光ファイバーの仕組みとは｜光信号でデータを運ぶ理由

身近な通信を一つ選んで、光の道を考える

家や学校、仕事で使うネットワークを思い浮かべて、次の空欄を埋めてみてください。

光ファイバーが関わりそうな場所は、家の回線 / 会社の回線 / データセンター / 海底ケーブル のうち＿＿＿＿＿＿です。
そこで運ばれているのは、ページ / 動画 / 音声 / メッセージ / その他 のうち＿＿＿＿＿＿です。
体感に影響しそうな条件は、Wi-Fi / ルーター / 回線混雑 / サーバー側 / 距離 のうち＿＿＿＿＿＿です。

答えの例:

• 光ファイバーが関わりそうな場所は、家の回線です。
• 運ばれているのは、動画です。
• 体感に影響しそうな条件は、Wi-Fiと回線混雑です。

インターネットでページを開く、動画を見る、オンライン会議をする。その画面のむこう側では、電気の信号やデータのまとまりが、機器の中で光の合図に変えられ、光ファイバーの中を進む場合があります。

本編では、第35話「光ファイバーの中を光はどう進む？」の透明な道をたとえにしながら、光ファイバーの仕組みを実際の通信に戻して順序立てて確かめます。

光ファイバーが使われる場所

家庭で使う回線の全体像は、光回線の仕組み と合わせると、家の中と外の役割が分かれます。通信では、データを光の点滅や強弱の合図に変えて、ファイバーの中を進ませます。

家庭の光回線、会社やデータセンターのネットワーク、海底ケーブルなどで、光ファイバーは重要な通り道になります。使われる場所や太さ、守り方は環境によって違いますが、「光信号でデータを運ぶ」という基本の見方は共通しています。

電線のように電気をそのまま長く流すというより、光を使って情報を伝える道だと考えると見えやすくなります。

ユイ

光ファイバーは速い、とは聞きます。でも中で何が起きているんですか？

ピコ

データを光の合図に変えて、細い道の中を進ませているんだ

イト

ケーブルの中に小さな光の道路がある、みたいに考えればいいのかな

データが光の合図になるまでの流れ

スマホやパソコンの中のデータは、0と1のようなデジタルな情報として扱われます。その情報を遠くへ運ぶとき、通信機器は電気の信号を光の合図に変えることがあります。

家の光回線では、ONUなどの機器が関わります。ONUは、光ファイバー側の光信号と、家庭内の機器が扱いやすい電気信号をつなぐ役目を持ちます。

流れを大きく見ると、次のようになります。

1. 端末やルーターから通信のデータが出る
2. 機器がデータを光信号に変える
3. 光信号が光ファイバーの中を進む
4. 受け取る側の機器が光信号を読み取る
5. データとして画面やアプリの処理へ戻る

たとえば、モールス信号のように光を点けたり消したりして合図を送るイメージです。実際の仕組みはもっと細かく制御されていますが、入口としては「情報を光の合図にして運ぶ」と見ると理解しやすくなります。

光が進む場所と役割

光ファイバーの中心には、光が進む芯のような部分があります。その周りには、光を中に閉じ込めるための層があります。

ピコルートのたとえでは、芯が透明な道路、周りの層が道路の壁です。光は道路の中で反射しながら進むように見えます。実際には、素材の性質を利用して光をファイバー内へ導きます。

曲げればどこまでも平気、というわけではありません。強く折り曲げたり、傷つけたり、接続が汚れていたりすると、信号が弱くなる場合があります。だから光ファイバーは、ケーブルの外側で守られ、接続部分も丁寧に扱われます。

マコト

光が速いだけでなく、道そのものを守ることも大事なんだね

ユイ

接続や曲げ方で変わる場合があるなら、線の扱いも通信の一部ですね

家の光回線と海底ケーブルの違い

家の光回線と海底ケーブルは、どちらも光ファイバーを使うことがあります。けれど、役割と規模は違います。途中の増幅・中継や保護構造は距離と用途に応じて異なります。

家の壁から見えるケーブルだけが、インターネットの光ファイバーではありません。国をまたぐ道は、インターネット海底ケーブルとはでも確認できます。画面のむこう側では、建物の中、街の中、海の下など、さまざまな場所で光ファイバーが使われています。

ただし、利用者が直接触る部分は限られます。トラブル時には、家庭内の配線、ONU、ルーター、回線事業者側、サービス側を分けて確認する必要があります。

速さと通信速度を混同しない

光ファイバーは「速い」と言われますが、ここで二つの意味を分けます。

一つは、光信号が進む速さです。もう一つは、1秒あたりにどれくらいのデータを運べるかという通信容量です。通信速度の表示で見るMbpsやGbpsは、後者に近い見方です。

遠い場所との通信では、光を使っていても往復時間がかかります。海外のサーバーへ行く場合、距離や経路がレイテンシに影響することがあります。

一方で、動画が止まる理由は光ファイバーだけでは決まりません。Wi-Fiの状態、ルーター、回線の混雑、サーバー側の混雑、サービスの配信方法なども関係します。光ファイバーは大きな道ですが、体感を判断するときは周辺の条件も確認します。

光ファイバーのよくある疑問

Q1. 光ファイバーは何でデータを運びますか？

A. 光信号でデータを運びます。データを光の合図に変えて、細いファイバーの中を進ませます。

Q2. 光ファイバーなら距離の影響はなくなりますか？

A. いいえ。遠いサーバーとの通信では、距離や経路がレイテンシに影響する場合があります。

Q3. 家の光回線と海底ケーブルは同じものですか？

A. どちらも光ファイバーを使うことがありますが、規模や役割、守り方が違います。