インターネットはどのように成長してきましたか?
インターネットほど世界を席巻したテクノロジーはありません。インターネットは、さまざまな研究センターにまたがる数台のネットワーク化されたコンピューターから始まり、ほぼすべてのコンピューター システムが直接的または間接的に接続され、現代生活に不可欠なものになりました。リモートワークの人気が高まり、国境を越えて家族や友人とつながることができるビデオ通話、世界中のエンジニアが産業プロセス全体を監視できるスマートファクトリーなど、テクノロジーとインターネットがもたらす利点によって生活の本質も変化しました。
インターネットは現代の生活に欠かせないものですが、その規模の大きさを想像するのは不可能です。いくつかの情報源によると、 インデックス化されたページは約22億5,000万ページあるとされていますが、これにはインデックス化されていないページは含まれていません。同時に、世界中で約50億人がインターネットを使用しており、毎日約3,760億通の電子メールが送信され、総データ サイズは約175ゼタバイト (約175,000,000,000,000ギガバイト) に上ると推定されています。
しかし、重要なのは、生活がますますソフトウェア主導になり、ソフトウェアのかなりの部分がクラウドに移行しているということです。世界がクラウドベースのソリューションへと移行するにつれ、インターネット リソースのクロスプラットフォームの性質により、そのようなソリューションを実行するハードウェアの重要性は低下しています (現代の開発者にとって唯一の懸念点は、ユーザーが最新のブラウザーにアクセスできることです)。
インターネットは混雑に悩まされるのでしょうか?
何千ものデータセンター、何百万マイルもの通信ケーブル、そしてこれらすべてのインフラストラクチャを調整する複雑なソフトウェア ソリューションの構築により、インターネットが人類最大のインフラストラクチャ プロジェクトであることは明らかです。しかし、ほとんどのインターネット ユーザーがその動作の背後にあるエンジニアリングに気づいていない一方で、その使用法、その方向性、どのような変更が必要かについて懸念する必要があるユーザーもいます。
残念ながら、クラウドベースのコンピューティングに移行するソフトウェア サービスが増え、インターネットの使用が増え続けるにつれて、ISP (インターネット サービス プロバイダー) は、増加するトラフィックに対応するために、より多くのケーブルを敷設し、新しい交換機を構築し、より多くのサーバーを設置する必要があります。このような活動は、ケーブルのコスト、人件費、地上または地下にケーブルを設置するための許可のコストがかかることから、非常に高額になります。同時に、技術の進歩の速さにより、古いケーブル技術がすぐに時代遅れになる可能性があります。たとえば、10Mbpsイーサネットは急速に100Mbpsおよび1Gbpsソリューションに置き換えられ、イーサネット ケーブルを使用しているユーザーは、より高速なテクノロジに移行するときにインフラストラクチャの大部分をアップグレードする必要があります (10Mbpsケーブルは通常1Gbpsを処理できません)。
さらに厄介なことに、モノのインターネット（IoT）業界は過去10年間で爆発的な成長を遂げており、ほとんどのIoTデバイスは少量のデータを送信する一方で、 数百億台のデバイス 帯域幅をすぐに使い果たす可能性があります。IoT技術（スマートスペースなど）に依存する新興産業も急速に インターネット帯域幅を消費する エンジニアは、追加のデバイスに対応するために新しいテクノロジーを統合するか、既存のインフラストラクチャをアップグレードする必要があります。実際、スマート シティには数十万のデータ ポイントがあり、それらすべてがライブでストリーミングされると考えるのはまったく当然であり、これは送信するデータとしてはかなりの量になります。
現在のネットワーク技術を見ると、それぞれに長所と短所があるため、ほとんどのネットワークはさまざまな技術で構成され、それぞれの長所が組み合わされています。たとえば、イーサネット ケーブルを使用するLANは高速データ アクセスを提供するのに最適ですが、ケーブル接続であるため設置が難しく、使用できる場所が制限され、LAN速度が絶えず向上しているため、古いケーブルをすぐに交換する必要が生じる可能性があります。
WLANはワイヤレス インターネットを必要とするソリューションに最適であり、Wi-FiとBluetoothの普及によりエンジニアには無数のオプションが提供されます。しかし、ワイヤレス ネットワークはワイヤレス デバイスにとって非常に便利ですが、通常、一度にサポートできるデバイスの総数には制限があり、無指向性アンテナを使用すると、隣接するネットワークに干渉が発生する可能性があります。
セルラー ネットワークは、何千ものモバイル デバイスを同時に接続できるように設計されているため、広大なオープン スペースを扱う場合に最適です。さらに、セルラー テクノロジーの向上により、産業環境に適した低遅延/高帯域幅の接続が可能になりました。しかし、携帯電話ネットワークの導入コストは非常に高くなる可能性があり、そのようなネットワークを大規模に展開することは困難です。
光ファイバーケーブルがインターネットの将来にとって潜在的な解決策となるのはなぜですか?
現在開発中のすべてのネットワーク技術の中で、光ファイバーケーブルは他の技術よりも優れており、ほとんどの通信会社が光ファイバーに移行していることからもそれが明らかです。 しかし、光ファイバーケーブルが他のケーブルソリューションよりも優れていることはほとんどの人が知っているものの、正確な理由は一般にはあまり理解されていません。
簡単に言えば、信号が光速で伝わるので光ファイバーケーブルは電気ケーブルよりも優れているとほとんどの人が信じていますが、実際には光ファイバーケーブルは銅ケーブルよりも遅いのです（少なくとも信号伝播に関しては）。光ファイバーケーブル内の光の速度は約0.7cですが、銅ケーブル内の電気パルスの速度は0.9cです。つまり、データ パケットは光ファイバー ケーブルよりも銅ケーブルの方が早く到着することになります。
光ファイバーケーブルが銅線ケーブルよりも高速である理由（帯域幅に関して）は、スイッチング周波数、広範囲の周波数のサポート、波の方向を利用する能力など、複数の要因に起因します。
まず、光パルスを極めて短くすることができ、THzの波の周波数で動作する場合、理論的にはTbpsで光を変調することが可能です。これにより、すでに単一の光の波長で膨大な量のデータを送信することが可能になっていますが、ここで2番目の要素が登場します。光は電磁波であるため、その周波数範囲は事実上無限であり、多数の周波数チャネルを使用して情報を送信できることを意味します。さらに、これらの異なる周波数は互いに干渉しないため、複数の波長の光が干渉することなく同じケーブルを使用できます。プリズムのようなデバイスを両側で使用すると、各チャネルを個別に注入および抽出できます。
最後に、光ファイバーケーブルでは、干渉を受けることなく、同じ波長の光を反対方向に送信できます。電気信号とは異なり、光ファイバーは、電位に依存せず、測定可能で独自の運動量を持つ物理的実体である波面を使用します。したがって、1本のケーブルの両側に2つの同一のトランシーバーを使用し、単一の周波数を同時に使用して双方向通信を行うことができます。
同時に、光ファイバーケーブルが速度を制限する要因になったことはありません。代わりに、電気信号を光に変換する電子機器に依存するトランシーバーが常に使用され、スイッチング周波数、立ち上がり/立ち下がり時間、増幅など、多くの課題に直面しています。
将来のスマートスペースは光ファイバーによってどのように改善されるのでしょうか?
これまでのところ、スマート スペースにおける光ファイバーの最大の用途は、イーサネット ケーブルの置き換えです 。イーサネット ケーブルは長距離をサポートできますが、光ファイバーは光ファイバー ケーブルのような信号整合性の問題がなく、電子機器からのローカル干渉の影響を受けません。そのため、光ファイバー ケーブルは、完全な信号整合性を維持しながら、非常に遠い距離でも使用できます。
この干渉の欠如により、光ファイバーは中間者攻撃に対しても耐性を持つようになります。イーサネット ケーブルは部分的に切断して導体を露出させ、何の兆候も示さずに監視することができますが、光ファイバー ケーブルはこのように攻撃することはできません。ケーブルが破損した瞬間、ケーブルの両側でこれが検出され、全反射により、ケーブルを切断せずに光ファイバーを流れるデータを読み取ることは不可能になります。そのため、光ファイバーは機密情報を送信する可能性のあるネットワークにセキュリティを提供するのに最適です。
スマート スペースでは、光ファイバー リンクを介してWLANアクセス ポイントをリンクすることで、光ファイバー テクノロジのメリットも享受できます。 このような接続を使用すると、需要の増加に対応できるだけでなく、光ファイバーは将来性も確保されるため、個々のアクセス ポイントを交換しても、基盤となる光ファイバー ネットワークに変更を加える必要はありません。したがって、数千のデバイスにまで拡大するスマート スペースでも、ネットワークの需要に対応できるようになります。これは、設置するセンサーがデータ集約型である場合（マイクやカメラなど）に特に重要になります。
帯域幅が向上するだけでなく、光ファイバーケーブルははるかに小型で軽量であるため、設置も容易になります。さらに、光ファイバーケーブルは、速度を上げる際にアップグレードが必要になることがほとんどないことを考慮すると、全体的に銅線ケーブルよりも安価であると言えます。したがって、スマートスペースでは、何十年も持続する高品質のセットアップを作成するために、より多くの資金を投資することができます。
光ファイバーシステムにはどのようなソリューションがありますか?
現在、光ファイバー システム用の機器を提供するサプライヤーは多数ありますが、その中でもSamtecとSylexが2社あります。Sylexは、何千もの接続されたセンサーが必要なスマート スペースで使用できる 光ファイバー、相互接続、パネル システムなど、スマート スペース向けのさまざまなソリューションを提供しています。
際立ったソリューションの1つは、最大24本の個別のファイバーを1本のケーブルに結合し、両端で終端するLC-LCケーブル ソリューションの範囲です。これにより、1本の細いケーブルを使用して24個の個別の通信チャネルのデータを伝送する高密度の設置が可能になります。
同時に、Sylex Fiber To The Antenna (FTTA) は、4Gや5Gなどのセルラー システム向けのネットワーク ソリューション を提供します。これらは、アンテナ システムとデータ プロセッサ間の信号の整合性を高めるのに役立ち、プライベート セルラー ネットワークのデータ帯域幅をさらに拡大するのに役立ちます。
未来のIoTネットワーク: 光ファイバー
IoTデバイスが従来のネットワーク技術上で動作し続ける場合、そのようなデバイスはすぐに問題を抱えるようになる可能性があります。イーサネットは限られた帯域幅しかサポートできず、Wi-Fiなどのワイヤレス ネットワークはすぐに混雑する可能性があるため、将来のIoTネットワークでは、特にプライベート5Gネットワークを展開する際には、光ファイバー ソリューションを検討する必要があります。
光ファイバー ケーブルは、想像を絶する帯域幅をサポートできるだけでなく、サイバー攻撃に対する耐性と将来性を備えているため、光ファイバーを導入しているネットワークは、ケーブルに変更を加えることなく簡単にアップグレードできます。実際、光ファイバーの帯域幅能力を人類が最大限に活用することは決してできない可能性すらあり、唯一の制限は光ファイバーを駆動するために使用される電子機器である。
