光回線

2025年10月17日

光回線

英語表記: Fiber-Optic Line

概要

光回線（ひかりかいせん）は、電気信号ではなく光信号を利用してデータを伝送する通信インフラです。従来の金属線（銅線）を用いた回線と比較して、桁違いに速い通信速度と大容量のデータ伝送能力を実現します。

この技術は、私たちが日常的に扱う「情報の単位（ビットやバイト）」を、いかに効率的かつ高速に送るかという、通信速度と帯域の分野における現代のスタンダードを確立しました。特に回線種別と速度を議論する際、光回線は最も高性能な選択肢として位置づけられています。

詳細解説

階層構造における光回線の役割

私たちがインターネットを通じて扱うデータは、すべて「情報の単位」であるビット（0か1）の羅列です。動画ファイルやウェブページといった大きな情報（バイト、KiB、MiB）を構成するこのビット群を、1秒間にどれだけ多く送れるかを示すのが「通信速度と帯域」（bps: bits per second）です。

光回線は、この通信速度を物理的に決定づける回線種別そのものです。従来の回線が抱えていた、信号の減衰や電磁ノイズによる通信速度の限界を、根本的に解決しました。これにより、家庭や企業がギガビット（Gbps）級の超高速通信を安定して利用できるようになり、現代のデジタルライフを支える不可欠な技術となっています。

動作原理と主要コンポーネント

光回線の心臓部は「光ファイバーケーブル」です。これは、石英ガラスや特殊なプラスチックでできた非常に細い繊維で、人間の髪の毛程度の太さしかありません。この細いケーブルの中を、レーザー光が高速で行き来することでデータを伝送します。

動作原理:

送信側の装置が、デジタルデータ（ビット列）を光の点滅パターンに変換します。光が点灯している状態を「1」、消灯している状態を「0」として表現します。
光ファイバーの内部では、「全反射」という現象が利用されます。光ファイバーは「コア」（中心部）とそれを覆う「クラッド」（外側）という二重構造になっており、光がコアとクラッドの境界面で完全に反射しながら進むため、信号の減衰が極めて少なく、長距離伝送が可能です。
受信側では、光回線終端装置（ONU: Optical Network Unit）が光信号を受け取り、それを再びパソコンやルーターが理解できる電気信号（デジタルデータ）に変換します。

重要なコンポーネント:

光ファイバーケーブル: データを運ぶ物理的な媒体。ノイズの影響を受けない点が素晴らしいですね。
ONU（光回線終端装置）: 光信号を電気信号に変換する機器。これがなければ、せっかくの光信号もPCでは処理できません。

なぜ高速なのか？

光回線が高速な最大の理由は、情報を伝送する媒体が「光」であることです。電気信号は抵抗の影響を受け、周波数が高くなると信号が歪みやすくなりますが、光信号はこれらの制約をほとんど受けません。結果として、非常に高い周波数（広大な帯域幅）を使って、大量のビットを同時に送ることが可能になります。これにより、理論上、数テラビット（Tbps）の通信速度も実現可能であり、現在の家庭向けサービス（数Gbps）は、そのポテンシャルの一部を使っているに過ぎません。この技術的な余裕が、未来のさらなる大容量データ時代を支える基盤となっているのです。

（現在の文字数：約1,400字）

具体例・活用シーン

光回線の登場は、回線種別と速度の概念を劇的に変え、私たちが扱う「情報の単位」の許容範囲を大きく広げました。

活用シーン

大容量ファイルの送受信: ギガバイト級のソフトウェアやバックアップデータを数分、あるいは数秒でダウンロードできます。これは、情報の単位が大きいほど、光回線の真価が発揮される例です。
4K/8K動画のストリーミング: 高精細な動画は膨大なビット数で構成されますが、光回線は途切れることなく安定してストリーミングを供給します。
クラウドサービスの利用: 企業や個人がクラウド上に大量のデータ（テラバイト級）を保存したりアクセスしたりする際、通信速度が遅いと現実的ではありません。光回線は、この速度のボトルネックを解消します。

初心者向けのアナロジー

光回線がなぜ速いのかを理解するために、データの流れを「水」に例えてみましょう。

従来のADSL（銅線）などの回線は、「細くて錆びやすい水道管」のようなものです。水（データ、つまりビットの集まり）を送る際、管が細いため一度に流せる水の量（帯域幅）が限られています。さらに、途中でサビ（ノイズ）が発生すると、水の流れ（通信速度）はすぐに滞ってしまいます。

一方、光回線は「広大で抵抗がない透明なパイプライン」です。
まず、パイプラインの素材（光ファイバー）自体が非常に滑らかで抵抗がありません。そして、流れているのは水ではなく「光」です。光は非常に速いため、大量のデータ（水の塊）を、ほとんど減速することなく、一瞬で目的地まで運びます。

この「回線種別」の違いは、単に速いだけでなく、どれだけ遠くまで、どれだけ多くの情報（ビット、バイト）を安定して運べるかという「帯域」の信頼性に直結しているのです。

（現在の文字数：約2,200字）

資格試験向けチェックポイント

ITパスポート、基本情報技術者、応用情報技術者の各試験において、光回線は「通信速度と帯域」の分野で頻出する、非常に重要なテーマです。特に、従来の技術との比較や、関連する装置の役割が問われます。

階層構造と試験の結びつけ

試験では、回線種別と速度が、結果的に「情報の単位」を効率的に処理する能力にどう影響するか、という視点で出題されます。

学習のヒント

速度の単位（bps）との関連: 光回線は「ギガビット」という言葉と強く結びついています。ビット（b）とバイト（B）の違いを理解した上で、Gbpsがどれだけ大きな「情報の単位」を処理できるのかをイメージしておくと、問題が解きやすくなります。
ONUとルーターの違い: ONUは回線（光信号）と宅内ネットワーク（電気信号）の橋渡し役です。ルーターは複数の機器にIPアドレスを割り当て、通信を振り分ける役割です。この役割分担を混同しないように注意しましょう。