物理メディア

物理媒体とは、データ通信において情報を保存または伝送するために使用される物理的な素材を指します。これらの物理媒体は、一般的に銅やガラスなどの材料で作られた物理的な物体です。触ったり感じたりすることができ、重さや色などの物理的特性を持っています。^[1]長年にわたり、銅とガラスはコンピュータネットワークで使用される唯一の媒体でした。

物理メディアという用語は、レコード、カセット、VHS、レーザーディスク、CD、DVD、ブルーレイディスクなどのデータストレージメディアを表す場合にも使用できます。特に、インターネットからハードドライブやその他のストレージデバイスにファイルとしてダウンロードされた最新のストリーミングメディアやコンテンツと比較する場合はそうです。

物理メディアの種類

銅線

銅線は現在、世界中で銅が豊富に存在し、電気を伝導する能力があるため、最も一般的に使用されている物理媒体です。^[1]銅はより安価な金属の1つであるため、使用しやすいです。^[1]

今日のデータ通信で使用されているほとんどの銅線は、8本の銅線で構成されており、シールドなしツイストペア（ UTP）で構成されています。^[1]外部からの電気干渉を軽減するため、ワイヤは互いに撚り合わされています。UTPに加えて、一部のワイヤではシールド付きツイストペア（STP）が使用されており、これにより電気干渉がさらに軽減されます。^[2]銅線の撚り方もデータ速度に影響します。カテゴリ3ケーブル（Cat3）は、1フィートあたり3〜4回の撚りがあり、10 Mbit / sの速度をサポートできます。^[1] カテゴリ5ケーブル（Cat5）はより新しく、1インチあたり3〜4回の撚りがあり、最大データ速度は100 Mbit / sです。^[1]さらに、最大1,000Mbit/sの速度をサポートできるカテゴリ5e（Cat5e）ケーブルや、最近では最大10,000Mbit/s（つまり10Gbit/ s）のデータレートをサポートするカテゴリ6ケーブル（Cat6）もあります。^[1]

平均して、銅線のコストは1フィートあたり約1ドルです。^[1]

光学ファイバ

光ファイバーは、ガラスやプラスチックでできた薄くて柔軟な繊維です。銅線とは異なり、光ファイバーは長距離データ通信によく使用されます。長距離のデータ伝送が可能で、高速伝送が可能なためです。光ファイバーは信号中継器を必要としないため、信号中継器は頻繁に故障することが知られていますが、メンテナンスコストを削減できます。^[1]

現在使用されている光ファイバーには、主に2つの種類があります。マルチモードファイバーは直径が約62.5μm で、発光ダイオードを使用して最大約2キロメートルの距離で信号を伝送します。^[1]シングルモードファイバーは直径が約10μmで、数十マイルにわたって信号を伝送できます。^[1]

銅線と同様に、光ファイバーのコストは現在1フィートあたり約1ドルです。^[1]

同軸ケーブル

同軸ケーブルは、銅の芯線を囲む 2 つの異なる層で構成されています。最も内側の層には絶縁体があります。次の層には導電性シールドがあります。これらは両方ともプラスチック製のジャケットで覆われています。同軸ケーブルは、電子レンジ、テレビ、コンピューターに使用されます。これは、1920 年代半ば頃に導入された 2 番目に導入された伝送媒体 (多くの場合、同軸と呼ばれます) でした。同軸ケーブルの中心には、情報が移動する導体として機能する銅線があります。同軸の銅線はツイストペアの銅線よりも太く、電磁干渉に寄与する周囲の線の影響を受けないため、ツイストペアよりも高い伝送速度を提供できます。中心導体はプラスチック製の絶縁体で囲まれており、外部からの干渉を除去するのに役立ちます。この絶縁体は、通常は編組銅シールドまたはアルミホイルタイプのカバーであるリターンパスで覆われています。外側のジャケットは同軸の保護カバーを形成します。外側のジャケットの数と種類は、ケーブルの用途（ケーブルを空中に張るか地中に張るか、ネズミ対策が必要かどうかなど）によって異なります。最も一般的な 2 種類の同軸ケーブルは、イーサネットネットワークで使用されます。

Thinnet は Ethernet 10BASE2ネットワークで使用され、2 つのうちより細く、柔軟性に優れています。Thicknet とは異なり、Thinnet は両端にBayonet Niell-Concelman (BNC) を使用してコンピューターに接続します。Thinnet は RG-58 ケーブルファミリに属し、最大ケーブル長は 185 メートル、伝送速度は 10 Mbit/s です。

シックネット同軸ケーブルは、イーサネット10BASE5ネットワークで使用され、最大ケーブル長は 500 メートル、伝送速度は 10 Mbit/s です。これは高価であまり使用されていませんが、もともとはコンピュータを直接接続するために使用されていました。コンピュータは、ドロップケーブルを使用して、ネットワークカードのアタッチメントユニットインターフェイスからケーブルでトランシーバに接続されます。1 つのセグメントの最大シックネットノード数は 100 です。各ケーブルの一方の端は接地されています。^[2]

応用

1920 年代半ば、同軸ケーブルは電話網の局間幹線として利用されました。1,500 対または 1,000 対の銅線とケーブルを含む銅ケーブルの束を追加する代わりに、それらの太いケーブルをはるかに細い同軸ケーブルに置き換えることが可能になりました。

通信における同軸ケーブルの次の主要な用途は、1950 年代に国際トラフィックを運ぶための海底ケーブルとして導入されたときでした。その後、1960 年代半ばにデータ処理の分野に導入されました。初期のコンピュータアーキテクチャでは、端末からホストへのメディアタイプとして同軸ケーブルが必要でした。1980年から 1987 年頃まで、ローカルエリアネットワークは主に同軸ケーブルに基づいていました。 ^{[引用が必要]}

同軸ケーブルは、HFCアーキテクチャの形でケーブルテレビやローカルループでも使用されています。HFCは、光ファイバーを可能な限り近隣地域に近づけます。光ファイバーは近隣ノードで終端し、同軸ケーブルがそこから広がって家庭向けサービスを提供します。^[3]

利点

ブロードバンドシステム同軸は、複数のチャネルをサポートするのに十分な周波数範囲を備えているため、スループットが向上します。
より大きなチャネル容量 - 複数のチャネルのそれぞれは、サービス場所に応じて大きな容量を提供します (北米では 6 MHz 幅、ヨーロッパでは 8 MHz 幅)。
より広い帯域幅 - ツイストペアと比較して、各チャネルの帯域幅がより広くなります。これにより、さまざまなサービス (音声、データ、ビデオ、マルチメディア) をサポートできます。
エラー率が低い - 内部導体はネットワークを電子ノイズから保護するファラデーシールドとして機能します。

デメリット

同軸ケーブルが配備されているバスネットワークは、混雑、ノイズ、セキュリティリスクの影響を受けやすくなります。
ノイズが大きい - リターンパスにノイズの問題があり、エンドデバイスにはエラー制御を処理するための追加のインテリジェンスが必要です。
設置コストが高い
落雷による損傷を受けやすい - 落雷が同軸ケーブルによって伝導されると、同軸ケーブルの端にある機器が簡単に損傷する可能性があります。