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電気通信は、複数形または略してtelecomとして使用されることが多く、対面でのコミュニケーションに匹敵する即時性を持つ情報の伝送です。そのため、郵便や気送管などの低速通信技術は定義から除外されます。[1] [2]煙信号、ビーコン、腕木式電信、信号旗、光学ヘリオグラフから、電磁信号を伝送するために作られた電線や空きスペース まで、歴史を通じて多くの伝送媒体が電気通信に使用されてきました。これらの伝送経路は、多重化のために通信チャネルに分割され、単一の媒体で複数の同時通信セッションを送信できます。近代以前のいくつかの長距離通信方法では、コード化された太鼓の音、ラッパの音、笛の音などの音が使用されていました。20世紀から21世紀にかけて発明された長距離技術は、一般的に電力を使用し、電信、電話、テレビ、ラジオが含まれます。
初期の電気通信ネットワークでは、信号を送信するための媒体として金属線が使用されていました。これらのネットワークは、何十年にもわたって電信や電話に使用されていました。20 世紀の最初の 10 年間に、無線通信における画期的な進歩が始まりました。これには、1909 年にノーベル物理学賞を受賞したグリエルモ・マルコーニによる無線通信の進歩も含まれます。電気および電子通信の初期の先駆者には、電信の共同発明者であるチャールズ・ホイートストンとサミュエル・モールス、電話の多数の発明者および開発者であるアントニオ・メウチとアレクサンダー・グラハム・ベル、ラジオの発明者であるエドウィン・アームストロングとリー・ド・フォレスト、テレビの発明者であるウラジミール・K・ズヴォルキン、ジョン・ロジー・ベアード、フィロ・ファーンズワースなどがいます。
1960年代以降、デジタル技術の普及により、音声通信は徐々にデータによって補完されるようになりました。金属媒体の物理的な制限により、光ファイバーの開発が促進されました。[3] [4] [5]インターネットは、特定の媒体に依存しない技術であり、個々のユーザーにサービスへのグローバルなアクセスを提供し、通信における場所と時間の制限をさらに減らしました。
語源
テレコミュニケーションは、遠い、はるか遠くを意味するギリシャ語の接頭辞tele- (τῆλε) [6]と、共有を意味するラテン語の動詞communicareの複合名詞である。その現代的用法はフランス語から取り入れられたものであり[7]、 1904年にフランスの技術者で小説家のエドゥアール・エスタウニエによって文書での使用が記録されている。[8] [9]コミュニケーションが英語として初めて使用されたのは14世紀後半である。これは、古フランス語 comunicacion (14世紀、現代フランス語 communication) から来ており、ラテン語 communicationem (主格 communication) から来ている。これは、communicare の過去分詞語幹から派生した動作名詞で、「共有する、分ける、伝える、伝える、知らせる、参加する、団結する、参加する」という意味で、文字通り「共通にする」という意味で、communis から来ている。[10]
歴史
1932年にマドリードで開催された全権大使電信会議と国際無線電信会議において、この2つの組織は合併して国際電気通信連合（ITU）が設立された。[11]彼らは電気通信を「有線、無線、またはその他の電気信号または視覚信号（腕木信号）のシステムまたはプロセスによる、あらゆる種類の記号、信号、文書、ファクシミリ、および音声の電信または電話による通信」と定義した。
この定義は後に、 ITU無線通信規則第1.3条に従って再確認され、「有線、無線、光学、またはその他の電磁システムによる、あらゆる種類の記号、信号、文書、画像、音声または情報の送信、発信、受信」と定義されました。
ビーコンとハト
伝書鳩は歴史を通じて様々な文化で使われてきた。伝書鳩はペルシャにルーツを持ち、後にローマ軍の支援に使われた。フロンティヌスは、ユリウス・カエサルがガリア征服の際、鳩を伝書鳩として使ったと主張している。[12] ギリシャ人も伝書鳩を使ってオリンピックの優勝者の名前を様々な都市に伝えた。 [13] 19世紀初頭、オランダ政府はジャワ島とスマトラ島でこのシステムを使った。そして1849年、ポール・ユリウス・ロイターはアーヘンとブリュッセルの間で株価を飛ばす鳩のサービスを開始した。このサービスは電信回線のギャップが解消されるまで1年間運営された。[14]
中世では、丘の頂上で信号を中継する手段として、ビーコンの鎖がよく使われていた。ビーコンの鎖は、1ビットの情報しか伝えられないという欠点があったため、「敵を発見した」などのメッセージの意味は事前に合意しておく必要があった。その使用例としては、スペイン無敵艦隊のとき、ビーコンの鎖がプリマスからロンドンまで信号を中継したことがある。[15]
1792年、フランスの技術者クロード・シャップがリールとパリの間に世界初の固定視覚電信システム（セマフォ線）を建設した。 [16]しかしセマフォは熟練したオペレーターと10～30キロメートル間隔の高価な塔を必要とするという難点があった。電信との競争の結果、最後の商用線は1880年に廃止された。[17]
電信と電話
1837年7月25日、イギリスの発明家ウィリアム・フォザギル・クック卿とイギリスの科学者チャールズ・ホイートストン卿によって、最初の商用電気電信機が実証されました。[18] [19]両発明家は、自分たちの装置を「[既存の]電磁電信機の改良」であり、新しい装置ではないと考えていました。[20]
サミュエル・モールスは独自に電信機のバージョンを開発し、1837年9月2日に実証したが失敗に終わった。彼のコードはホイートストンの信号方式よりも重要な進歩であった。最初の大西洋横断電信ケーブルは1866年7月27日に完成し、初めて大西洋横断通信が可能になった。[21]
従来の電話は、1876 年にアレクサンダー ベルによって特許が取得されました。エリシャ グレイも 1876 年にこの電話に対する警告を提出しました。グレイは警告を放棄し、ベルの優先権に異議を唱えなかったため、審査官は 1876 年 3 月 3 日にベルの特許を承認しました。グレイは可変抵抗電話に対する警告を提出していましたが、ベルは初めてこのアイデアを文書化し、電話でテストしました。[88] [22] アントニオ メウチは、ほぼ 30 年前の 1849 年に、回線を介して音声を電気的に伝送できる装置を発明しましたが、彼の装置は、ユーザーが「聞く」ために受話器を口に入れる必要がある電気音響効果に依存していたため、実用的な価値はほとんどありませんでした。 [23]最初の商用電話サービスは、1878 年と 1879 年にベル電話会社によって大西洋の両側のニューヘイブンとロンドンの都市で開始されました。[24] [25]
ラジオとテレビ
1894年、イタリアの発明家グリエルモ・マルコーニは、当時新たに発見された電波現象を利用した無線通信の開発を開始し、1901年までに大西洋を越えて送信できることを実証した。[26]これが無線による無線電信の始まりであった。1902年12月17日、カナダのノバスコシア州グレイス湾のマルコーニ局からの送信が、北米から大西洋を横断した世界初の無線メッセージとなった。1904年には、夜間のニュース要約を購読船に送信する商用サービスが確立され、船はそれを船内の新聞に掲載した。[27]
第一次世界大戦は軍事通信用ラジオの発展を加速させた。戦後、1920年代に商業ラジオAM放送が始まり、娯楽やニュースのための重要なマスメディアとなった。第二次世界大戦は再び、航空機や陸上通信、無線航法、レーダーなどの戦時目的のラジオの発展を加速させた。[28]ラジオのステレオFM放送の開発は、1930年代に米国で、1940年代に英国で始まり、[29] 1970年代にはAMに取って代わり、商業規格の主流となった。[30]
1925年3月25日、ジョン・ロジー・ベアードはロンドンのデパート、セルフリッジで動画の送信を実演した。ベアードの装置はポール・ニプコウのニプコウ円盤を利用していたため、機械式テレビとして知られるようになった。これは、 1929年9月30日に始まった英国放送協会による実験放送の基礎となった。[31]しかし、20世紀のほとんどの間、テレビはカール・フェルディナント・ブラウンが発明したブラウン管に依存していた。有望なそのようなテレビの最初のバージョンは、フィロ・ファーンズワースによって製作され、1927年9月7日に家族に実演された。[32]第二次世界大戦後、中断されていた実験が再開され、テレビは重要な家庭娯楽放送媒体となった。
熱電子管
熱電子管または熱電子バルブと呼ばれるタイプのデバイスは、加熱された陰極からの電子の熱電子放出を利用して、信号増幅や電流整流などのいくつかの基本的な電子機能を実現します。
最も単純な真空管は、ジョン・アンブローズ・フレミングが1904年に発明したダイオードで、加熱された電子放出カソードとアノードのみで構成されています。電子は、デバイス内をカソードからアノードへの一方向にのみ流れます。チューブ内に1つまたは複数の制御グリッドを追加すると、カソードとアノード間の電流をグリッドの電圧で制御できます。[33]これらのデバイスは、20世紀前半の電子回路の主要コンポーネントとなり、ラジオ、テレビ、レーダー、音声の録音と再生、長距離電話ネットワーク、アナログおよび初期のデジタルコンピューターの開発に不可欠でした。一部のアプリケーションでは、ラジオ用のスパークギャップ送信機や計算用の機械式コンピューターなど、以前の技術が使用されていましたが、熱電子真空管の発明により、これらの技術が広く普及して実用的になり、電子機器の誕生につながりました。[34]
1940 年代には、半導体デバイスの発明により、熱電子管よりも小型で安価、かつ効率、信頼性、耐久性に優れたソリッドステートデバイスの製造が可能になりました。1960 年代半ばから、熱電子管はトランジスタに置き換えられました。熱電子管は、現在でも特定の高周波増幅器に使用されています。
コンピュータネットワークとインターネット
1940年9月11日、ジョージ・スティビッツはニューヨークでテレタイプを使用して複素数計算機の問題を送信し、ニューハンプシャー州のダートマス大学で計算結果を受け取った。[35]集中型コンピュータ（メインフレーム）とリモートダム端末の構成は、1970年代まで人気が残っていた。1960年代には、ポール・バランとドナルド・デイヴィスがそれぞれ独立して、パケット交換、つまり集中型メインフレームを経由せずにメッセージを部分的に宛先に非同期に送信する技術の研究を始めた。4ノードのネットワークは1969年12月5日に登場し、 ARPANETの始まりとなり、1981年までに213ノードに成長した。[36] ARPANETは最終的に他のネットワークと統合され、インターネットを形成した。インターネットの開発は、一連のRequest for Comments文書を発行したInternet Engineering Task Force (IETF)の焦点でしたが、イーサネット(1983)、トークン リング(1984) [要出典]、スター ネットワークトポロジ などのローカル エリア ネットワーク(LAN) の開発など、他のネットワークの進歩は産業研究所で起こりました。
送電容量の増加
双方向通信ネットワークを通じて世界中で情報を交換する有効容量は、最適に圧縮された情報で1986年の281ペタバイト（PB）から1993年の471PB、2000年の2.2エクサバイト（EB）、2007年の65EBへと増加しました。 [37]これは、1986年には1人1日あたり新聞2ページに相当する情報量であり、2007年には1人1日あたり新聞6紙分に相当します。[38]この成長を考えると、通信は世界経済においてますます重要な役割を果たしており、世界の通信産業は2012年に約4.7兆ドルのセクターでした。[39] [40]世界の通信産業のサービス収益は2010年に1.5兆ドルと推定され、世界の国内総生産（GDP）の2.4％に相当します。[39]
技術的概念
現代の電気通信は、1 世紀以上にわたって漸進的な発展と改良を経た一連の重要な概念に基づいています。
基本要素
通信技術は、主に有線方式と無線方式に分けられます。全体的に、基本的な通信システムは、何らかの形で常に存在する 3 つの主要部分で構成されています。
- 情報を受け取り、それを信号に変換する送信機
- 信号を伝送する伝送媒体（物理チャネルとも呼ばれる）（例： 「自由空間チャネル」）
- チャネルから信号を受け取り、それを受信者が使用できる情報に変換する受信機
ラジオ放送局では、局の大型電力増幅器が送信機であり、放送アンテナが電力増幅器と自由空間チャネル間のインターフェースです。自由空間チャネルは伝送媒体であり、受信機のアンテナは自由空間チャネルと受信機間のインターフェースです。次に、ラジオ受信機はラジオ信号の送信先であり、ここで電気から音に変換されます。
通信システムは、送信機と受信機、またはトランシーバー（携帯電話など）の両方として機能する単一の電子機器を備えた「デュプレックス」 （双方向システム）である場合があります。 [41]トランシーバー内の送信電子機器と受信機電子機器は、互いに完全に独立しています。これは、無線送信機にはワットまたはキロワットで測定される電力で動作する電力増幅器が含まれていますが、無線受信機はマイクロワットまたはナノワットで測定される無線電力を処理するという事実によって説明できます。したがって、干渉を避けるために、トランシーバーは高電力回路と低電力回路を互いに分離するように注意深く設計および構築する必要があります。
固定回線による通信は、送信機と受信機の間で行われるため、ポイントツーポイント通信と呼ばれます。無線放送による通信は、強力な送信機と多数の低電力だが感度の高い無線受信機の間で行われるため、放送通信と呼ばれます。 [41]
複数の送信機と複数の受信機が連携して同じ物理チャネルを共有するように設計された通信は、多重化システムと呼ばれます。多重化を使用して物理チャネルを共有すると、多くの場合、大幅なコスト削減につながります。多重化システムは通信ネットワーク内に配置され、多重化信号はノードで切り替えられ、正しい宛先端末受信機に送られます。
アナログ通信とデジタル通信
通信はアナログ信号またはデジタル信号として符号化することができ、これらはアナログまたはデジタル通信システムによって伝送される。アナログ信号は情報に対して連続的に変化するが、デジタル信号は情報を離散値の集合（例えば、1と0の集合）として符号化する。[42]伝播および受信の過程で、アナログ信号に含まれる情報は望ましくないノイズによって劣化する。一般に、通信システムにおけるノイズは、ランダムな過程を経て望ましい信号に加算または減算されるものとして表現できる。この形態のノイズは加法性ノイズと呼ばれ、ノイズは異なる瞬間に負または正になる可能性がある。
付加的なノイズ障害が一定のしきい値を超えない限り、デジタル信号に含まれる情報はそのまま残ります。ノイズに対する耐性は、アナログ信号に対するデジタル信号の重要な利点です。ただし、ノイズがシステムの自動修正能力を超えると、デジタル システムは壊滅的な障害を起こします。一方、アナログ システムは、ノイズが増加すると信号が徐々に劣化しますが、まだ使用可能であり、穏やかに障害を起こします。また、連続データのデジタル伝送では、出力に量子化ノイズが不可避的に加わります。これは、チャネル帯域幅要件の増加を犠牲にしてのみ、削減できますが、完全に除去することはできません。
コミュニケーションチャネル
「チャネル」という用語には 2 つの異なる意味があります。1 つの意味において、チャネルは送信機と受信機の間で信号を運ぶ物理的な媒体です。この例としては、音声通信の場合は大気、一部の光通信の場合はガラス光ファイバー、電圧と電流による通信の場合は同軸ケーブル、可視光、赤外線、紫外線、電波を使用した通信の場合は自由空間などがあります。同軸ケーブルの種類は、RG タイプまたは「無線ガイド」によって分類されます。これは第二次世界大戦に由来する用語です。さまざまな RG 指定は、特定の信号伝送アプリケーションを分類するために使用されます。[43]この最後のチャネルは「自由空間チャネル」と呼ばれます。ある場所から別の場所への電波の送信は、2 つの場所の間に大気があるかどうかとは関係ありません。電波は、空気、霧、雲、またはその他の種類のガスを通過するのと同じくらい簡単に、完全な真空を通過します。
電気通信における「チャネル」という用語の別の意味は、通信チャネルという語句に見られます。これは、伝送媒体を細分化して、複数の情報ストリームを同時に送信するために使用できるようにしたものです。たとえば、あるラジオ局は、94.5 MHz (メガヘルツ) 付近の周波数で自由空間に電波をブロードキャストできますが、別のラジオ局は、同時に 96.1 MHz 付近の周波数で電波をブロードキャストできます。各ラジオ局は、上記のような「搬送周波数」と呼ばれる周波数を中心とした約 180 kHz (キロヘルツ) の周波数帯域幅で電波を送信します。この例の各局は、隣接する局から 200 kHz 離れており、200 kHz と 180 kHz (20 kHz) の差は、通信システムの不完全性に対するエンジニアリング上の許容範囲です。
上記の例では、「自由空間チャネル」が周波数に応じて通信チャネルに分割されており、各チャネルには電波をブロードキャストするための個別の周波数帯域幅が割り当てられています。周波数に応じて媒体をチャネルに分割するこのシステムは、「周波数分割多重化」と呼ばれます。同じ概念の別の用語は「波長分割多重化」であり、これは複数の送信機が同じ物理媒体を共有する光通信でより一般的に使用されます。
通信媒体をチャネルに分割する別の方法は、各送信者に繰り返しの時間セグメント (「タイム スロット」、たとえば 1 秒あたり 20ミリ秒) を割り当て、各送信者が自分のタイム スロット内でのみメッセージを送信できるようにすることです。この通信チャネルに媒体を分割する方法は「時分割多重化」( TDM ) と呼ばれ、光ファイバー通信で使用されます。一部の無線通信システムでは、割り当てられた FDM チャネル内で TDM を使用します。したがって、これらのシステムでは TDM と FDM のハイブリッドが使用されます。
変調
情報を伝達するために信号を形成することを変調といいます。変調は、デジタルメッセージをアナログ波形として表すために使用できます。これは一般に「キーイング」と呼ばれ、通信におけるモールス信号の古い使用法に由来する用語で、いくつかのキーイング技術が存在します（これらには、位相シフトキーイング、周波数シフトキーイング、振幅シフトキーイングが含まれます）。たとえば、「Bluetooth」システムは、さまざまなデバイス間で情報を交換するために位相シフトキーイングを使用します。[44] [45]さらに、位相シフトキーイングと振幅シフトキーイングの組み合わせがあり、これは（業界用語で）「直交振幅変調」（QAM）と呼ばれ、大容量デジタル無線通信システムで使用されます。
変調は、低周波アナログ信号の情報を高周波で伝送するためにも使用できます。これは、低周波アナログ信号が自由空間で効果的に伝送できないため便利です。したがって、低周波アナログ信号の情報は、伝送前に高周波信号 (「搬送波」と呼ばれる) に入力する必要があります。これを実現するには、いくつかの異なる変調方式があります (最も基本的な 2 つは振幅変調(AM) と周波数変調(FM) です)。このプロセスの例としては、ディスク ジョッキーの声が周波数変調を使用して 96 MHz の搬送波に入力されることがあります (この音声は、ラジオで「96 FM」チャンネルとして受信されます)。[46]さらに、変調には周波数分割多重化 (FDM) を使用できるという利点があります。
通信ネットワーク
通信ネットワークは、互いにメッセージを送信する送信機、受信機、通信チャネルの集合体です。一部のデジタル通信ネットワークには、情報を適切なユーザーに送信するために連携して動作する1 つ以上のルーターが含まれています。アナログ通信ネットワークは、2 人以上のユーザー間の接続を確立する1 つ以上のスイッチで構成されています。どちらのタイプのネットワークでも、長距離伝送時に信号を増幅または再作成するためにリピータが必要になる場合があります。これは、信号がノイズと区別できなくなる減衰に対処するためです。 [47] アナログに対するデジタル システムのもう 1 つの利点は、出力をメモリに保存しやすいことです。つまり、2 つの電圧状態 (高と低) は、連続した状態範囲よりも保存しやすいのです。
社会への影響
電気通信は現代社会に重大な社会的、文化的、経済的影響を及ぼしている。2008年の電気通信産業の収益は4.7兆米ドルと推定されており、これは世界総生産（公式為替レート）の3％弱に相当する。[39]次のいくつかのセクションでは、電気通信が社会に与える影響について論じる。
ミクロ経済学
ミクロ経済の規模では、企業は通信を利用して世界的なビジネス帝国を築いてきた。これはオンライン小売業者のAmazon.comの事例で明らかだが、学者のエドワード・レナートによると、従来型小売業者のウォルマートでさえ、競合他社に比べて優れた通信インフラの恩恵を受けているという。[48]世界中の都市では、住宅所有者が電話を使用して、ピザの配達から電気工事まで、さまざまな家庭向けサービスを注文したり手配したりしている。比較的貧しいコミュニティでさえ、通信を有利に利用していることが知られている。バングラデシュのナルシンディ地区では、孤立した村人が携帯電話を使用して卸売業者と直接話し、商品のより良い価格を手配している。コートジボワールでは、コーヒー生産者が携帯電話を共有して、コーヒーの価格の時間ごとの変動を追跡し、最良の価格で販売している。[49]
マクロ経済学
マクロ経済の規模では、ラース・ヘンドリック・ローラーとレナード・ウェイバーマンは、優れた通信インフラと経済成長の間に因果関係があると示唆した。[50] [51]相関関係の存在に異論を唱える人はほとんどいないが、その関係を因果関係と見なすのは間違いだと主張する人もいる。[52]
優れた通信インフラの経済的メリットのため、世界各国における通信サービスへのアクセスの不平等に対する懸念が高まっている。これはデジタルデバイドとして知られている。国際電気通信連合（ITU）による2003年の調査では、およそ3分の1の国では20人に対して1件未満の携帯電話契約しかなく、3分の1の国では20人に対して1件未満の固定電話契約しかないことが明らかになった。インターネットアクセスに関しては、およそ半数の国で20人中1人未満しかインターネットにアクセスできない。この情報と教育データから、ITUは国民が情報通信技術にアクセスして使用する総合的な能力を測定する指標をまとめることができた。[53]この指標では、スウェーデン、デンマーク、アイスランドが最も高いランクとなり、アフリカ諸国のニジェール、ブルキナファソ、マリが最も低いランクとなった。[54]
社会的影響
電気通信は社会的な関係において重要な役割を果たしてきた。しかし、電話システムのような機器は、もともと社会的な側面ではなく、機器の実用的な側面（ビジネスを遂行したり、家庭向けサービスを注文したりする機能など）に重点を置いて宣伝されていた。機器の社会的な側面が電話広告の重要なテーマになったのは、1920年代後半から1930年代になってからである。新しい宣伝は、消費者の感情に訴えかけ、社交的な会話や家族や友人とのつながりの重要性を強調し始めた。[55]
それ以来、電気通信が社会関係において果たしてきた役割はますます重要になってきました。近年、[いつ? ]ソーシャル ネットワーキング サイトの人気が劇的に高まっています。これらのサイトでは、ユーザー同士がコミュニケーションをとったり、写真、イベント、プロフィールを投稿して他の人に見せたりすることができます。プロフィールには、年齢、興味、性的嗜好、関係のステータスを記載できます。このように、これらのサイトは、社交行事の企画から求愛まで、あらゆることにおいて重要な役割を果たすことができます。[56]
ソーシャルネットワーキングサイトが登場する以前は、ショートメッセージサービス（SMS）や電話などの技術も社会的交流に大きな影響を与えていました。2000年に市場調査グループIpsos MORIは、英国の15歳から24歳のSMSユーザーの81％が社交の取り決めに、42％が誘惑にこのサービスを使用したと報告しました。[57]
エンターテイメント、ニュース、広告
文化的な面では、電気通信によって一般の人々が音楽や映画にアクセスしやすくなりました。テレビのおかげで、人々はビデオ店や映画館に行かなくても、自宅でこれまで見たことのない映画を見ることができます。ラジオやインターネットのおかげで、人々は音楽店に行かなくても、これまで聞いたことのない音楽を聴くことができます。
電気通信は、人々がニュースを受け取る方法も変えました。米国の非営利団体 Pew Internet and American Life Project が 2006 年に 3,000 人強のアメリカ人を対象に行った調査 (右の表) では、大多数が新聞よりもテレビやラジオを指定しました。
通信は広告にも同様に大きな影響を与えてきました。TNSメディアインテリジェンスは、2007年に米国の広告費の58％が通信に依存するメディアに費やされたと報告しました。[59]
規制
多くの国が、情報通信技術問題に関する国連の主導機関である国際電気通信連合（ITU）が制定した国際電気通信規則に準拠した法律を制定している。[60] 1947年、アトランティックシティ会議で、ITUは「新しい国際周波数リストに登録され、無線通信規則に従って使用されるすべての周波数に国際的な保護を与える」ことを決定した。アトランティックシティで採択されたITUの無線通信規則によると、国際周波数登録委員会で参照され、委員会によって審査され、国際周波数リストに登録されたすべての周波数は、「有害な干渉からの国際的保護を受ける権利を有する」。[61]
世界的な視点から見ると、電気通信と放送の管理に関する政治的議論や法律制定が行われてきた。放送の歴史では、印刷などの従来の通信とラジオ放送などの電気通信のバランスに関する議論がいくつか取り上げられている。[62]第二次世界大戦の勃発により、国際的な放送プロパガンダが初めて爆発的に増加した。[62]各国、その政府、反乱分子、テロリスト、民兵はすべて、プロパガンダを促進するために電気通信と放送の技術を使用してきた。[62] [63]政治運動と植民地化のための愛国的なプロパガンダは1930年代半ばに始まった。1936年、BBCは、北アフリカに植民地権益を持っていたイタリアからの同様の放送に部分的に対抗するため、アラブ世界に向けてプロパガンダを放送した。[62]現代の電気通信分野の政治的議論には、ブロードバンドインターネットサービスを電気通信サービスとして再分類すること（ネット中立性とも呼ばれる）、[64] [65]電話スパムの規制、[66] [67]手頃な価格のブロードバンドアクセスの拡大などがある。[68]
現代のメディア
全世界の機器販売
ガートナー[69] [70]とアルステクニカ[71]が収集したデータによると、世界の主な消費者向け通信機器の販売台数は百万台単位で次のとおりです。
電話
電話ネットワークでは、発信者はさまざまな電話交換機のスイッチを介して通話相手に接続されます。スイッチは 2 人のユーザー間の電気接続を形成し、発信者が番号をダイヤルすると、これらのスイッチの設定が電子的に決定されます。接続が確立されると、発信者の声は発信者のハンドセットの小さなマイクを使用して電気信号に変換されます。この電気信号はネットワークを介して反対側のユーザーに送信され、そこでそのユーザーのハンドセットの小さなスピーカーによって音に変換されます。
2015年現在[アップデート]、ほとんどの住宅の固定電話はアナログであり、つまり話者の声が直接信号の電圧を決定します。[72]短距離通話はエンドツーエンドでアナログ信号として処理される場合がありますが、ますます多くの電話サービスプロバイダーが信号をデジタル信号に透過的に変換して送信しています。これの利点は、デジタル化された音声データはインターネットからのデータと並行して移動でき、長距離通信でも完全に再現できることです（ノイズの影響を受けるアナログ信号とは対照的です）。
携帯電話は電話網に大きな影響を与えてきた。現在、多くの市場では携帯電話の加入者数が固定電話の加入者数を上回っている。2005年の携帯電話の販売台数は合計8億1660万台で、その数字はアジア太平洋（2億400万）、西ヨーロッパ（1億6400万）、CEMEA（中央ヨーロッパ、中東、アフリカ）（1億5350万）、北米（1億4800万）、ラテンアメリカ（1億200万）の各市場でほぼ均等に分かれている。[73] 1999年からの5年間の新規加入者数では、アフリカが58.2%の成長率で他の市場を上回っている。[74]これらの電話は、音声コンテンツがデジタルで送信されるGSMやW-CDMAなどのシステムによってサービスされることが多くなっており、多くの市場ではAMPSなどのアナログシステムが廃止されている。[75]
電話通信にも、舞台裏で劇的な変化がありました。 1988年のTAT-8の運用開始に始まり、1990年代には光ファイバーをベースとしたシステムが広く採用されました。光ファイバーで通信する利点は、データ容量が大幅に増加することです。TAT-8自体は、当時敷設された最後の銅線ケーブルの10倍の通話を運ぶことができ、今日の光ファイバーケーブルはTAT-8の25倍の通話を運ぶことができます。[76]このデータ容量の増加は、いくつかの要因によるものです。まず、光ファイバーは、競合技術よりも物理的にはるかに小さいです。次に、光ファイバーはクロストークの影響を受けないため、数百の光ファイバーを1本のケーブルに簡単に束ねることができます。[77]最後に、多重化の改善により、1本の光ファイバーのデータ容量が飛躍的に増加しました。[78] [79]
現代の多くの光ファイバーネットワークでの通信を支援するプロトコルは、非同期転送モード(ATM) として知られている。ATM プロトコルは、2 番目の段落で述べた並列データ伝送を可能にする。このプロトコルは、ネットワークを介したデータの経路を確立し、その経路にトラフィック契約を関連付けるため、公衆電話ネットワークに適している。トラフィック契約は、基本的に、ネットワークがデータを処理する方法に関するクライアントとネットワーク間の合意である。ネットワークがトラフィック契約の条件を満たせない場合は、接続を受け入れない。電話通話は、一定のビットレートを保証するように契約を交渉できるため、これは重要である。これにより、発信者の音声が部分的に遅延したり、完全に途切れたりすることがなくなる。[80] ATM の競合相手として、マルチプロトコル ラベル スイッチング(MPLS)などがあり、同様のタスクを実行し、将来 ATM に取って代わると予想されている。[81] [82]
ラジオとテレビ
放送システムでは、中央の高出力放送塔が高周波電磁波を多数の低出力受信機に送信する。塔から送信された高周波波は、映像または音声情報を含む信号で変調される。受信機は高周波波を拾うように調整され、復調器を使用して映像または音声情報を含む信号が取り出される。放送信号は、アナログ（信号は情報に応じて連続的に変化する）またはデジタル（情報は離散値の集合としてエンコードされる）のいずれかである。[41] [83]
放送メディア産業は、多くの国がアナログ放送からデジタル放送へと移行する中で、発展の重要な転換点にあります。この移行は、より安価で高速かつ高性能な集積回路の製造によって可能になりました。デジタル放送の主な利点は、従来のアナログ放送によく見られる多くの苦情を防げることです。テレビの場合、画像が乱れたり、ゴーストやその他の歪みなどの問題がなくなります。これらはアナログ伝送の性質上発生するもので、ノイズによる変動が最終出力に顕著に表れます。デジタル伝送では、デジタル信号は受信時に離散値に変換されるため、小さな変動が最終出力に影響しないため、この問題は克服されています。単純化した例では、バイナリ メッセージ 1011 が信号振幅 [1.0 0.0 1.0 1.0] で送信され、信号振幅 [0.9 0.2 1.1 0.9] で受信された場合でも、バイナリ メッセージ 1011 にデコードされ、送信されたものが完全に再現されます。この例から、デジタル伝送の問題として、ノイズが大きすぎるとデコードされたメッセージが大きく変わる可能性があることも分かります。前方誤り訂正を使用すると、受信機は結果のメッセージ内のいくつかのビットエラーを修正できますが、ノイズが多すぎると理解不能な出力になり、伝送が中断されます。[84] [85]
デジタルテレビ放送では、世界中で採用される可能性が高い3つの競合する規格があります。これらは、ATSC、DVB、およびISDB規格です。これらの規格のこれまでの採用状況は、キャプション付きの地図に示されています。3つの規格はすべて、ビデオ圧縮にMPEG-2を使用します。ATSCはオーディオ圧縮にドルビーデジタルAC-3を使用し、ISDBはAdvanced Audio Coding（MPEG-2 Part 7）を使用し、DVBはオーディオ圧縮の規格はありませんが、通常はMPEG-1 Part 3 Layer 2を使用します。 [86] [87]変調の選択も方式によって異なります。デジタルオーディオ放送では、規格ははるかに統一されており、事実上すべての国がデジタルオーディオ放送規格（ユーレカ147規格としても知られています）を採用することを選択しています。例外は、 HDラジオを採用することを選択した米国です。HDラジオは、ユーレカ147とは異なり、インバンドオンチャネル伝送と呼ばれる伝送方法に基づいており、デジタル情報を通常のAMまたはFMアナログ伝送に「ピギーバック」することができます。[88]
しかし、デジタルへの移行が差し迫っているにもかかわらず、ほとんどの国ではアナログテレビが依然として放送されている。例外は米国で、同国は2009年6月12日[89]にアナログテレビの送信（超低出力テレビ局を除くすべてのテレビ局による）を終了したが、これは移行期限を2度延期した後のことである。ケニアも、複数回の延期の後、2014年12月にアナログテレビの送信を終了した。アナログテレビの場合、カラーテレビの放送には3つの規格が使用されていた（採用に関する地図はこちら）。これらは、 PAL（ドイツ設計）、NTSC（アメリカ設計）、SECAM（フランス設計）として知られている。アナログラジオの場合、デジタル受信機のコストが高いため、デジタルラジオへの移行はより困難になっている。 [90]アナログラジオの変調の選択は、通常、振幅（AM）または周波数変調（FM ）のいずれかである。ステレオ再生を実現するために、ステレオFMには振幅変調サブキャリアが使用され、ステレオAMまたはC-QUAMには直交振幅変調が使用される。
インターネット
インターネットは、インターネット プロトコル(IP)を使用して相互に通信するコンピュータとコンピュータ ネットワークの世界規模のネットワークです。 [91]インターネット上のすべてのコンピュータには、他のコンピュータが情報をルーティングするために使用できる一意のIP アドレスがあります。したがって、インターネット上のすべてのコンピュータは、その IP アドレスを使用して他のコンピュータにメッセージを送信できます。これらのメッセージには、発信元コンピュータの IP アドレスが含まれ、双方向通信が可能になります。したがって、インターネットはコンピュータ間のメッセージ交換です。[92]
2000年に双方向通信ネットワークを流れる情報の51%はインターネットを介して流れていたと推定されています（残りの大部分（42%）は固定電話を介して流れていました）。 2007年までにインターネットは明らかに支配的になり、通信ネットワーク内のすべての情報の97%を獲得しました（残りの大部分（2%）は携帯電話を介していました）。[37][アップデート] 2008年現在、世界人口の推定21.9%がインターネットにアクセスしており、アクセス率（人口の割合で測定）が最も高いのは北米（73.6%）、オセアニア/オーストラリア（59.5%）、ヨーロッパ（48.1%）です。[93]ブロードバンドアクセスに関しては、アイスランド（26.7%）、韓国（25.4%）、オランダ（25.3%）が世界をリードしました。[94]
インターネットが機能する理由の 1 つは、コンピュータとルーターが互いに通信する方法を管理するプロトコルです。コンピュータ ネットワーク通信の性質上、プロトコル スタック内の個々のプロトコルが他のプロトコルからほぼ独立して実行される階層化アプローチが適しています。これにより、上位レベルのプロトコルの動作方法を変更せずに、下位レベルのプロトコルをネットワーク状況に合わせてカスタマイズできます。これが重要である理由の実例としては、インターネット ブラウザーが、実行されているコンピュータがイーサネット接続またはWi-Fi接続を介してインターネットに接続されているかどうかに関係なく、同じコードを実行できることが挙げられます。プロトコルは、1983 年に普遍的に採用されるネットワーク プロトコル スイートを構築する最初のステップとして登場した OSI 参照モデル (右図) における位置付けで語られることがよくあります。[95]
インターネットの場合、パケットが地球を移動するにつれて、物理媒体とデータ リンク プロトコルは何度も変化する可能性があります。これは、インターネットでは、使用する物理媒体やデータ リンク プロトコルに制約がないためです。これにより、ローカル ネットワークの状況に最適なメディアとプロトコルが採用されます。実際には、ほとんどの大陸間通信では、光ファイバー上で非同期転送モード (ATM) プロトコル (または最新の同等のもの) が使用されます。これは、ほとんどの大陸間通信で、インターネットが公衆交換電話網と同じインフラストラクチャを共有しているためです。
ネットワーク層では、インターネット プロトコル (IP) が論理アドレスに採用され、標準化が進む。ワールド ワイド ウェブでは、これらの「IP アドレス」は、ドメイン ネーム システムを使用して人間が読める形式から派生する (たとえば、72.14.207.99 はGoogle.comから派生する)。現在、最も広く使用されているインターネット プロトコルのバージョンはバージョン 4 だが、バージョン 6 への移行が差し迫っている。[96]
トランスポート層では、ほとんどの通信は伝送制御プロトコル (TCP) またはユーザーデータグラムプロトコル(UDP) のいずれかを採用しています。TCP は、送信されたすべてのメッセージが他のコンピューターで受信されることが不可欠な場合に使用され、UDP はそれが単に望ましい場合に使用されます。TCP では、パケットは失われた場合に再送され、上位層に渡される前に順序が整えられます。UDP では、パケットは順序付けされず、失われた場合に再送されません。TCP パケットと UDP パケットは両方ともポート番号を持ち、パケットを処理するアプリケーションまたはプロセスを指定します。 [97]特定のアプリケーションレベルのプロトコルは特定のポートを使用するため、ネットワーク管理者は特定の要件に合わせてトラフィックを操作できます。例としては、特定のポート宛てのトラフィックをブロックしてインターネットアクセスを制限したり、優先順位を割り当てて特定のアプリケーションのパフォーマンスに影響を与えたりすることが挙げられます。
トランスポート層の上には、時々使用され、セッション層とプレゼンテーション層に緩く適合する特定のプロトコルがあり、最も有名なのは、セキュアソケットレイヤー（SSL）とトランスポート層セキュリティ（TLS）プロトコルです。これらのプロトコルは、2者間で転送されるデータの機密性を完全に維持します。[98]最後に、アプリケーション層には、 HTTP（Webブラウジング）、POP3（電子メール）、FTP（ファイル転送）、IRC（インターネットチャット）、BitTorrent（ファイル共有）、XMPP （インスタントメッセージング）など、インターネットユーザーが使い慣れているプロトコルが多数あります。
VoIP ( Voice over Internet Protocol ) では、データ パケットを同期音声通信に使用できます。データ パケットは音声タイプのパケットとしてマークされ、ネットワーク管理者によって優先順位付けできるため、リアルタイムの同期会話は、他の種類のデータ トラフィック (ファイル転送や電子メールなど) との競合の影響を受けにくくなります。他の種類のデータ トラフィックは、遅延 (ファイル転送や電子メールなど) したり、事前にバッファリング (オーディオやビデオなど) しても問題はありません。この優先順位付けは、ネットワークに同時に発生するすべての VoIP 通話に対応できる十分な容量があり、ネットワークが優先順位付けに対応している場合 (つまり、プライベート企業スタイルのネットワーク) には適していますが、インターネットは一般にこのように管理されていないため、プライベート ネットワークとパブリック インターネットを介した VoIP 通話の品質に大きな違いが生じる可能性があります。[99]
ローカルエリアネットワークとワイドエリアネットワーク
インターネットの成長にもかかわらず、数キロメートルを超えないコンピュータ ネットワークであるローカル エリア ネットワーク(LAN) の特性は依然として明確です。これは、この規模のネットワークでは、より大規模なネットワークに関連するすべての機能を必要とせず、それらの機能がない方がコスト効率と効率がよいことが多いためです。インターネットに接続されていない場合は、プライバシーとセキュリティの利点もあります。ただし、インターネットへの直接接続を意図的に行わないことは、ハッカー、軍事力、または経済力からの保護を保証するものではありません。LAN にリモート接続する方法があれば、これらの脅威は存在します。
ワイド エリア ネットワーク(WAN) は、数千キロメートルに及ぶこともあるプライベート コンピュータ ネットワークです。ここでも、その利点にはプライバシーとセキュリティが含まれます。プライベート LAN および WAN の主なユーザーには、情報を安全かつ秘密に保つ必要がある軍隊や諜報機関などがあります。
1980年代半ばには、 OSI参照モデルのデータリンク層とアプリケーション層の間のギャップを埋めるために、いくつかの通信プロトコルセットが登場しました。これには、 AppleTalk、IPX、NetBIOSが含まれますが、1990年代初頭には、 MS-DOSユーザーに人気があったため、IPXが主流のプロトコルセットとなりました。この時点ではTCP/IPも存在していましたが、通常は大規模な政府機関や研究施設でのみ使用されていました。[100]
インターネットが普及し、そのトラフィックをプライベートネットワークにルーティングする必要が生じたため、TCP/IPプロトコルが既存のローカルエリアネットワーク技術に取って代わりました。DHCPなどの追加技術により、 TCP/IPベースのコンピュータがネットワーク内で自己構成できるようになりました。このような機能は、AppleTalk/IPX/NetBIOSプロトコルセットにも存在していました。[101]
非同期転送モード（ATM）やマルチプロトコルラベルスイッチング（MPLS）は、WANなどの大規模ネットワークの典型的なデータリンクプロトコルであるのに対し、イーサネットとトークンリングはLANの典型的なデータリンクプロトコルです。これらのプロトコルは、サービス品質保証などの機能を省略し、メディアアクセス制御を提供するなど、より単純な点で以前のプロトコルと異なります。これらの違いにより、より経済的なシステムが可能になります。[102]
1980 年代と 1990 年代にトークン リングがささやかに人気を博したにもかかわらず、現在ではほぼすべての LAN が有線または無線のイーサネット設備を使用しています。物理層では、ほとんどの有線イーサネット実装で銅ツイストペア ケーブルが使用されています(一般的な10BASE-Tネットワークを含む)。ただし、初期の実装では太い同軸ケーブルが使用され、最近の実装 (特に高速のもの) では光ファイバーが使用されています。[103]光ファイバーを使用する場合は、マルチモード ファイバーとシングルモード ファイバーを区別する必要があります。マルチモード ファイバーは、デバイスの製造コストが安い太い光ファイバーと考えることができますが、使用可能な帯域幅が少なく、減衰が大きいため、長距離パフォーマンスが低下します。[104]
参照
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文献
- ゴギン、ジェラード、「グローバルモバイルメディア」（ニューヨーク：ラウトレッジ、2011年）、176ページ。ISBN 978-0-415-46918-0。
- OECD 、「電気通信におけるユニバーサルサービスと料金体系の再構築」、経済協力開発機構（OECD）出版、1991年。ISBN 92-64-13497-2。
- ウェン、アンドリュー。『ドットダッシュからドットコムへ：現代の電気通信は電信からインターネットへどのように進化したか』（Springer、2011 年）。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、電気通信に関連するメディアがあります。
- 国際テレトラフィック会議
- 国際電気通信連合（ITU）
- ATIS テレコム用語集
- 連邦通信委員会
- IEEE コミュニケーション協会
- 国際電気通信連合
- ウェイバックマシンにある Ericsson の「Understanding Telecommunications」(2004 年 4 月 13 日アーカイブ) (Ericsson は 2005 年 9 月にその本を自社のサイトから削除しました)
