帯域について質問です

質問

帯域について質問です
トラフィックの多いサイト運営者が確保する”帯域”というやつです

以下のすべて、或いはいずれかが分かる方、
なるべく難しい言葉は使わずに、小学生に説明するように教えて下さい。
大枠をつかみたいだけで、正確な回答を望んではいません。

・”帯域”の幅は何で決まるのでしょうか？ISPから出ている線の物理的な太さとかでしょうか？

・大容量の”帯域”確保が恐ろしく高い理由を教えて下さい。10Gで月額1000万！？

・P2Pは”帯域”の壁があり、皆がやると成り立たないらしいです。成り立つようにするにはどうしたら良いですか？

・HDDは日々進化し容量が増えていますが、進化により今後”帯域”も増えていくのでしょうか？

回答No.1

jjon-com · ベストアンサー

>大枠をつかみたいだけで、正確な回答を望んではいません。

とのことですので，ちょっと挑戦してみます。

専門用語はなるべく使わずにイメージを伝えるつもりなのですけれど，私の性格からきてしまうのでしょうか漢字が多くて文体が堅くて言い回しが冗長なので，「小学生に説明するように」という質問者の要望とはほど遠いかもしれません。

----------------
>”帯域”の幅は何で決まるのでしょうか？
>ISPから出ている線の物理的な太さとかでしょうか？

(1) 伝送回線自体の品質，すなわち，伝送回線自体がどれだけ高周波数の信号をどれだけ正確に通信できる物体でできているのか
　　と
(2) 信号の表現技術，すなわち，(a)周波数をどれだけ細かいパターンに識別でき，(b)その伝送回線の中にどれだけ多数の周波数信号を多重化して詰め込むことができるのか
　　で決まる。

(1) については次のイラストを参照。
http://ja.wikipedia.org/wiki/ファイル:Sine_waves_different_frequencies.svg

小学生向けのイメージとして，波が１回発生するたびに１ビットの情報が送信できると仮定すると，一定時間内にイラスト上方の赤色の波は３回発生＝３ビットの情報を伝送しているのに対し，イラスト下方の紫色の波は同じ一定時間内に15回発生＝15ビットの情報を伝送している。
すなわち，より高周波数の信号を用いるほど帯域幅は広くなる。そのような高周波数の信号を，雑音や減衰がなるべく無いように正確に伝送できる高品質な物体で回線が作られているほど帯域幅は広くなる。
人間の可聴音よりもラジオの電波の方が。ラジオよりもテレビの電波の方が。テレビよりも光ファイバの方が。いずれも後者の方が高周波数なので，後者の方が帯域幅は広い。

(2a) については次のイラストを参照。
http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2007/07/0712a_1.jpg

小学生向けのイメージとして，懐中電灯を使って暗闇の中で合図を送ることを想定する。懐中電灯を持った腕を頭上に高く伸ばし，懐中電灯を点灯したら，（ラジオ体操の腕回しの要領で）肩を軸にして腕をのばしたまま懐中電灯を上→右→下→左→上と回転させ，腕が真上に戻ってきたら懐中電灯を消灯する。暗闇の向こうの相手からは光の円が描かれるのが見える。

次に，懐中電灯を点灯して腕を回し始める開始位置をいつも真上と決めるのではなく，
「上，右上，右，右下，下，左下，左，左上」の８パターンの開始位置で区別すると仮定する（上記URL(2a)の「信号点配置」のイラストを参照）
点灯した懐中電灯の軌跡が 右→下→左→上→右 と動いたなら，腕を回す速度がまったく同じであったとしても，上→右→下→左→上 とは別の合図なのだと相手に分かる。
つまり，同じ周波数を用いていたとしても，それを細かい異なるパターンに識別できる分解能が高ければ帯域幅は広くなる。

(2b) については再び (1) のイラストを参照。
伝送回線にはたった一つの周波数信号しか乗せられないのではなく，異なる周波数信号を多重化して乗せることができる。いま現在，あなたの周りの空中には，複数局のAMラジオ波，複数局のFMラジオ波，複数局のVHFテレビ波，複数局のUHFテレビ波，複数チャンネルの無線LAN波などが混在して飛び交っているし，それらを個別に取り出すこともできる。一本の伝送回線上にイラスト(1)の赤・橙・緑・青・紫の５つの波を同時に乗せれば帯域幅は広くなる。
----------------

ということでまとめると，帯域幅は次の２つの要素で決まります。
・伝送回線をどういう材質，どういう製法で作るかという品質の高度さ
・信号をどれだけ細分化してどれだけ多重化するかという技術の高度さ

私は，電気電子電波についてはまったくワカッテナイ素人なので，他の方からご指摘などいただけるとうれしいです。

長くなったのでとりあえずここまで。こんな回答でも質問者のニーズに合っているようなら，残り３つの問いへの回答も考えてみたいと思います。

お礼

jjon-com様　完璧な回答ありがとうございます！

小学生向けのイメージにて理解が出来ました！なるほどそのようになっているのですね
残り３つの問いもjjon-com様の回答にて想像ができるようになりました
本当に感謝です！ありがとうございます

・”帯域”確保が恐ろしく高い理由
インフラにかかったコスト、今後かかるコストによるもの

・P2Pの”帯域”の壁
・進化により今後”帯域”も増えていくか
伝送回線、信号の伝達に技術革新があれば可能になる