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米国＆欧州市場・業界調査 米国ソフトウェア無線の現状と将来 ２１世紀のワイヤレス最重要技術、ソフトウェア無線の全貌を明らかにする。
エグゼクティブ・サマリー 本報告書は、ソフトウェア無線（SDR）と呼ばれるエマージング市場について調査・分析した結果を報告したものである。本報告書では、ソフトウェア無線導入における経済面と技術面の根拠の詳細、ソフトウェア無線導入に伴う変化に取り組むベンダー戦略の分析、そして、ソフトウェア無線デバイスが運用される規制環境に関する調査、などを紹介。 本報告書では、最初にソフトウェア無線技術に関する調査結果を報告するところからはじめた。私たちは、ソフトウェア無線のキー・コンポーネント--デジタル-アナログ、およびアナログ-デジタル・コンバーター（DACとADC）、ASIC、FPGA、DSP、GPP、ソフトウェア、それにRF MEMSを含むエマージング技術 -- の分析を順番に行なった。また、本報告書は、ソフトウェア無線の導入に伴い、これらのコンポーネントがワイヤレス市場経済をどのように変えるかという予測を報告。 他方、世界中において、フトウエア無線に焦点を合わせたR＆Dが行われている。本報告書は、北米と欧州で行われている、主要なソフトウェア無線リサーチ・プロジェクトのサマリーを紹介。このサマリーには、SDR開発プロジェクトに参加しているコマーシャル企業、アカデミック組織、それに政府組織のリストが含まれている。 本報告書の核心部分は、ソフトウェア無線ベンダー戦略の分析である。私たちは、ベンダー戦略セクションにおいて、SDRに関係する無線ハードウエア業界セグメントとワイヤレス・サービスに目を向け、ソフトウェア無線がこれらの業界セグメントに及ぼすと思われる影響について考察している。 また、本報告書では、どのワイヤレス・デバイス業界セクションがソフトウェア無線の恩恵に浴し、どの業界セクションの利益マージンと市場シェアが減少するかを示すため、業界利益プールの概念を利用し、一連のSDR市場開発シナリオを引き合いに出して論じている。ソフトウェア無線技術の導入によって、市場シェアと利益マージンを増やす可能性が最も強いと考えられるのは、ADCとDACのメーカー、プログラマブル・ロジックとプロセッサーのベンダー、それにRF MEMSメーカーである。他方、ディスクリート・コンポーネント・メーカーの市場シェアは縮小すると思われる。 最近、米国と欧州では規制改革に取り組み、ソフトウェア無線デバイス普及への道を開いている。 諸費者に便益を与えるパーソナル・エリア・ネットワーキング（ＰＡＣ） 消費者に便益を与える分野の一つに、パーソナル・エリア・ネットワーキング（PAN）がある。PANの概念は、パーソナル・データと通信デバイスのつながりを深めるトレンドがベースとなっている。今日では、携帯電話、ページャー、ワイヤレスPDA、といったワイヤレス・デバイスが増え、多くのコンシューマーは、複数の無線デバイスを持ち運ぶことを余儀なくされている。これらの各デバイスには、それぞれ受信機と送信機、そしてシグナル・プロセッシング回路が搭載され、ワイド・エリア・ネットワーク・トランシーバーとして機能するのに十分なサイズのバッテリーを必要とする。 しかし、ソフトウェア無線技術をベースとしたPANアーキテクチャを利用するユーザーは、いろいろな情報/通信デバイスへのすぐれた接続性という機能を活用できるようになる。また、これらの情報/通信デバイスは、もっと小型、軽量、また便利な形状に作ることが可能になる。今日、それぞれのデバイスに搭載されているワイド・エリア通信機能は、単一のSDRゲートウエイ・デバイスによって実行できるようになろう。また、各デバイスとSDRベースのゲートウエイとの間におけるパーソナル・エリア通信を赤外線または無線リンクによって行えば、消費電力を非常に低いレベルに抑えることが可能になる。
Fuji-Keizai USA

エグゼクティブサマリー 1. ソフトウェア無線概要 　　1.1 なぜソフトウェア無線なのか？ 　　　　1.1.1 インターオペラビリティ： 軍用及び非常用無線サービス 　　　　1.1.2 アジリティ： アドホック・ワイヤレス・ネットワーキングと 　　　　　　　　　　　　　ワイヤレスグリッド 　　　　1.1.3 標準規格競争の終焉： セルラーホン・サービス 　　　　　　　　図1-1： トライモード／デュアルバンドのセルラーホン・ハンドセット 　　　　　　　　表1-1： 第三世代規格間の非互換性―ソフトウェア無線はネットワーク 　　　　　　　　　　　　間の橋渡しとなるか？ 　　　　1.1.4 「インテリジェント・トランシーバー」とサービス市場 　　　　1.1.5 ソフトウェア無線通信スタック 　　1.2 ソフトウェア無線技術の利点 　　1.3 ソフトウェア無線技術の課題 　　1.4 ソフトウェア無線への道 　　　　　　　　図1-2： ソフトウェア無線市場の成長段階 　　　　1.4.1 ソフトウェア無線技術における早期の成果 　　　　1.4.2 競合技術 　　1.5 ソフトウェア無線は破壊的技術か 　 2. 従来型無線アーキテクチャーからソフトウェア無線へ 　　2.1 従来型無線のデザイン 　　　　2.1.1 レシーバーのデザイン 　　　　　　　　図2-1： 無線通信チャネルの簡単なモデル 　　　　2.1.2 信号の混合 　　　　　　　　図2-2： 搬送波の混合 　　　　　　　　図2-3： 搬送波の混合及び帯域付き信号 　　　　2.1.3 レシーバーの特徴 　　　　2.1.4 レシーバー・システムのアーキテクチャー 　　　　　　2.1.4.1 直接変換レシーバー 　　　　　　　　図2-4： 直接変換レシーバー 　　　　　　2.1.4.2 ヘテロダイン及びスーパー・ヘテロダイン・レシーバー 　　　　　　　　図2-5： ヘテロダイン・レシーバー 　　　　2.1.5 トランスミッター及びトランシーバーのデザイン 　　　　　　　　図2-6： トランスミッターの典型的アーキテクチャー 　　　　　　　　図2-7： 送受信経路を分離するためのデュプレクサー 　　2.2 ソフトウェア無線のデザイン 　　　　2.2.1 ソフトウェア無線アーキテクチャーの分類 　　　　　　　　図2-8： アナログ・ミキシング及びＩＦ段階のあるソフトウェア無線アーキテクチャー 　　　　　　　　図2-9： 理想的なソフトウェア無線のアーキテクチャー 　　　　2.2.2 ソフトウェア無線トランシーバーのアーキテクチャー 　　　　2.2.3 柔軟性とソフトウェア無線のアーキテクチャ 　　　　　　　　図2-10： モードによるモジュール化 　　　　　　　　図2-11： 機能によるモジュール化 　　2.3 コンピューティング力と電力の供給 　　2.4 ソフトウェア無線で実現する新アーキテクチャー 　　　　2.4.1 パーソナル領域ネットワークとソフトウェア無線 　　　　　　　　図2-12： パーソナル領域ネットワークとパーソナルルーターのコンセプト 　　　　　　　　図2-13： ソフトウェア無線パーソナルルーターの仕組み 　　　　2.4.2 ワイヤレス・グリッド・コンピューティングとソフトウェア無線 　　　　　　　　図2-14： 医療ケア環境におけるワイヤレスグリッド 　　2.5 まとめ 　 3. ソフトウェア無線技術に関する調査 　　3.1 ソフトウェア無線用のデジタル技術 　　　　3.1.1 アナログ／デジタル、およびデジタル／アナログ・コンバーター 　　　　　　　　図3-1： ＡＤＣオペレーションの際における量子化エラー 　　　　　　　　図3-2： ＡＤＣ製品：　価格とパフォーマンスの関係 　　　　3.1.2 ソフトウェア無線 (デジタル信号処理専用プロセッサー) 　　　　3.1.3 ＡＳＩＣ (Application Specific Integrated Circuits) と 　　　　　　　ＡＳＳＰ(Application Specific Standard Products) 　　　　　　　　表3-1：Ａ ＳＩＣタイプのサマリー：　特徴例 　　　　3.1.4 プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）： 　　　　　　　　フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ） 　　　　　　　　図3-3： ＦＰＧＡとＡＳＩＣのコスト比較 　　　　3.1.5 システム・オン･チップ (SOP) 、ハイブリッドＦＰＧＡと特殊コアデザイン 　　　　　　　　図3-4： ソフトウェア無線アプリケーション用のＳＯＣチップ・レイアウトの例 　　　　3.1.6 ハードウェア記述言語ＨＤＬ (Hardware Description Language) と 　　　　　　　電子設計自動化(EDA、またはElectronic Design Automation)ツール 　　　　3.1.7 汎用プロセッサー (GPP, General Purpose Processor) ハードウェア 　　 3.2 ＲＦマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム (RF-MEMS) 　　　　3.2.1 同調コンポーネントに使われるRF-MEMS 　　　　3.2.2 スマート＆ブロードバンド・アンテナ・システムに使われるRF-MEMS 　　3.3 ソフトウェア無線用ソフトウェア開発チャレンジ 　　　　　　　　図3-5： ソフトウェア無線用の安全コード・プラットフォーム。デジタル 　　　　　　　　　　　　署名されたアップグレード・ソフトウエアがダウンロードされると、 　　　　　　　　　　　　（右側の）安全ソフトウェア無線プラットフォームによって確認される。 　　3.4 サマリー： ソフトウェア無線技術VS.従来の無線技術 　　　　　　　　表3-2： 従来型の無線レシーバーと、ソフトウェア無線レシーバーの特徴比較 　　　　3.4.1 今日の、実用的なソフトウェア無線アプリケーション 　 4. ソフトウェア無線技術の発展を促進する政府と業界のプログラム 　　4.1 米軍のプログラム (研究開発計画) 　　　　4.1.1 米国防省 (DoD) によるJARECOプロジェクト：　時期--1980年代初期 　　　　4.1.2 米空軍のICNIAプロジェクト：　時期 - 1970年〜1980年中頃 　　　　4.1.3 米空軍のTAJPSPプロジェクト：　時期 - 1989〜1990年初期 　　　　4.1.4 DARPAのGloMoプロジェクト：　時期 - 1994年初期〜2000年代初期 　　　　4.1.5 米軍によるジョイント・プロジェクト --　SPEAKeasyフェーズI： 　　　　　　　時期 - 1992〜1995年 　　　　4.1.6 SPEAKasy フェーズII 　　　　　　　　図4-1： INFOSECとソフトウェア無線アーキテクチャー 　　　　4.1.7 NATO加盟国 (米国、英国、ドイツ、フランス) による 　　　　　　　FM3TR (Future Multiband Multiwaveform Modular Tactical Radio) 　　　　　　　プロジェクト： 時期 - 2000年〜　 　　　　4.1.8 NATO加盟国（米国、英国、ドイツ、フランス）による 　　　　　　　ATLANTIC PAWSプロジェクト：　時期 - 2000〜2004年 　　　　4.1.9 米国防省(US DoD)によるJTRS - 　　　　　　　The Joint Tactical Radio Systemプロジェクト：時期 - 2001〜2008年 77 　　　　　　　　図4-2： JTRSソフトウェア通信アーキテクチャー 　　　　　　　　図4-3： JTRSプログラム・カレンダー 　　　　　　4.1.9.1 JTRS SCAと波形開発段階に参加している企業 　　　　　　4.1.9.2 JTRS Cluster1に参加している企業 　　　　　　4.1.9.3 Cluster2〜Cluster5 　　4.2 欧州のプログラム (研究開発枠組計画) 　　4.3 企業グループ： MMITSフォーラム／ソフトウェア無線フォーラム 　　4.4 結論：　政府組織による資金提供とソフトウェア無線 　 5. 主要ソフトウェア無線ベンダーの戦略 　　5.1 ソフトウェア無線市場セグメントのプロフィール 　　　　　　　　図5-1： ソフトウェア無線市場セグメント 　　　　5.1.1 データ変換デバイス・セグメント：　ADCとDACのベンダー 　　　　5.1.2 シグナル・プロセッシング：　ASCI、FPGA、DSP、GPP 　　　　　　　　図5-2： 量産時におけるASICとFPGAの単価曲線--リコンフィギュ 　　　　　　　　　　　　レーション機能のプレミアム・コスト減少を示すグラフ 　　　　　　　　表5-1： 半導体製造施設を持っているのはどの企業？ソフトウェア無線 　　　　　　　　　　　　に関与している企業のリスト 　　　　5.1.3 半導体IPベンダーとソフトウェア無線 　　　　5.1.4 ＤＳＰベンダーとソフトウェア無線 　　　　5.1.5 ソフトウェア無線サブ・システム・ベンダー 　　　　5.1.6 コンシューマー、および業務用無線システムOEMとソフトウェア無線 　　　　5.1.7 ワイヤレス・キャリアーとソフトウェア無線 　　　　　　　　図5-3： 米国の携帯電話業界における1分当たりの売り上げ 　　　　5.1.8 RF MEMS 　　　　5.1.9 EDA(Electronic Design Automation、電子設計自動化)ツールのベンダー 　　　　5.1.10 ソフトウェア無線ソフトウエアのベンダー 　　5.2 ベンダーの開発戦略 　　　　5.2.1 ADCテレコミュニケーションズ　 　　　　　　　　図5-4： 基地局用「Hoteling」アーキテクチャー 　　　　　　　　図5-5： Digivanceを使ったリモートSDRアーキテクチャー 　　　　5.2.2 バヌ 　　　　　　　　図5-6： Vanu Basetationのデモに使われたアーキテクチャー 　　　　5.2.3 インテル・コーポレーション--「Radio Free Intel」 　　　　　　5.2.3.1 CMOSソフトウェア無線デバイスの構成ブロック：　経済面 　　　　　　5.2.3.2 ソフトウェア無線の広範な分野への投資 　　　　　　5.2.3.3 インテルコミュニケーションアライアンス 　　　　　　5.2.3.4 ネットワーキング・ソフトウエアとプロトコル 　　　　5.2.4 アルテラ 　　　　　　　　図5-7： アルテラチップとIPコアを使ったレシーバー 　　　　5.2.5 GNU Radio 　　　　　　　　図5-8： GNU Radio アーキテクチャー 　　5.3 ソフトウェア無線市場におけるバリュー・チェーン、 　　　　　　バリューWeb、利益プール 　　　　　　　　図5-9: ポーターの企業バリュー・チェーン 　　　　5.3.1 利益プールの概念 　　　　　　　　図5-10： 利益プールの比喩的描写 　　5.4 市場形成シナリオと規模予想 　　　　5.4.1 初期におけるソフトウェア無線の展開 　　　　　　　　表5-2： 初期のソフトウェア無線市場シナリオ 　　　　　　　　　　　　（市場セグメント別売上シェアへの影響、利幅への影響、リサーチャのコメント) 　　　　5.4.2 中期におけるソフトウェア無線の展開 　　　　　　　　表5-3： 中期のソフトウェア無線市場の予想 　　　　　　　　　　　　（市場セグメント別売上シェアへの影響、利幅への影響、リサーチャのコメント） 　　　　5.4.3 ソフトウェア無線を規制する法律 　　　　　　　　表5-4： 抑制的な規制環境下での、中期〜長期における 　　　　　　　　　　　　ソフトウェア無線市場シナリオ 　　　　　　　　　　　　（市場セグメント別売上シェアへの影響、利幅への影響、リサーチャのコメント） 　　　　5.4.4 ソフトウェア無線技術に寛容な規制環境 　　　　　　　　表5-5： 寛容な規制環境下での、中期〜長期における 　　　　　　　　　　　　ソフトウェア無線市場シナリオ 　　　　　　　　　　　　（市場セグメント別売上シェアへの影響、利幅への影響、リサーチャのコメント） 　　　　5.4.5 各市場でソフトウェア無線が導入されるタイミング 　　　　　　　　図5-11： ソフトウェア無線技術が特定の市場に浸透していくタイミング 　　　　5.4.6 結論とソフトウェア無線の将来 　　　　　　　　図5-12： 米国ワイヤレス業界： サービス・プロバイダオーと 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ハードウエア・ベンダーの売り上げ比較 　 6.　規制組織によるソフトウェア無線の支援 　　6.1 FCCによるソフトウェア無線技術の調査 　　　　6.1.1 FCCの新プロセスによる無線デバイスの承認 　　　　6.1.2 サードパーティによる変更 　　　　6.1.3 不正なソフトウェア変更予防策 　　6.2 米国政府の周波数帯域ポリシー改正 　　　　6.2.1 セカンダリー・スペクトラム市場 　　　　6.2.2 オーバーレイ 　　6.3 グローバル・ソフトウェア無線規制 　　6.4 結論： ソフトウェア無線技術規制 　 7. 結論 　　7.1 ソフトウェア無線市場のハイライト 　　　　　　　　図7-1： ソフトウェア無線アーキテクチャ・レベル「tier」の年表 　　7.2 ソフトウェア無線戦略 　　7.3 長期的な見通し： コンシューマーの視点 Appendix A. 米国＆欧州ソフトウエア無線における１７のリサーチプロジェクト 　　　　　　　　(プロジェクト内容、スポンサー、参加企業) Appendix B. ソフトウエア無線フォーラム Appendix C. ソフトウエア無線にかかわる企業・情報

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