ひかり‐つうしん【光通信】
光通信
【英】Optical communications
光通信とは、情報やデータを光信号に変換して通信を行う方法のことである。多くの場合、光ファイバーケーブルを用いて信号を伝える方法が採用されている。
光通信は、銅線を用いる通常の電気信号通信と比べても、損失が低く、高速で広帯域であり、軽量で強度にも優れ、加えて電磁波の影響をうけない、といった優位性がある。
【光通信】(ひかりつうしん)
光を媒体とした通信手段のことを言う。
現代では、主に有線光通信(光ファイバー伝送)のことを言うが、狼煙や手旗信号、赤外線を用いた無線通信(リモコン等)もこの範疇である。
光は周波数の極めて高い電磁波であるため、指向性が高く、多くの情報を持たせることが出来る。逆に、その指向性の高さ故に、伝搬経路上の障害物を迂回することができず、大気中で使う場合、大気に吸収散乱される。
無線光通信
・狼煙
狼煙は最古の光通信と呼ばれる。煙(狼の糞etcなどを焼く)を上げて合図をする。漢(中国)では都と辺境を結ぶ伝送網があり、匈奴との戦で用いられた。現在でも万里の長城には、狼煙台が存在する。
・灯火(烽火)
火そのものによる合図。狼煙と同様に古くから使われた。
・腕木式通信機(セマフォア)
高い塔の上に置いた人の上半身に見立てたH型のアンテナのようなものを回転させ、文字を送るものである。いわゆる超大型の手旗通信である。10Km程の間隔で設置されており、塔を中継して伝送を行う。そのため、遠距離通信を維持するための手間はかなりかかるが、当時の通信手段としては画期的であり、ヨーロッパ中に張り巡らされた。勿論、かのナポレオンも有効活用した。初期の頃は軍事用通信であったが、後に民間にも開放された。telegraph:通信 という造語を作ったのも開発者(シャップ(仏))である。
(Link:シャップの腕木式通信システム http://www.ne.jp/asahi/okuyama/techis/1001/chappe.html)
・赤外線通信
電気無線通信に比べ、周波数が高いため、指向性や減衰率が高いので以下の特徴を持つ
・秘匿性が高く干渉が少ない
・データ伝送量が多くすることができる
・天気などにより減衰しやすい
・受光部と光経路の掃除が必要
・機器同士を向かい合わせる必要がある
屋内では現在、IrDAなどといったLEDを用いた近距離での安価な通信手段として用いられる。屋外では、ビル間など固定した場所で無線伝送として用いられる。
さらに、衛星間・衛星-高地の地球局間伝送手段としても考えられている。大気が無い宇宙では光の減衰率の高さを無視することが出来、逆に指向性が高いため装置を小型化することが出来ることが理由である。
有線光通信
専ら光ファイバーケーブル通信の事を指す。
材質は大きく分けて、レーザー光源を用いるガラス系GOF(シングルモードSMF・マルチモードMMF)とLED光源を用いるプラスチック系POF(MMFのみ)があり
値段:GOF(SMF) > GOF(MMF) > POF (高い順)
性能:GOF(SMF) > GOF(MMF) > POF (高い順)
と値段と性能は比例する。
ガラス系は長距離高速伝送に適するため、基幹伝送網に使用され、プラスチック系は安く曲げや衝撃に強いため近距離通信(高品質無線LAN etc)や照明などに用いられる。
研究室レベルでは、1Tbps(≒125Gbyte/s)という伝送速度も得られている。
有線電気通信と比較して
利点
・電磁波によるノイズに影響されず、ノイズを出さない(光に影響を及ぼす電磁波は光であるが、光は遮蔽が簡単)
・ケーブル一本あたりのデータ伝送量が大きく、長距離伝送が可能(光ファイバーはメタルケーブルよりも遥かに周波数が高い領域で使用され、遥かに低損失である。さらにWDMにより、1本のケーブルでパラレル伝送が可能である。メタルケーブルを高周波数で使用すると損失が大きくなる。)
・小さく軽い
欠点
・曲げに弱い(ガラスタイプは特に折れやすく、それでなくても急角度に曲げると減衰が大きくなりデータ伝送が上手くいかなくなる)
・光通信同士の接続が難しい(銅線のように巻くだけではなく、特別な機械・器具を必要とする)
・電子回路との接続(電子回路->(変換)->光ケーブル->(変換)->電子回路)
・材質自体の問題や、上記のことから一本単位では銅線よりも高くなる。
これらのことより、スケールメリットが出る大規模用途(基幹通信網)やノイズが気になる用途、伝送速度が欲しい用途で用いられる。
軍事用途としては、近年、対戦車ミサイルや魚雷の伝送ケーブルとして光ファイバーが用いられる。光ファイバーという軽いケーブルによって有線誘導が可能になった。
弾の進行に応じてリールによって引き出されていく光ファイバーケーブルであるため、欠点も存在する。
・弾も射手も動作が制約される(急激な機動を行うとケーブルが切断される)
・高いスピードが出せないこと(リールの速度や光ファーバーケーブルの強度)
・射程制限(光ファイバーケーブルの重量)
また、他には、航空機では、機内配線をフライバイワイヤーに変わり、フライバイライトが用いられることがある。このインターネット自体も軍事技術と呼べるのならば、基幹通信網、特に海底伝送系は光ファイバーである。
光通信
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/09/03 06:43 UTC 版)
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光通信(ひかりつうしん)とは、伝送媒体に光ファイバーを利用した有線通信を行うことである。
特徴
これまで通信用に使われてきた電線(銅線)や電波による通信に比べ、以下の特徴がある。
用途
- 音楽・ビデオ伝送用:プラスチックSI型光ケーブルとLEDを用いて、400Mbpsで10mの通信が可能で安価なもの。
- LAN伝送用:プラスチックGI型光ケーブルと半導体レーザーを用いて10Gbpsで100mの通信が可能で安価なもの。ガラスGI型光ケーブルと半導体レーザーを用いて10Gbpsで500mの通信が可能で比較的高価なもの。
- ノイズの多い工場などでの伝送用:光モデムとガラスGI型光ケーブルと半導体レーザーを利用した10Mbpsで1〜2kmの通信が可能なもの。
- 長距離回線:ガラスSM型光ケーブルと半導体レーザーを用いて、高速で信頼性の高い通信が可能な高価なもの。
日本での歴史
- 1980年代初頭より使われてきた。初期の用途はLANなどのコンピュータ同士の通信などに限られていた。
- 1980年代中期になると日本電信電話公社(現在のNTTグループ)から光専用線・ISDN1500が一般企業向けに開始され、光モデムがアナログ回線用モデムに置き換わることが多くなる。しばらくして1本の光ファイバーで複数の通信を行う多重化装置が導入され、企業のマルチメディア化が進むこととなる。
- 1988年のソウルオリンピックの直前に全都道府県の県庁所在地に光ケーブルの敷設が到達し、通信社がこれを利用することとなる。
- 2000年代に入り光波長多重通信による幹線部分の高速化が行われるようになり、企業向け回線の高速化も進展した。また多チャンネルの動画を高速に高品質で配信できる特徴を生かして、ケーブルテレビの幹線部分に使用されるようになっている。さらに光ケーブルの低価格化にともなって、FTTHなど家庭での普及が拡大している。
光通信の網構成
業務向け網の構成の変遷
PDHを利用したデジタル専用線が1980年代後半から使用されるようになった。
PDH--Och
SDHを利用した高速専用線やパケット通信が1990年代から使用されるようになった。
SONET--STS-0〜STS-192
SDH--STM1〜STM64
フレームリレーやATM交換網が1990年代後半から使用されるようになった。
FR Sw--SONET/SDH--Och ATM Sw--SONET/SDH--Och ATM Sw--Och
また、IP網間をATMで接続するIP over ATMも1990年代後半から使用されるようになった。
IP--ATM Sw--SONET/SDH--Och IP--ATM Sw--Och
Multi-Protocol Label Switching対応のルーターを使用し、IPプロトコルでVirtual Private Networkを構成する方式が2000年から開始された。
IP--MPLS Router--SONET/SDH--Och--WDM IP--MPLS Router--Och--WDM
LAN間をレイヤ2スイッチまたはレイヤ3スイッチで接続するVLANを使用した広域イーサネットが2001年からサービス開始された。
Ethernet--L2Sw--Och--WDM IP--L3Sw--L2Sw--Och--WDM
Generalized Multi-Protocol Label Switchingを利用しIPを光スイッチで接続操作し、光ファイバーの波長分割多重(WDM)で伝送する方式が2007年頃の実用化を目指して実験中である。
IP--Ethernet--Och--OSw--WDM
ユーザ網(幹線網)向け網構成
通信系においては、主にユーザ向けに、常時・定額・高速のブロードバンドインターネット接続を実現する。
ユーザ宅向け網構成
光ケーブルの屋内配線(ラスト10メートル)としての導入方法により、数種類に分かれる。
ハイブリッド網構成
- DLC(Digital Loop Carrier):末端に電話線を用いる。ナローバンド接続。いわゆる光収容。
- HFC(Hybrid Fiber Coaxial):末端に同軸ケーブルを用いる。CATVで用いられる。
- PLC(Power Line Communications):末端に電灯線を用いる。詳細は「電力線搬送通信」を参照
なお、FTTxもハイブリッド網構成の一種である。
ラストワンマイルにおける光通信
上述の網構成の他、公衆無線LANサービスや携帯電話やPHSサービスなどの移動体通信・無線アクセスの足回りとしても光通信回線が使われる。
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脚注
関連項目
- 光ケーブル:光ケーブルの特徴・用途・敷設方法・接続方法・試験法・試験機器。
- 光ファイバー:光ファイバーの種類・製造法。
- FTTH:光ケーブルをユーザ宅へ直接引き込む、光通信の網構成方式。
- FTTx:光ファイバーによる有線通信における、ユーザ宅向けの網構成の方式の総称。
- IP放送:ブロードバンド回線を用いた放送サービス。
- 光放送:放送系の網構成を取る光ファイバー回線(FTTH/FTTx)を用いた放送サービス。
- ADSL : 伝送路の途中で光ケーブルに変換される地点にDSLAMを設置すればADSL通信が可能となる。
- ラストワンマイル
- メタルIP電話
- ケーブルテレビ
- 全光ネットワーク
- 光エレクトロニクス
- 光波長多重通信
- 通信と放送の融合
- 光無線通信
- 可視光通信
- フォトニックネットワーク
- セルフォックマイクロレンズ
光通信
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/10/23 05:47 UTC 版)
「東北大学電気通信研究所」の記事における「光通信」の解説
光通信の三要素である発光素子(半導体レーザー)、光伝送路(グレーディッドインデックス(GI)型光ファイバー)、受光素子(アバランシェフォトダイオード)は本研究所で発明された成果である。 その後も光信号デバイス、光信号処理方式の研究は続き、2012年に光ナイキストパルスが開発され、2020年に1波で15.4Tbps、150㎞の信号伝送に成功している。
※この「光通信」の解説は、「東北大学電気通信研究所」の解説の一部です。
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