PHS

はじめに

通信手段として、電話機（端末）と基地局との間は有線通信の通信線路（電話線など）を用いずに電波による無線通信を利用する。マルチチャネルアクセス無線技術の一種でもある。
日本は、電気通信役務の区分など法令上や公的な資料・統計で、PHSは携帯電話と明確に区別されている。両者は相違点よりも類似点の方が大きいため、本項目のほか日本における携帯電話の項目も併せて参照のこと。

日本国外の使用

香港は2013年4月にPHSサービスが終了、停波し2016年5月10日から日本製を含むPHS端末の所持または使用に対しては2年以下の禁錮または5万香港ドル以下の罰金に処される。台湾でも2015年3月にPHSサービスが終了して停波している。中国は「小霊通」サービスが2014年12月31日をもってサービス終了している。
PHS端末に限らず無線機器の利用は各国毎に無線の帯域や仕様が異なっており、許可制であるため、無線機器を不用意に国外へ持ち出し、または国外から持ち込んで使用すると、その国の法令により処罰される場合がある。

概略

PHSは基本的に、屋外で事業者の基地局に接続し、移動先で電話として利用可能なほか、企業や家庭の内線でコードレス電話の子機として利用可能である。ただし、子機を親機やシステムに登録する必要がある。
開発当初からデジタル無線方式を採用し、第二世代携帯電話と無線アクセスとの間の中間的な性能を持つ。開発名称は第二世代デジタルコードレス電話であり、第三者が受信機で通話の内容を聞くことが難しいデジタル方式とし、企業や家庭では内線コードレス電話の子機として、屋外では簡易な基地局により公衆交換電話網に接続する発想で作られた日本発の規格である。
開発当初は「personal handy phone」の略でPHPと呼ばれたが、パナソニックの関連会社であるPHP研究所と紛らわしいことから、1994年4月22日に呼称をPHSに変更すると発表。PHPからPHSに呼称が変更された際に、PHSを「ピーエイチエス」や簡略化して「フォス」と呼ぶとする発表があった。前者は事業者や報道関係でも広く知られ広まったが後者は全く定着しなかった。のちに若者、特に女子高生らに「ピッチ」の呼び方が広がり始め、その影響を受けて、1999年以降には移動体通信事業者もコマーシャルメッセージやパンフレットでこの呼称を用いるようになった。
法令上の呼称は当初は、本来の用途からすると不適切な「簡易型携帯電話」だったが、1998年11月に、郵政省（当時）により「PHS」に改められた。ただし、一部のマスメディアや電話会社の契約約款などの文面では、依然として「簡易型携帯電話」が使われている。例としてNTT東日本・電話サービス契約約款における当社が別に定める内容（別紙1）内に、「簡易型携帯電話に係るもの」と記載がある。
電話端末は当初より長らくストレートタイプが多かったが、2000年以降は携帯電話のように、大画面化に有利な折りたたみ式が主流となっていた。
日本の法令では、携帯電話と同様に1999年11月から自動車・オートバイを運転中の使用が禁止され、2004年11月から交通反則通告制度により反則金の罰則対象となり、運転者は停車中を除いては通話したり、電話機の表示画面を見てはならない。ただしハンズフリー通話などは対象外である。運転中に通話やボタン操作などを行うことは非常に危険である。自転車でも同様の規制があり、例として東京都では公安委員会遵守事項違反により5万円以下の罰金となる。
2005年5月に、携帯電話不正利用防止法の施行により、携帯電話とPHSに関し、契約者の本人性確認の義務付けや、不正な譲渡の禁止などが行われた。
2018年3月31日に、全事業者で公衆PHSサービスの新規契約受付を終了した。サービス提供中のY!mobile（ソフトバンク・ウィルコム沖縄）は、法人向けテレメトリング以外の既存契約者へのサービス提供を2020年7月31日に終了する予定であると発表した。
2019年4月24日に法人向けテレメトリングのサービスを2023年3月31日に終了すると発表した。

日本の電話サービス

サービス上の料金制度として、月額基本料に無料通話分を含んだ、通話の状況に合わせたパック料金がある。料金前払いのプリペイド式PHSとして過去に「プチペイド」が存在した。
特殊簡易公衆電話（いわゆるピンク電話）、および新幹線公衆電話（回線が自動車公衆電話に切り替わる秋田・山形新幹線を除く）からPHSに発信はできない。また、電報・コレクトコール・ダイヤルQ2・ナビダイヤル・テレドーム等は利用不可。また、フリーダイヤル等は掛ける先（着信）側での契約がされていないと掛けられない。
留守番電話・転送電話機能を備えたサービス・端末が一般的である。キャッチホン機能は提供されないことが多い。
PHS事業者のソフトバンク（旧・ワイモバイル←ウィルコム←DDIポケット）は、音声通話定額制サービスを提供している。詳細は音声通話定額制を参照。

日本の事業者

2015年4月現在、日本で全国的に音声通信も含めたPHS事業を行なっているのはソフトバンク・ウィルコム沖縄のみ（各Y!mobileブランドで展開）。
日本では当初、PHSや携帯電話の事業者は、地域ごとに別の会社でなければならなかった。このためDDIポケット（当時）も発足当初から北海道・東北・北陸・東京（関東・中央）・東海・関西・中国・四国・九州と会社が分かれていたが、後に地域会社の規制が廃止され、2000年にDDIポケットは地域会社を全国統合した。のちに、アステル沖縄の契約利用者受け皿として沖縄地域会社を再分割し、沖縄の地域事業者はウィルコム沖縄とした。これは沖縄を除いた全国事業者としてのウィルコム発足に先立つものだった。
やがてウィルコムは会社更生法の適用によりソフトバンク主導下での経営再建を経て、イー・アクセスと経営統合しワイモバイルに改称。さらにY!mobileのブランドを残しつつソフトバンクモバイルに吸収合併された。ウィルコム沖縄はそのまま存続したが、PHS事業は段階的に縮小し2018年3月31日に新規契約受付を終了、2020年7月末で法人向けテレメトリング以外のサービス提供を終了する予定を発表した。

技術

日本国内においては、携帯電話と比較した場合、以下の特徴がある。
基地局の送信出力が携帯電話で最大25Wに対し、PHSは公衆用基地局で最小20mW - 最大500mWと小さい。そのため、基地局を多数設置して、利用可能なエリアを確保する方法が取られる。
基地局の出力が小さく、設置コストが安価なことから、地下街や地下鉄の駅構内など、地上と比較して狭い空間へのエリア展開が、1995年のサービス開始当初から実施されている（携帯電話が日本の地下鉄駅構内で利用可能になり始めたのは、2000年頃からである）。
PHSと概ね3.5Gまでの携帯電話の最大の違いは、一つの基地局がカバーするエリアの広さの違いである。おおむね3.5Gまでの携帯電話は一つの基地局で半径数km以上をカバーしており「マクロセル」と呼ばれていたが、PHSは当初、半径100m以下 - 最大でも500m程度であり「マイクロセル」と呼ばれていた。鉄塔の建設を行うなど、大掛かりな携帯電話の基地局に対して、PHSの基地局は、電柱や構内の天井や壁面などに小型の基地局装置を設置するだけなので工事が容易・低コストである。反面、基地局あたりのカバーエリアが狭いので多数の基地局を設置する必要がある。
このマイクロセル方式により周波数の空間的再利用が可能であり、1基地局当たりのカバーエリアを小さくして、同一周波数の再利用が容易になるため、周波数の利用効率が高い特長を持つ。3G以降の携帯電話でも、都市部の高トラフィックエリアでは、マイクロセル方式を採用している場合がある。この方式により基地局一台あたりのトラフィックは携帯電話に比べ余裕があり、早い時期からパケット定額や音声通話定額などのサービスを開始できた。
端末の出力も携帯電話で最大200mW程度に対し、PHSはバースト内平均電力で80mW（送信平均電力は10mW）。よって基地局側に高い利得のアンテナが要求される一方で、端末側の消費電力は抑えられている。これにより、待受け・通信（通話）時ともに電池はより長持ちするとされていた。近年は、PHS端末の高機能化に伴う消費電力の増加や携帯電話の通信規格改良による進んだため、音声端末での差はかなり小さくなっている。
1995年のサービス開始当時において、当初主流の第二世代携帯電話（PDC）方式との比較では、音質が良い、データの転送速度が速いとされた。なおその後、第三世代携帯電話では転送速度の高速化が図られた。また音質の改良がされたものもある。対して、PHSにおいても高度化PHS、次世代PHS等（後述）による高速化が図られている。
現行PHS方式においては、音声の符号化方式には32kbpsのADPCMを使用する。なお、高度化PHSであるY!mobileのW-OAM方式において、低速だがエラーに強いBPSKによる通話時は、音声符号化方式は13 - 16kADPCMとなる。周波数帯は1.9GHz帯を使用する。なお、高度化PHSにおいては1.8GHz帯（1884.65 - 1893.65MHz）を追加で使用する。通話用キャリアは、同帯域内においてFDMである。1つの通話用キャリア上に、複信・多元接続方式としてTDD-TDMAを採用する。1フレームを5msとし、これを625μsのスロット8つに分割する。TDDとして、前半4つのスロットを下り（送信、基地局→端末）、後半4つを上り（受信、端末→基地局）、として独立して使用するので、多重数は4となる。また、8スロットの内2スロットは制御スロットとして使用するので、1つの周波数（1つの通話用キャリア）で同時に使用できるのは3通話となる。1通話スロットあたりのトラフィックチャネル（通話チャネル）のデータレートは32kbpsなので、64kbpsのデータ通信を行う場合には、送受信スロットを2つずつ束ねて使用する。

データ通信

PHSを利用したデータ通信に関しては、サービス開始当初は、アナログ電話回線におけるモデムと同様に、PHSの音声通話チャネルに対してモデムによる変復調を適用する、いわゆる「みなし音声」と言う規格により無線データ通信が行われていた。これは、データをモデムによりアナログ音声に変復調したあと、再度その音声をADPCMにより変復調して伝送するというオーバーヘッドがあり、非効率で概ね14400bps程度と低速だった。
のちにデータを直接PHSの通信チャネルに対し伝送する方式としてPIAFS仕様が策定された。詳細は同項目を参照。各事業者のPIAFS規格採用状況は、日本国内の全PHS事業者が採用するPIAFS1.0 、NTTドコモが採用するPIAFS2.0、ウィルコムと旧アステル系事業者の一部が採用するPIAFS2.1、ウィルコムが採用するPIAFS2.2、となっている。
PIAFSは基本的に回線交換方式であり日本国内および国際的にも各PHS事業者で共通事項が多く、互換性も高い。一方、ウィルコムの「AIR-EDGE」のパケット通信は、W-OAMを含む独自方式により高速化を図っている。詳細はエアーエッジの項目を参照。なお、エアーエッジのパケット通信についてはPIAFS策定事項に含まれていないが、2004年に国際展開を目的として同社がライセンス契約による仕様公開を行った。

事業者ネットワーク

公衆モードのネットワークの基盤は、日本国内はNTT東日本・NTT西日本のISDNを基盤にしている活用型（依存型）事業者と、独自に構築した接続型（独自型）事業者の2つがある。アステル北海道・東北・北陸・中部・四国が接続型で、その他の事業者は全て活用型である。旧アステル関西・中国各地方の音声サービスは上述のように活用型だったが、定額制PHSデータ通信サービス「eo64エア」・「MEGA EGG 64」はいずれも接続型であった。
活用型PHSはNTT地域会社の加入者電話交換機にPHS接続装置（PSM：PHS Setsuzoku Mojuru）を接続し、PSMと基地局（CS）の間の通信にISDN回線が使用される。乱暴な言い方をすれば、既存のISDN網の末端にPSMやCSなどの設備を取り付けてシステムを構築したものである。自前のネットワークを構築するよりも短期間でサービスエリアを広げることが可能で初期の投資も抑えることができるが、回線やPSMの使用料が事業者に毎月発生する。その後全国的にNTTのISDN交換機へのPSM機能の統合がなされ、PSMの廃棄費用と引き替えにPSM使用料はなくなった。
活用型PHSは、システムがディジタル電話交換機に完全に依存しているため、公衆交換電話網自体のInternet Protocolを利用したNGNへの更改に伴い、活用型PHS事業者はPHSサービスの提供に重要な影響を及ぼす予定である。
接続型PHSは活用型PHSとは異なり、ISDN網ではなく地域系通信事業者の網を経由してNTT地域会社の市外系交換機（IC）または加入者交換機（GC）に接続する。NTTのネットワークを利用する部分が少なくて済み、PSMも不要である。NTTへの依存コストはない分、自前のネットワークの構築・維持コストが掛かる。他の通信事業者とのローミングの整備も必要となる。
近年の動向として、市中の末端ネットワークを光回線として、低コスト、高スループットを実現するもの（eo64エア、W-OAM typeG）や、基本は活用型でありながら、電話局間の幹線網をVoIPでバイパスし、コスト削減・高スループットを実現するもの（ウィルコム）も出てきている。

高度化PHS

高度化PHSは、現行PHS規格の改良型で、高速無線アクセスシステム的性能を持つ。

次世代PHS

次世代PHS（XGP：neXt Generation PHS）は「高度化PHS」とは別に、PHSのマイクロセル・自律分散などコンセプトを引き継ぎつつ、新たに策定された規格である。従来のPHSとの互換性はまったくなく、略称XGPの正式名称が、neXt Generation PHSからeXtended Global Platformに改められている。XGP方式自体は、2012年1月31日をもって終了。XGPを推進していたソフトバンクグループ傘下のWireless City Planningは後継方式としてAdvanced eXtended Global Platform（AXGP）を採用、2011年11月1日からサービス開始している。

ターボPHS

日本国外ではデータ通信より通話がメインの利用者が多いため、日本とは方向性の違う高度化PHS規格である「ターボPHS」が提案され検討がなされている。主な変更点として新制御チャンネルの設定、SMSの容量拡大、音声コーデックにAMRを追加、端末出力の高出力化などがあげられる。

概略

当初は携帯電話よりも料金が安価な簡易型携帯電話と言う位置付けでサービス販売がなされた。
Pメールサービスが日本国内でのSMSの先駆けとして1996年11月20日に開始。ポケベルの代替として、また絵文字が使えることもあり、通称「ピッチ」として女子高生を中心に一時ヒットした。
それ以降、サービスと料金の面で携帯電話との競争が激化し、PHS側でも弱点だった切れやすい音声通話の改良や、データ通信への特化等が、営業施策として行われる。携帯電話も対抗としてメールサービス等の強化、料金の低廉化が図られた。その中でサービス改善が難しく単に安価な簡易型携帯電話と言うモデルから抜け出せなかったドコモPHS（旧NTTパーソナルグループ）とアステルグループが相次いでPHSから撤退する。
各社はデータ通信への特化等の営業施策として、通話機能のない通信カード型PHS端末の提供、当時は日本国内初の128kbpsでの通信や、モバイルデータ通信定額制などの提供を実施。これにより、後年にWi-FiスポットやモバイルWiMAX等の無線アクセス手段が普及するまでの期間、ノートパソコンやPDAに接続して行うモバイル利用を普及、促進させた。
さらに、当時日本国内初の音声通話定額制を開始。、通話・通信性能も高度化PHS（W-OAM）として改善が図られる。普段は携帯電話を利用し、特定の相手との長電話などにPHSを用いる「2台目」の需要を喚起し、音声端末の契約数も復調する。
後年に携帯電話事業者も、3Gの導入以降、部分的または完全定額制の料金プランなどを開始し、サービス品質、料金両面で徐々に追随。データ通信分野においても、携帯電話、Wi-FiスポットやモバイルWiMAX等の無線アクセス手段の普及、データ通信の高速化や一部の定額プランの導入によってそれらの利点は徐々に失われた。
さらに後年になるとスマートフォンおよびLTE等の3.9G/4G携帯電話が普及。高度化PHSでも実効速度256kbps前後であったためデータ通信の分野でも存在意義を失った。スマートフォンでのSkypeやLINEなどのインターネット電話の普及も併せ、PHSは完全にアドバンテージを喪失した。
2018年3月31日をもって全事業者で公衆PHSサービスの新規契約受付を終了した。法人向けテレメトリング以外の、既存契約者へのサービス提供を2020年7月31日で終了する予定を発表した。

創業期

PHSが開始された当初の売りは、携帯電話が使えない地下鉄駅や地下街でも使え、基本料金や通話料金が安いと言う点である。
1994年に、携帯電話にデジタルホン（現・ソフトバンク）とツーカー（現・KDDI）が新規参入し、携帯電話間で激しいシェア争いや価格競争が始まったものの、まだ高額だったのに対して、PHSは本体価格・基本料金・市内通話料金が携帯電話に比べて格段に安いことから、初年度の1995年度に総計で150万台に達した。
その後、通話エリアの拡大や本体機能の充実、本体及び新規手数料を無料とした契約促進キャンペーンや販促用景品やクイズなどの賞品への利用なども頻繁に使われたためにPHS加入者は急激に増加し、1996年末に総計600万台を突破する。
当時は携帯電話よりも費用が安価であったため1990年代後半から2000年代初頭までの日本国内の中学・高校生からの需要はそれなりにあり、一部のユーザーではポケベルとPHSを併用し、PHSを使ってポケベルにメッセージを送信するという使い方もされた。
利用者から見ると、PHSは料金が安いが、田舎や山間部で利用できない、通話が途切れやすい、高速移動時に通話できない、などが携帯電話との当初の違いであった。PHSの黎明期は、料金の安さから（本体価格が無料の物も多かった）特に首都圏でポケベルからPHSに移行する者も見られ、急速に契約数を伸ばした。

携帯電話との競争激化

しかしサービス開始当時は価格競争による値下げで普及し始めた携帯電話との相互通話が不可能な問題を抱えていたほかに、携帯電話に比べて利用可能なエリアが狭い、通話が途中で切れ易い問題が生じていた。
当初、基地局の設置が急速な契約者数の増大になかなか追いつかず、都市部では繋がるが郊外や地方に行くと繋がらないと言うような地域格差が広がった。都市部であっても、基地局からの電波が届かない場所に移動すると通話が途切れる現象が多発した。これは一部事業者の20mWの小出力基地局が災いしていた面もある。また各事業者で通話エリアの面的拡大が、エリア面内での通話可能エリア高密度化よりも優先されていたこともある。さらにある基地局から他の基地局へと通信を切り替えるハンドオーバー処理の改良が遅れ、これらの通話品質が改善されるまでにかなりの期間を要した。
携帯電話との接続もようやく1996年10月に、接続センターを介する暫定接続の形でPHS・携帯電話間の相互通話が可能になったが、接続センターを介するため、特殊なダイヤル操作が必要で、料金が5.5秒10円プラス1通話あたり20円と高額だった。
料金の安さや手頃感から契約増加が見込まれたものの、1997年始めから携帯電話の本体価格や料金の値下げが急激に進んでPHSとの価格差が縮まり、携帯電話にショートメッセージサービス機能が搭載されPHSの優位性は薄れた。しかも当時通話エリアの広さで携帯電話と勝負にならなかったPHSは、解約が相次いだ。結果、PHSの契約数は1997年9月の総計約710万台をピークに以降は減少に転じた。
一方、病院など医療現場の出力の大きな携帯電話の電波が使えない場所では、医療用PHSが使われている。かつて医療用ポケベルが使われたが現在はPHSが主流である。医療用は出力160mW（平均出力20mW）以下に限られ、内線専用のものが主流である。

音声通話の改良

各事業者はこれらの問題点への対応策として、1998年のPHS・携帯電話間の直接接続の開始による通話料金の値下げ、基地局の大幅な増設（各事業者とも1 - 2年間で基地局を2 - 3倍に増加）による通話エリアの拡大と高密度化、ハンドオーバー処理の改良などを相次いで実施。当時の携帯電話より通話音質が良かった点などをアピールして対抗したものの功を奏せず、契約者数の減少傾向に歯止めは掛からなかった。
結果、PHS各社は黒字転換ができず、旧NTTパーソナルグループはNTTドコモへの事業譲渡、DDIポケットは親会社のDDIセルラーグループ（現・au、KDDI・沖縄セルラー電話）による財務支援を受け、アステル各社は出資元の電力系通信事業者へ吸収されるなどの救済策がとられた。
PHSによる当時世界初の移動体電話によるテレビ電話や、文字電話と言う手書き文字による通信端末など、意欲的な試みもなされたが、いずれも普及しなかった。

データ通信への特化

音声端末低迷への抜本的な打開策として、高速な通信速度を生かしたデータ通信を前面に打ち出し、携帯電話（第2世代PDC式）との差別化を図る方針に切り替えた。
1997年4月、各社がPIAFS回線交換方式により、最大通信速度（理論値）32Kbps（実効理論値29.2Kbps）で開始。続いてその後、各社とも64Kbps（PIAFS、実効理論値58.4Kbps）サービスを開始した。
2000年に入り、定額制モバイルデータ通信サービスとして、旧・アステルグループの各サービス（北海道「定額ダイヤルアップ接続サービス」、北陸・四国「ねっとホーダイ」、東北「おトーク・どっと・ネット」、関西「eo64エア」、中国「MEGA EGG 64」）、DDIポケットの「Air H"（現・AIR-EDGE）」やNTTドコモの「@FreeD」、などのサービスが各事業者により開始され、モバイル通信分野で利用が増加した。音声端末単体でもインターネット接続可能な端末が、アステルのドットiを皮切りにして、NTTドコモの「ブラウザホン」、DDIポケットの「Air H" フォン（現・AIR-EDGE PHONE）」などの登場を見た。
DDIポケットは、他社へのPHS網の再販事業（仮想移動体通信事業者=MVNO）に乗り出し、日本通信など他社にデータ通信用として自社PHS網を再販した。
それでもなお、音声通話ユーザによる解約を主としたPHS全体契約数の減少には太刀打ちできず、2004年中に契約総数500万台を割ることとなった。

業界動向

2000年代前半は低迷が目立ったが、以前からのPIAFSやAIR-EDGEなどの強みであるデータ通信分野を活かし、公衆無線LANと比べて市中の広いエリアで利用できること、また日本国外でも幾つかの国で「ラストワンマイルを繋ぐ手頃な無線技術」としての強みが注目されることになった。
基地局からの通話可能範囲が狭いことを逆手に取って、端末所持者の高精度な現在位置を確認できるようにした、NTTドコモの「いまどこサービス」、ウィルコム（旧・DDIポケット、現・ソフトバンクのY!mobile部門）の「位置情報サービス」といった「位置情報確認サービス」の提供や、安価で高速なデータ通信を利用して自動販売機などの販売機器や監視システムを遠隔管理可能する「テレメトリング（テレメタリング）」など、PHSの安価・小型・簡単なシステムを活用した運用がなされている。
またPHS無線通信部分を切手サイズにまとめたウィルコムのW-SIMにより、無線通信技術を持たない会社の新規参入が容易になったため、従来にない多種多様な端末が登場し始めている。詳細はW-SIMの項目を参照。

公衆サービスの終了へ

ウィルコムは会社更生法の適用によりソフトバンクの指導下での経営再建を経て、イー・アクセスと経営統合しワイモバイルに改称。ウィルコム沖縄はそのまま存続したが、PHS事業は段階的に縮小し2018年3月31日に契約新規受付を終了、2020年7月末で法人向けテレメトリング以外のサービス提供を終了する予定を発表した。