電話の会話やメールの写真はどうして送れる? 電波ってどういう仕組み

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電話の会話やメールの写真はどうして送れる? 電波ってどういう仕組み

2018.05.07

提供:マイナビ進学編集部

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電話の会話やメールの写真はどうして送れる? 電波ってどういう仕組み

普段何気なく使っている電話やメール。皆さんは「どうして遠くの人とやりとりできるんだろう?」と疑問に思ったことはありませんか? 目に見えない電波を使った通信を使って、なぜ情報を送ったり受け取ったりできるのか不思議ですよね。

情報通信技術はここ30年だけを見てもすさまじい発展を遂げています。こうした技術の中心にある「情報の運び方」は、実は「引っ越し」とよく似ているのです。

この記事をまとめると

  • 通信技術はこの30年で大きく進化した
  • 情報を電波に載せるためには「変調」という技術が必要
  • 情報の届け方や通信方法を研究・開発する学問が「通信工学」

1Gから5Gへ! 通信技術が大きく進化している

「30年間でおよそ10,000倍」。これが何の数字か分かりますか?

正解は通信速度の進化を表す数字です。今でこそスマホやパソコンで当たり前のように使っているインターネットですが、登場したのはごくごく最近のことです。1980年の携帯電話は何とかばんくらいの大きさで肩からかけるタイプのもの。重さはおよそ3キログラムもありました。そう考えると、この30年で通信技術が大きく進歩していることが分かります。

この当時の通信技術は「1G」と呼ばれていました。「G」というのは「世代」を指す「ジェネレーション(generation)」の頭文字です。そして現在は「4G」に進化しており、Wi-Fiスポットが駅や空港、カフェなどいろいろなところにあります。無線LANへ接続しやすい環境がどんどん整ってきているのです。

2020年には、次世代移動通信システムである「5G」が実用化されると見込まれています。5Gの導入で無線LANの接続可能数が1,000倍に増え、さらに大容量の情報を高速に扱えるようになります。5Gの世界では、「単にインターネットへの接続が便利になる」だけでなく、スポーツ中継をホログラムで映し出せたり、ロボットの遠隔操作も小さなタイムラグで行えるようになったりするといわれています。

メールで写真を送ったり、FAXを送ったり、電話で声を送ったり……などなど、そんな現代では不可欠である通信技術ですが、そもそもどうやって情報を遠くへと送っているのか、気になりませんか?

電波に情報をのせる「変調」とはどんな技術?

電話やテレビは、電波にのって送られてくる情報をキャッチすることで遠くの声を聞くことができ、映像を見ることができます。

分かりやすくイメージするために「引っ越し」を思い浮かべてみてください。引っ越しをするときは、トラックに荷物を積んで目的地まで運びますが、トラックが「電波」の役割を果たしていて「搬送波」と呼ばれています。

しかしどんなものでも電波にのせられるわけではありません。つまり引っ越しをするとき、大きなものは解体し小さいものは段ボールに詰め込まないと、トラックで運べないのと同じことです。そこで電波にのせられるように情報を「荷造り」する必要があります。荷造りに当たる作業が「変調」です。具体的にどういうことかというと、電波で送られる情報は波の形をしているので、搬送波に合わせて波の形を加工するのです。

そしてせっかく送ったものはしっかり受け取らなければ、何の役にも立ちません。これを引っ越しで例えるなら荷造りした荷物の「荷解き」に当たる作業です。送られてきた情報を受け取る作業のことを「復調」とよびます。

このように、私たちが当たり前のように使っている電話やテレビは、「荷造り→搬送→荷解き」という作業を経て手元に届いているのです。

通信技術を支える仕組みを研究する「通信工学」

変調は通信技術における基本的な技術です。そして「より早く、よりたくさんの情報」を運ぶ方法を開発するため、世界中で日々研究されています。その内容は変調技術のように「情報の効率的な荷造り」についてもあれば、その情報を運ぶ高速道路(例えば無線LAN)などの環境の整備などについての研究もあります。

変調技術の使用例として身近なものにラジオがあります。ラジオには、AM放送とFM放送がありますが、これは2通りの変調が使われていることを意味します。主に振幅(Amplitude)を加工するのが「AM」で、主に周波数(Frequency)を加工するのが「FM」です。AMラジオは放送範囲が広いけれどノイズが多く、FMラジオは、ノイズは少ないけれど放送範囲が狭いという特徴があるのは、情報を届ける方法が違うからなのです。

こうした情報通信技術の仕組みについて研究する学問を「通信工学」といいます。通信工学は主に工学部の情報学科や情報工学科で学ぶことができます。効率的な情報のやり取りを実現する仕組み作りだけでなく、不正アクセスなどを防ぐためのセキュリティ技術の研究なども行っております。今回は荷造りに例えて変調の説明をしましたが、「どうやって荷解きをするのか」がセキュリティで、これはいわゆる「暗号技術」に当たります。

ますます発展するこの情報社会で、最新の情報通信に関わりたいと考えている人はぜひ学びたい学問です。

通信工学の学問分野では数学を軸として通信技術の理論を学んだり、電子回路やプログラミングなどの実習を通して実践的なスキルを身に付けたりすることができます。普段何気なく利用している通信の世界に興味が湧いた人は、ぜひその仕組みについて学んでみてはいかがでしょうか。


【参考文献】
ITmedia ビジネスオンライン
http://bizmakoto.jp/bizmobile/articles/0506/13/news011.html
札幌市青少年科学館
https://www.ssc.slp.or.jp/faq/science-qa-box/qabox-communication/942.html
総務省
http://www.tele.soumu.go.jp/kids/time1/time1.htm
ASCII.jp
http://ascii.jp/elem/000/000/458/458953/
NTT東日本
https://www.ntt-east.co.jp/business/magazine/nw_system/03/
ビジネス+IT
https://www.sbbit.jp/article/cont1/33874
mineo
https://king.mineo.jp/magazines/special/347

この記事のテーマ
情報学・通信」を解説

情報通信産業には、通信業、放送業、情報サービス業、インターネット付随サービス業、映像・音声・文字情報制作業の5分野があります。近年は各分野の垣根が取り払われつつありますが、なかでも注目されているのが、インターネットに代表されるコンピュータを介した情報通信工学でしょう。高度に情報化が進んだ現代において、安全保障や経済政策はもちろんのこと、日常生活に至るあらゆるシーンで必要とされる、活躍の場の広い学問です。

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この記事で取り上げた
「通信工学」
はこんな学問です

通信技術は、コンピュータ内の技術とネットワーク技術に分けられる。たとえば、コンピュータ内では、通信に関連するソフトウェアとハードウェアの技術が挙げられる。ネットワーク上で用いる技術では、情報の圧縮技術や暗号化技術、光通信をはじめとする光ファイバー技術、インターネットを用いたネットワーク技術、LANによる有線・無線の通信技術などがある。その他、次世代の通信技術開発や宇宙通信技術などの研究も行う。

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