拠しているかをテストするETSIのグループ ITU： International Telecommunication UnionITU-R： ITU Radiocommunicaiton SectorITU-T： ITU Telecommunication Standardization SectorGSMA： GSM Association IEEE： Institute of Electrical and Electronics EngineersTM Forum： TeleManagement ForumGCF： Global Certification Forum3GPP： 3rd Generation Partnership ProjectIETF： Internet Engineering Task ForceWAC： Wholesale Applications CommunityLSTI： LTE/SAE Trial Initiative

Multi Service Forum

LSTI

GCF

WAC

TM Forum

IETFIEEE

3GPPGSMA

ITU-R/ITU-T

ETSIPLUGTESTS

図-8　標準化関連活動の連携Fig.8-Established co-operations with industry organizations.

野田昭繁（のだ　あきしげ）

事業企画本部事業管理統括部 所属現在，移動通信システムの標準化活動に従事。3GPP TSG-SA副議長，TTC 3GPP専門委員会委員長。

著 者 紹 介