携帯電話の歴史

携帯電話の仕組みの概要を示す。携帯電話の特徴を示すことが目的なので、技術的には正確性を欠いている。

携帯電話がつながる仕組み

• 携帯電話網の構成
  固定電話ではいくつもの交換局（電話局）が地域別に階層的に設置されているが、携帯電話でも同様に携帯電話用の交換局が階層的に設置されている。固定電話では電話と末端の交換局が有線で接続されているが、携帯電話では、末端の交換局からさらに基地局（上図写真）に分かれ、電話機と基地局の間は無線で接続される。
• セル方式
  携帯電話は無線機である。無線機により電波を発信するには電波法の規制がある。無免許・無届出でも使えるためには、信号が微弱であることが条件になる。信号が微弱だと到達距離が短い。一つの基地局がカバーする通信可能な範囲をセルというが、携帯電話機の基地局のセルは数百mから数kmである（携帯電話に比べてＰＨＳはさらに微弱でセルが狭い。それで携帯電話の方式をマクロセル方式、ＰＨＳの方式をマイクロセル方式という）。
• 無線と有線の組み合わせ
  携帯電話は、電話間のすべてが無線で接続しているのではない。電話機と基地局までは無線だが、その基地局と相手の電話機の近辺にある基地局までは、有線回線で接続されている（この有線部分をマイクロウェーブのような無線を使いこともあるが、これは固定電話でも同じである）。
• 相手の位置認識
  固定電話では電話番号が電話機が設置されている電話局を示している。ところが携帯電話ではどこにいるのかわからない。電話機に電源が入ったり、ある基地局がカバーする地域に入ると、電話機は自動的に基地局に信号を送り、最終的には移動通信制御局に送られる。ここには電話番号と現在位置の対応表があると思えばよい。
  電話番号をかけると、その対応表を見て相手の交換局がわかる。その交換局は、それの配下にある全基地局から一斉に電話機呼び出し信号を発信する。
• 周波数域と通信方式
  無線は携帯電話だけでなく放送や機器制御などにも使われている。それらの用途を互いに妨害しないためには周波数を分離する必要がある。携帯電話では、800MHz帯、1.5GHz帯、1.7GHz帯、2GHz帯の周波数が用いられている。
  同じ基地局に同じ周波数帯域を用いて電話をすれば、混信したり盗聴されてしまう。ごく初期には、電話機ごとに周波数帯域を占有する方式があったが、それでは周波数がネックになり普及できない。それで、同じ周波数帯域を複数の人が共有できる仕組みが必要になる。また、携帯電話の機能が多様になると、通信速度の向上が重要になる。そのような仕組みが通信方式であり、その方式の発展が携帯電話の世代区分になっている（後述）。
• ハンドオーバー
  接続利用中に、ある基地局のセルから他の基地局のセルへと移動することをハンドオーバーという。特に高速移動中での大量データの受信では、瞬間的な途切れでも大きな影響を生じる。そのときの切り替えを円滑に行う仕組みが必要になる。
  初期の頃には、移動中の切断が多かった。特にＰＨＳではセルが狭くハンドオーバーが頻繁に起こるので「ＰＨＳはすぐ切れるのが欠点」とされていたし、携帯電話も自動車で使うとよく切れたものである。

携帯電話を他の通信機器と比較すると次の特徴がある。

• 通常の固定電話は有線回線を接続することにより交信するのに対して、携帯電話は無線通信であり、周波数を一致させることにより交信が可能になる。
• 親子電話も無線を用いているが接続相手先が固定しているのに対して、携帯電話は不特定多数の相手先がある。
• アマチュア無線も不特定多数の相手先があるが、受信者が発信者の周波数に合わせることにより交信できる。それに対して、携帯電話では発信者が受信者を指定する。
• 一般の無線電話は設置場所が固定しているのに対して、携帯電話では送信機も受信機も存在場所が一定ではないし、しかも移動している。
• ポケットベルも移動体通信ではあるが、単に信号を送るだけであり、双方向の音声通信をするものではない。

携帯電話は、電子メールやＷｅｂ閲覧などに利用されている。しかし、通常のパソコンとは次のような違いがある。

• 一般の電子メールの受信では受信者がサーバに取りに行くプル型であるのに対して、携帯電話ではサーバがメールアドレスから電話番号を得て強制的に送りつけるプッシュ型である。
• Ｗｅｂブラウザの機能が制限が多い。スタイルシートやスクリプト機能がは一部を除き利用できない。
• 全般的に携帯電話会社の独自方式に縛られている。電子メールやブラウザのソフトは変更できない。サービスでも電子メールでは文字数や添付ファイルサイズの上限が異なる。絵文字など特殊文字の違いがある。Ｗｅｂ閲覧では、携帯電話会社が承認する公式サイトがあり、一般のＷｅｂサイトと区別されている。

携帯電話は、主に通信方式の発展により、４つの世代に区分される。なお、第３世代から第４世代に移行する間に連続的な発展があり、３.５世代（2004年頃）、３.９世代（2008年頃）などとされた時期もある。

	第１世代（１Ｇ）	第２世代（２Ｇ）	第３世代（３Ｇ）	第４世代（４Ｇ）
時期	1980年代	1990年代	2000年代	2010年代
主な用途	通話のみ	＋インターネット	＋マルチメディア	＋ユビキタス
主なデータ	音声	＋基本データ	＋マルチメディア	＋高品質マルチメディア
回線	アナログ	デジタル	デジタル	デジタル
交換方式	回線交換	回線交換	パケット交換	パケット交換
多重方式	FDMA	TDMA／CDMA	CDMA	OFDM?
通信方式	NTT大容量方式 TACS	PDC（docomo固有） cdmaOne（au採用）	IMT-2000（ITU規格） W-CDMA（docomo） CDMA2000（au）	IMT-Advanced （LTE-Advanced,WiMAX 2）
通信速度		28.8kbps	384kbps	50Mbps-1Gbps
ＮＴＴドコモ サービス名	アナログmova	デジタルmova	FOMA	Xi（？）

携帯電話の区分と主な機能
出典： ＴＤＫ「あっとデバイス　ユビキタス時代に向けて携帯電話はさらに進化する」

2010年代は携帯電話の第４世代とされている。ところが、2007年にはAppleがスマートフォンiPhoneを発表した。また、2008年にはGoogleがスマートフォンＯＳのAndroidを発表して2010年には国産各社がスマートホンを生産するようになった。2011年には出荷台数で携帯電話を超えた。携帯電話からスマートフォンへの買い替えが進むので、2015年ころには契約数でも超えるだろうと予測されている。
参照：「スマートフォンの歴史」

多重方式とは、限られた周波数域において、多数の通話を行うための方式である。また、同じ多重方式を用いているが、帯域幅や基地局間同期の方法が異なる仕様がある。それを通信方式という。歴史的にドコモとａｕは異なる方式を採用している。

• 第１世代：ＦＤＭＡ
  アナログ通信時代に採用された方式。通信ごとに基地局が異なる周波数帯域を割り当てる方式。通話中はその周波数を占有するので、周波数利用効率が悪い。
  主な通信方式
  ＮＴＴ大容量方式
  ＴＡＣＳ（モトローラ開発）
• 第２世代：ＴＤＭＡ
  個々の通信に短い時間(タイムスロット）の単位で順番に繰り返し割り当てることにより、一つの周波数域を共同で利用できる。音声・データの両方を多重でき、デジタル通信に向いた方式である。
  主な通信方式
  ＰＤＡ（ドコモ採用）
  cdmaOne（ＴＡＣＳの発展、ａｕ採用）
第３世代：ＣＤＭＡ
スペクトラム拡散方式と呼ばれる。個々の通信に異なるコード（拡散コード）を割り当てることにより、さらに周波数利用効率の改善ができる。W-CDMAとCDMA2000の多元接続方式として採用された。
主な通信方式
総称としてIMT-2000があり、その下にいくつかの仕様がある。
W-CDMA（ドコモ） CDMA2000（ａｕ）

現在では、携帯電話のプロバイダは、ＮＴＴドコモ、ａｕ、ソフトバンクモバイルが３強になっているが、複雑な合併や買収が行われてきた。

主な携帯電話事業者の変遷 （拡大図）
（かなり概念的であり、詳細は記述していない）

ＮＴＴドコモ

1985年　日本電信電話公社（電電公社）が民営化されＮＴＴに
1992年　ＮＴＴの移動通信部門が分離してＮＴＴドコモに

ａｕ（ＫＤＤＩ）

• （旧）ＫＤＤ（国際電信電話株式会社）
  1953年　電電公社から国際電気通信業務を分離、郵政省管轄の特殊会社として設立
  1997年　国内電話事業への進出が可能になる
  1998年　特殊会社から民間企業になる
• ＴＷＪ（日本高速通信株式会社）
  1984年　道路施設協会（日本道路公団）とトヨタ自動車により設立
  1986年　東名高速，名神高速道路沿いに東名阪間光ファイバーケーブル敷設
• ＫＤＤ（ケイディディ株式会社
  1998年　国際電信電話株式会社と日本高速通信株式会社が合併し社名をケイディディ株式会社とする。

• ＤＤＩ（第二電電）
  1985年　京セラを中心に、三菱商事やソニー、セコムなど25社の出資で設立
  1989年　関東・中部圏（これらはIDO）以外のエリアで地域別の移動体通信子会社「○○セルラー電話」設立
  1999年　ツーカーセルラー３社吸収
• ＩＤＯ（日本移動通信）
  1987年　トヨタ自動車・日本道路公団・東京電力・中部電力が中心

• au by KDDI
  2000年　DDIセルラーグループとＩＤＯがブランド名称をauに統合
  2001年　ＫＤＤとＤＤＩが合併、ＫＤＤＩとなる

なぜ「au by KDDI」というのだろうか？
　ＫＤＤＩが発足する前に、沖縄セルラー電話を除いたセルラーグループが合併して「株式会社エーユー」となり、そこでのブランド名をａｕとした。それがさらにＩＤＯ、ＫＤＤと合併してＫＤＤＩとなった。また、2005年にＫＤＤＩはＫＤＤＩグループで別会社だったツーカーグループ３社を吸収合併した。
　それで、auとツーカーを「au by KDDI」「TU-KA by KDDI」と区別して呼ぶようになった。2008年に「TU-KA by KDDI」は「au by KDDI」に取り込み、営業は終了したのだが、単に「au」や［KDDI」よりもカッコよいのだろうか、その後も「au by KDDI」といっている。
　なお、沖縄地区では沖縄セルラー電話が株式を上場していたので、KDDIが株式の過半数を所有する子会社ではあるが、統合されないままになっている。それで「au」だけになっているものもある。

ソフトバンクモバイル

• 日本テレコム
  1984年　国鉄の鉄道通信を母体とする通信会社として設立
  1989年　鉄道通信株式会社と合併
  1991年　東京デジタルホン設立。順次、東海、関西にも

• ツーカー
  1992年　日産自動車、DDI、京セラにより、関東甲信、東海、関西にＤＤＩ系のツーカーセルラー３社設立。
• デジタルツーカー
  1996年　日本テレコムと、日産の合同事業として、関東甲信、東海、関西以外の地区に

• Ｊ－フォン
  1999年　日産がデジタルツーカー株を日本テレコムに譲渡。ツーカーセルラー３社はＤＤＩに譲渡。デジタルホンとデジタルツーカー「J-フォン」に名称変更。
• ボーダフォン
  2001年　Ｊ-フォンが英Vodafoneの傘下へ
  2003年　Ｊ-フォン株式会社がボーダフォン株式会社に社名変更
• ソフトバンクテレコム
  2006年　英Vodafoneの国内事業がソフトバンクグループ傘下へ
  2006年　ボーダフォン株式会社がソフトバンクモバイル株式会社に社名変更
  2006年　日本テレコムがソフトバンクテレコム株式会社に社名変更
  2012年　ソフトバンク、米スプリントの買収を発表

• 1949年　米国セントルイスで150MHzバンドの手動式自動車電話登場(世界初)
• 1969年　ベル研究所、自動車電話ＩＭＴＳ開始
  ＩＴＭＳ（Improved Mobile Telephone System）。これが発展して1983年に本格的なＡＭＰＳ（Advanced Mobile Phone System）になる。

• 1968年　ポケットベルサービス開始
  ページャ、無線呼び出しともいう。電話の着信ベルだけを小型の携帯端末に送る仕組み。
  参照：「ポケベルの歴史」
• 1970年　大阪万博で携帯電話を展示実演

自動車電話→ショルダーホン→携帯電話

• 1979年　自動車電話サービス開始
  移動電話としては、自動車搭載電話から始まる。通信エリアは都市部に限られ、新規加入料８万円、月額基本料３万円、通話料６.５秒で１０円という高額料金だった。
• 1985年　ショルダーホンサービス開始
  車載電話を取り外して持ち歩けるようになった。とはいえ、３kgもあり、肩から掛ける形式なので「ショルダーホン」と呼ばれた。重量のほとんどがバッテリーなのに、通話時間は約４０分だった。
• 1987年　ＮＴＴが携帯電話サービス開始
  重さが１kgを切り、片手で持てる大きさになった。最初の携帯電話は松下（現パナソニック）／ＮＥＣ製のTZ802bである。
• 1991年　アナログムーバ
  急速に小型化が進んだ。アナログムーバは２３０gになり、当時世界で一番小さくて軽い携帯電話になった。この頃から携帯電話が一般用に普及するようになった。

出典： ＮＴＴドコモ「ＮＴＴドコモ歴史展示スクエア」

デジタル化→第２世代へ

mova（ムーバ）

• 1991年　アナログムーバ開始
• 1993年　デジタルムーバ開始
• 1999年　アナログムーバ終了
• 2012年　デジタルムーバ終了予定

ｍｏｖａは、１９９０年代を代表するＮＴＴドコモの携帯電話機シリーズ名およびサービス。第１世代機をアナログムーバ、第２世代機をデジタルムーバという。 ＤＤＩセルラーグループは、モトローラが開発したＴＡＣＳ方式を採用し、モトローラ製の小型（容積３００cc）携帯電話を用いていた。ＮＴＴドコモはそれに対抗して、松下通信工業（パナソニック）、ＮＥＣ、三菱電機、富士通の４社と共同で容積２３０ccのTZ-804型を開発した。これがmova（アナログムーバ）の初期機である。 なお、デジタルムーバは１０１番から始まり、ｉモード対応機は５００番台になっている。

自動車・携帯電話機はレンタルだったが、１９９４年に売り切り制が認められた（固定電話は１９８５年）。これにより、自由競争が激しくなり、初期費用、回線利用の料金が大幅に値下げされた。

当初の携帯電話の表示面は、ポケベルのように、単に電話番号などの英数字を数行表示するだけだった。それが１９９９年になると液晶画面になり、すぐにカラー化された。その後は、解像度の向上、画面サイズの拡大が行われてきた。

mova-p（拡大図）

N501i（拡大図）

SH02（拡大図）

N904i（拡大図）

931SH（拡大図）

携帯電話の液晶画面の推移
出典：mova-P、N501i、N904i、931SH： DoPlaza「携帯電話の歴史」
SH02：インプレス「J-フォンのカラー端末の初期ロットの一部に不具合」

• mova-P（1991）最初の携帯電話
• デジタルムーバ N501i（1999，ＮＥＣ）日本初のブラウザ付きiモード対応。モノクロ
• J-フォン SH02（1999、シャープ）初の２５６色カラー液晶
• FOMA端末 N904i（2007、ＮＥＣ）初のＶＧＡ（640×480）
• ソフトバンク 931SH（2008、シャープ）ハーフＸＧＡ（1024×480）

1999年にＮＴＴドコモはｉモードサービスを開始した。当初は第２世代環境での提供であったが、ＦＯＭＡの開始とともに、第３世代携帯電話の代表的な仕様となった。機番が５ｘｘｉの機種がiモードに対応している。

• インターネットとの接続
  インターネットと接続して、電子メールの送受信やＷｅｂページ閲覧ができるようになった。
  携帯電話では画面が狭いので、Compact HTMLと呼ばれるHTMLのサブセットでコンテンツを記述する。スタイルシートやスクリプトの機能が貧弱である。
• Ｊａｖａが使える
  Javaでプログラムが作れる。他人が作成したJavaアプリケーション（iアプリ）の動作環境がある。
• 「iアプリ」サービス
  これにより、多様な情報提供サービスやゲームなどが提供された。また、銀行や証券会社、クレジットカード会社、旅行会社、チケット販売会社など様々な業種の企業がiモード向けのサービスを提供するようになった。

これは大成功し、ＮＴＴドコモの利用者は急増した。他社もこれに追従した。ＮＴＴドコモは、諸外国の携帯電話サービス会社に対してiモードの技術とライセンスを供与して国際的展開を図ったのだが、海外では普及しなかった。

• 1999年　IMT-2000規格策定
• 2001年 ドコモ、FOMA開始
• 2002年　au、cdma2000開始

IMT-2000（International Mobile Telecommunication 2000）とは、ＩＴＵ（国際電気通信連合) 勧告による通信方式であり、高い通話品質と高速データ通信を実現している。その方式を用いた携帯電話を第３世代携帯電話という。
　IMT-2000でも一つの方式に統一できず、W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 方式やCDMA2000方式などがある。W-CDMAは、NTTドコモとノキアやエリクソンなどの欧州の携帯電話機器メーカーによる共同開発がベースになっており、日本ではNTTドコモやソフトバンクが採用しており、CDMA2000は、米国クアルコム社による第２世代のcdmaOneとの関係を重視しており、日本ではａｕ（ＫＤＤＩ）が採用している。
　FOMA（Freedom Of Mobile multimedia Access）は、W-CDMA仕様に機能追加をしたＮＴＴドコモのサービス商品名である。初代FOMA端末にN2001（ＮＥＣ）やP2101（松下通信工業、現パナソニック）がある。なお、2006年にＮＴＴドコモは第２世代のMOVAを発売終了。

• 1999年　ＤＤＩポケット、京セラ製、世界初のカメラ付き携帯電話（ＰＨＳ）「VP-210」
• 2000年　Ｊフォン、シャープ製、現在の形態のカメラ付き携帯電話「J-SH04」
• 2001年　Jフォン「写メール」発売。他社も追随
  参照：「カメラ付き携帯電話の歴史」
• 1996年　ＮＴＴドコモ、着メロディ搭載携帯電話「デジタルムーバ N103 HYPER」
• 2002年　ａｕ、着うた登場
• 2004年　着うたフル登場
• 2008年　着うたフルプラス
  単音の着信音→着信メロディ→着うた（３０秒間程度）→着うたフル→着うたフルプラス（１曲全体）と変化するのに伴い、目的が着信確認から楽曲鑑賞へと発展してきた。
• 2004年　おサイフケータイ
  ＮＴＴドコモ、「SO506iC」などのｉモード機種に日本で初めてのFelica対応機能（iモードFeliCa）を搭載。Edyなどの電子マネー、ポイントカード、乗車カード、クレジットカードとしての利用ができる。各社が追従した。
• 2006年　KDDIがGoogleと提携
• 2006年　ソフトバンクがYahho! JAPANと連携
• 2006年　ドコモ、検索でMSNなど9サイトと連携
  携帯電話では、公式サイトの検索（ドコモ＝iMenu、ａｕ＝EZweb、ソフトバンク＝Yahoo! ケータイ）が重要であるが、そのエンジンの強化やGoogleモバイルやYahho!モバイルなどの利用のために、検索ポータルとの連携が行われた。
• 2005年：ワンセグ対応
  2006年に、携帯電話・移動体端末向けの地上デジタルテレビ放送１セグメント部分受信サービスが開始された。初めてのワンセグ対応携帯電話は、三洋電機（現・京セラ SANYOブランド）「W33SA」で、CEATEC JAPAN 2005で参考出品された。

おサイフケータイ：SO506iC （拡大図） 出典： 菊池 隆裕「パナソニック，シャープに続き， ソニエリの「ムーバSO506iC」もJATEを通過」

ワンセグ対応携帯電話：W33SA （拡大図） 出典： ＫＤＤＩ「地上デジタルテレビ放送の携帯・移動体向けサービス 「ワンセグ」に対応するau携帯電話「W33SA」の開発と 「CEATEC JAPAN 2005」への展示について（参考）」

多機能化や高品質化は、差別化に資する反面、コスト高になる。ところが、２０００年代になると、先進国での需要が成熟し、発展途上地域での需要が急増する。特に発展途上地域では、機能や品質よりも低価格を求める。そのため、国内市場に特化した発展が、かえって国際競争力を低下させたと指摘されるようになる。これをガラパゴス現象という。

• 1992年　ＮＴＴの移動通信部門が分離してＮＴＴドコモに
• 2000年　DDIセルラーグループとＩＤＯがブランド名称をauに統合
• 2001年　ＫＤＤとＤＤＩが合併、ＫＤＤＩとなる
• 2003年　Jフォンがボーダフォンに
• 2006年　ソフトバンク、ボーダフォンを買収。ソフトバンクモバイルに

2006年、電話番号はそのままで携帯電話会社を変更できるようになった。それを番号ポータビリティという（メールアドレスは、ドメイン名により運営社を識別しているので、新しいアドレスに変更する必要がある。）。これにより、番号変更の煩わしさによる抱え込みができなくなり、携帯電話会社同士の競争が促進された。
参照：総務省「携帯電話の番号ポータビリティ」 　　　 http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/mnp/index.html

　ポータビリティ実施（２００６年９月）以降のシェアの変化（％）
　　　　　　　　　　　ドコモ 　　ＫＤＤＩ　ソフトバンク
　　２００６年９月　　５５.５　　２８.１　　１６.３
　　２００７年９月　　５３.３　　２９.４　　１７.１
　　１年間での増減　　－２.２　　　１.３　　　０.８
　　 出典： 電気通信事業者協会「携帯電話・PHS契約数」より計算

２０００年には、移動電話（携帯電話＋自動車電話＋ＰＨＳ）の加入台数が５,０００万台を超え、固定電話を上回った。
　２００７年１月には、携帯＋PHS契約台数が１億台を超え、１２月には携帯電話だけで１億台を超えた。
　このように、２０００年代後半には、携帯電話の普及はほぼ飽和状態になり、買い替え需要や新規携帯電話保有年齢層の需要だけになった。

• 2010年　総務省「SIMロック解除に関するガイドライン」公表
• 2010年　ＮＴＴドコモ「全機種ＳＩＭロック解除」表明

ＳＩＭ（Subscriber Identity Module）とは、携帯電話で利用者を識別するＩＣカード。ＳＩＭロックとは、特定の通信事業者のカードしか利用できなくしている制限であり、これを解除することにより、通信規格が同じならカードを差し替えるだけで別の通信事業者に乗り換えられる。
　日本では、販売店に多額の販売奨励金を出して携帯電話本体の価格を下げて利用料で回収する方式をとってきたため、利用者の乗り換え防止対策として行われてきた。欧米では一般にこのような制限は設けていない。
　総務省は、自由競争のために、ロック解除を主張してきた。強制的ではなく、事業者が自主的に、2011年以降に発売される機種のうち可能なものから実施することを期待することとした。 　それに応えて、ＮＴＴドコモは、2011年４月以降に出荷するすべての携帯端末に、ＳＩＭロックを解除できる機能を盛り込む方針を明らかにした。これには、iPhoneでも解除すればiPhoneをドコモの端末にできるとの狙いもあろう。