3Gとは何か：歴史・技術・普及・進化までを徹底解説

2025年12月12日 最終更新日時 : 2025年12月12日 エバープレイ編集部

概要：3Gとは

3G（第3世代移動通信）は、1990年代末〜2000年代初頭に商用化された移動通信の世代区分で、ITUのIMT‑2000が定義する仕様群に合致する無線通信技術を指します。従来の音声中心の2Gに比べてパケットベースの高速データ通信を前提とし、モバイルインターネットやマルチメディアサービスの普及を加速させました。ITUはIMT‑2000の目標として、移動利用時に最大384kbps、停車あるいは低速移動時に最大2Mbps程度のデータ速度を掲げていました。

3Gの主な規格と方式

  • UMTS/WCDMA：GSM系統の進化として3GPPが標準化した方式。5MHz幅の搬送波を用いるワイドバンドCDMAで、ヨーロッパや日本（NTTドコモのFOMA）を中心に普及しました。
  • HSPA（HSDPA/HSUPA/HSPA+）：WCDMAを高速化する後続技術。HSDPAやHSUPAで応答性とピークスループットを改善し、HSPA+で64QAMやMIMOを導入して速度をさらに向上させました（理論値で下り数十Mbpsに到達）。
  • CDMA2000：Qualcomm系の系譜を持つ方式で、cdmaOneから進化したもの。1.25MHz幅を基本とし、EV‑DO（Evolution‑Data Optimized）でパケットデータを強化しました。北米や一部アジアで広く採用されました。
  • TD‑SCDMA：中国独自の3G規格で、Time DivisionとSynchronous CDMAを組み合わせた方式。中国国内での採用が中心でした。

技術的な特徴

3G世代は複数の新技術を導入して、データ性能とユーザ体験を改善しました。

  • 広帯域化とスペクトル利用：WCDMAは5MHz、CDMA2000は1.25MHzといったチャネル幅を使い、より大きな帯域を確保してデータ能力を向上させました。
  • パケット化とQoS：データ通信はパケットスイッチを主体とし、QoS（サービス品質）制御によりマルチメディア配信や優先通信を実現しました。
  • リンク制御と変調：HSDPAはCQI（チャネル品質情報）に基づくアダプティブ変調・符号化、HARQ（再送制御）を導入して瞬時のスループットを改善しました。
  • MIMOや高次変調：HSPA+ではMIMOや64QAMなどを取り入れ、ピーク速度の大幅向上に寄与しました。
  • 認証・暗号化：3Gでは認証・鍵管理プロトコル（AKA）や強化された暗号・完全性保護により、2Gよりも高いセキュリティが実現されました。

ネットワーク構成と音声サービス

3Gネットワークはコアネットワークとして、従来の回線交換（CS：音声）とパケット交換（PS：データ）を併存させる設計が一般的でした。UMTSでは音声は依然としてCSドメインで提供され、データはPSドメインで処理されます。これにより初期の3G端末では音声通話は回線交換で行われ、データと音声の統合は限定的でした（その後、VoIPやVoLTEの前段階としてVoIPアプリ等が利用されることもありました）。

実効速度・遅延（レイテンシ）

理論値と実測値には差がありますが、3G導入当初は数百kbps〜数Mbpsの範囲で、HSDPAやEV‑DOの導入によって一桁〜数桁の向上が見られました。HSPA進化版ではピークで数十Mbps（例：HSPA+で最大42Mbpsなど）を達成することも可能になりました。遅延は2Gに比べ改善され、HSPA等で典型的な往復遅延は100ms台を切る場合もあり、インタラクティブなサービスが現実的になりましたが、後続の4G（LTE）と比べると依然として高めでした。

商用化の歴史と普及状況

代表的な商用化の節目として、日本のNTTドコモが2001年にWCDMAベースのFOMAを開始したことがよく挙げられます。北米ではCDMA2000系が強く、欧州はUMTS/WCDMAを採用する事業者が多く、地域によって採用方式が分かれたことが国際ローミングや端末対応の課題になりました。スマートフォンの普及（特に2007年のiPhoneの登場と2008年のiPhone 3G）によって、3Gデータ利用は急増しモバイルインターネットが一般消費者に広まりました。

課題と限界

  • スペクトルの非効率性とフラグメンテーション：複数の3G方式と周波数割当により世界的に断片化が進み、端末・運用の複雑化を招きました。
  • ピーク需要への対応：データ需要の急増に対し、3Gインフラではピーク時の容量不足や遅延改善の限界が顕在化しました。
  • 運用コストと周波数コスト：3G導入時のライセンス料やインフラ投資は一部で巨額となり、事業者にとって負担となりました。

3Gから4G（LTE）への移行

3Gの課題を受けて、3GPPはより効率的でパケット中心のアクセス方式としてLTEを策定しました。LTEはOFDMを採用し、低遅延・高スループット・周波数効率の向上を実現。多くの事業者は段階的に3GのCAPEX/OPEXを平準化しつつLTEへ移行し、現在ではデータの主役は4G/5Gが担っています。とはいえ、音声や補完的サービスで3Gが長らく利用され続けた地域も多く、完全なフェーズアウトは地域差があります。

社会的影響とユースケース

3Gはモバイルウェブ、メール、ストリーミング（音声・動画）、位置情報サービスといった様々なアプリケーションを一般消費者に普及させ、モバイルインターネット時代の到来を牽引しました。ビジネス用途でもモバイル業務アプリ、フィールドサービスのデータ通信、IoT初期用途などに影響を与えました。

まとめと現在の位置付け

3Gは移動通信における重要な転換点であり、高速データ通信の基盤を築きました。技術的には複数方式の並立と進化（HSPA、EV‑DO等）を通じて性能を引き上げましたが、スペクトル効率や遅延面での限界により4G以降への移行が進みました。現在では多くの国で4G/5Gが主流ですが、3Gは地域や用途によっては依然として役割を持っており、通信事業者はフェーズアウトやリフarming（周波数再編）を進めています。

参考文献

カテゴリー
IT
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