現代のインターネット通信を支える光ファイバー。
「光回線」というワードは聞いたことがあっても、その仕組みや種類、他の通信方式との違いについて詳しく知っている方は意外と少ないのではないでしょうか。本記事では、光ファイバーについて、わかりやすく解説します。
光ファイバーとは
光ファイバーとは、石英ガラスやプラスチックでできた光を通す細い繊維のことです。この繊維の中を通る光信号によってデータを伝送します。電気信号を使う従来の通信媒体（電話回線や同軸ケーブル）と異なり、光の反射や屈折を利用してデータを転送するため、高速かつ長距離の通信が可能です。
※石英＝英語でQuartzといいます。
光ファイバーの構造と原理
光ファイバーは主に以下の構造を持っています：
- コア：光が通る中心部分
- クラッド：コアを囲む外層部分
- コーティング：保護被覆
光ファイバーのコアの屈折率をクラッドより高くすることで、光が外に漏れず内部で反射を繰り返しながら伝わる「全反射」という現象を利用しています。そのため電磁干渉を受けることなく、情報を劣化させずに伝送できるのです。
参考）中国光ファイバー生産者による製造工程
China Manufacturer Fibconet FTTH Fiber Optic Series Factory Show
光ファイバーの製造工程
光ファイバーが使われる主な用途
光ファイバーは様々な分野で活用されていますが、特に以下の用途で重要な役割を果たしています：
インターネット回線としての利用
最も一般的な用途が高速インターネット接続です。光回線と呼ばれるサービスがこれにあたり、NTTやKDDIなどの大手通信事業者が提供しています。従来の電話回線や同軸ケーブルを使った接続方式と比較して、速度と安定性に優れています。
通信ネットワークインフラ
国内外の通信バックボーン（基幹回線）は、ほとんどが光ファイバーで構成されています。海底ケーブルも光ファイバーを使用し、大陸間の通信を可能にしています。
その他の応用分野
- 医療機器（内視鏡など）
- センシング技術
- 工業用計測機器
- 照明
- 装飾品
光ファイバーの種類
光ファイバーは大きく分けて以下の2種類があります：
シングルモード光ファイバー
| 特徴 | 詳細 |
|---|---|
| コア径 | 9μm程度（非常に細い） |
| 伝送距離 | 長距離（数十km～数百km） |
| 用途 | 通信事業者の基幹回線、FTTHなど |
| 波長 | 主に1310nm、1550nm |
シングルモード光ファイバーは、一度に1つの光信号（モード）のみを伝送します。細いコアを持ち、光の分散が少ないため長距離伝送に適しています。
マルチモード光ファイバー
| 特徴 | 詳細 |
|---|---|
| コア径 | 50μmまたは62.5μm |
| 伝送距離 | 短距離（数百m～数km） |
| 用途 | 構内ネットワーク、データセンター内配線など |
| 波長 | 主に850nm、1300nm |
マルチモード光ファイバーは、複数の光信号（モード）を同時に伝送できます。コア径が太いため接続が容易ですが、モード分散により長距離伝送には不向きです。
インターネット回線の種類と光ファイバーの位置づけ
インターネット回線は大きく分けて以下のように分類できます：
| 回線の種類 | 使用媒体 | 最大速度（目安） | 特徴 |
|---|---|---|---|
| 光回線（FTTH） | 光ファイバー | 1Gbps～10Gbps | 高速・安定、工事が必要 |
| CATV | 同軸ケーブル・光ファイバー混在 | 120Mbps～1Gbps | テレビサービスとセット |
| ADSL | 電話回線（銅線） | 50Mbps程度 | 距離に応じて速度低下、サービス終了中 |
| ISDN | 電話回線（銅線） | 64kbps～128kbps | 低速、2028年末でサービス終了予定 |
| モバイル回線 | 無線（電波） | 数十Mbps～1Gbps | 工事不要、通信制限あり |
この中で、光ファイバーを用いた「光回線」は最も高速で安定したインターネット接続を提供します。現在の主流はこの光回線であり、特にテレワークやオンライン授業、動画視聴などが増えた現代生活において欠かせない存在となっています。
電話回線と光ファイバーの違い
長年使われてきた電話回線（銅線）と光ファイバーには、以下のような大きな違いがあります：
| 比較項目 | 電話回線（ADSL等） | 光ファイバー |
|---|---|---|
| 信号の種類 | 電気信号 | 光信号 |
| 通信速度 | 遅い（～50Mbps） | 非常に速い（～10Gbps） |
| 距離による減衰 | 大きい | 少ない |
| 外部干渉の影響 | 受けやすい | ほぼ受けない |
| 設備の現状 | 老朽化、IP網へ移行中 | 拡大中 |
電話回線を利用したインターネット接続は、ADSL等のサービスとして提供されてきましたが、設備の老朽化や光回線の普及に伴い、順次サービスが終了しています。NTTは電話網のIP化を進めており、今後は光ファイバーを中心としたインフラに移行していく予定です。
同軸ケーブルと光ファイバーの違い
テレビアンテナケーブルなどに使われる同軸ケーブルと光ファイバーにも、明確な違いがあります：
| 比較項目 | 同軸ケーブル | 光ファイバー |
|---|---|---|
| 信号の種類 | 電気信号 | 光信号 |
| 構造 | 銅線中心導体、絶縁体、外部導体の同心円構造 | 石英ガラスまたはプラスチック製の細い繊維 |
| 通信速度 | 中程度（～1Gbps） | 高速（～10Gbps以上） |
| 伝送距離 | 数百m程度 | 数十km～数百km |
| 主な用途 | TV配線、CATV、無線機器接続 | インターネット回線、通信基幹網 |
同軸ケーブルは電磁シールド効果があり、外部からの干渉を軽減する構造になっていますが、光ファイバーと比較すると伝送速度や距離の面で劣ります。ケーブルテレビ会社の中には、基幹部分を光ファイバーにし、末端部分だけ同軸ケーブルを使うハイブリッド方式を採用しているところもあります。
光ファイバー回線の提供形態
光ファイバーを使ったインターネット接続サービスには、様々な提供形態があります
FTTH（Fiber To The Home）
最も一般的な光回線サービスで、通信事業者の設備から各家庭まで光ファイバーで直接接続する方式です。NTTの「フレッツ光」やKDDIの「auひかり」などが代表的なサービスです。
特徴：
- 高速（1Gbps～10Gbps）
- 安定した通信品質
- 一戸建て・マンションどちらでも利用可能（ただし導入方法は異なる）
FTTB（Fiber To The Building）
建物まで光ファイバーを引き込み、建物内は既存の銅線などを利用する方式です。主に集合住宅やオフィスビルで採用されています。
特徴：
- 建物内は銅線や同軸ケーブルを使用
- 個別の光ファイバー工事が不要
- FTTHよりも速度が落ちる可能性あり
VDSL（Very high-bit-rate Digital Subscriber Line）
マンションなどの集合住宅で用いられる接続方式の一つです。建物の共用部分までは光ファイバー、各部屋までは既存の電話回線を使ってデータを伝送します。
特徴：
- 最大速度は100Mbps程度
- 既存の電話回線を利用するため追加工事が少ない
- 距離による速度低下がある
- FTTHと比較すると速度が劣る
主要通信事業者の光ファイバーサービス
NTT東西の光回線サービス
NTT東日本・西日本は「フレッツ光」というブランドで光回線サービスを提供しています。
代表的なサービス：
- フレッツ光ネクスト（最大1Gbps）
- フレッツ光クロス（最大10Gbps）
特徴：
- 日本全国で提供（東日本・西日本でサービスは分かれる）
- プロバイダとの別契約が必要（光コラボを除く）
- 安定した通信品質
KDDIの光回線サービス
KDDIは「auひかり」というブランドで光回線サービスを提供しています。
特徴：
- 独自の光ファイバー網を使用
- プロバイダとのセット契約
- auスマートフォンとのセット割引がある
その他の通信事業者
- ソフトバンク光：NTTの光回線を利用したサービス
- NURO光：独自回線（一部エリア限定）
- 各地域の電力系事業者：コミュファ光、eo光など
光ファイバー回線への切り替え方法
電話回線からの切り替え
ADSL等の電話回線ベースのインターネットから光ファイバーへの切り替えは、以下の手順で行います：
- 光回線事業者への申し込み
- サービスエリアの確認
- プランの選択
- 工事日の調整
- 光回線の開通工事
- 光ファイバーケーブルの引き込み
- 宅内配線
- ONU（光回線終端装置）の設置
- インターネット接続の設定
- ルーターの接続
- Wi-Fi設定
- 各端末の設定
- 既存回線の解約と設備の返却
- ADSLモデムなどの返却
- 解約手続き
同軸ケーブル（CATV）からの切り替え
CATV回線から光ファイバーへの切り替えの場合、テレビサービスも含めて検討する必要があります：
- 光回線とテレビサービスの選択
- 光テレビサービスの確認
- または光回線と別のテレビ視聴方法の検討
- 申し込みと工事
- 電話回線からの切り替えと同様の手順
- テレビ配線の変更が必要な場合もある
光ファイバーの将来性
光ファイバー技術は現在も進化を続けており、今後も通信インフラの中心として発展していくことが予想されます：
速度の向上
現在の主流は1Gbpsですが、10Gbpsサービスも登場しています。研究レベルでは数百Tbps（テラビット/秒）の通信にも成功しており、将来的にさらなる高速化が期待されています。
5G/6Gとの連携
移動通信の5G、さらには将来の6Gでは、基地局間の接続に高速・大容量の光ファイバーネットワークが不可欠です。モバイル通信の進化に伴い、光ファイバーネットワークもさらに拡大していくでしょう。
IoTの普及による需要拡大
あらゆるものがインターネットにつながるIoT時代には、膨大なデータ通信が発生します。この膨大なデータを処理するインフラとして、光ファイバーの重要性はさらに高まります。
まとめ
光ファイバーは、その高速性、安定性、長距離伝送能力により、現代の通信インフラに革命をもたらしました。従来の電話回線や同軸ケーブルと比較して、圧倒的なパフォーマンスを誇り、現在のインターネット社会を支える基盤となっています。
特にFTTH、FTTB、VDSLなどの光ファイバーを活用した接続サービスは、高速インターネットへのアクセスを可能にし、テレワークやオンライン教育、動画ストリーミングなど、デジタル生活の様々な側面をサポートしています。
NTTやKDDIをはじめとする通信事業者は、日本全国で光ファイバーサービスを展開し、さらなる高速化と普及に努めています。今後も技術革新により、より高速で安定した通信環境が実現していくでしょう。
インターネット環境の改善を検討している方は、これを機会に光ファイバー回線への切り替えを検討してみてはいかがでしょうか。光回線のおすすめはこちら