インターネットへの接続

インターネット接続でのプロトコル

ダイアルアップにより接続する場合はＰＰＰ，ＡＤＳＬやＣＡＴＶでの利用などでの「つなぎっぱなし」の場合は，ＰＰＰｏＥというプロトコルが用いられます。

ＰＰＰ（Point-to-Point Protocol）

個人がＩＳＰと契約して，インターネットを利用するときには，ＩＳＰのアクセスポイントと接続することになります。その接続方式で最も以前から行われていた方式は，利用のつどアクセスポイントにダイアルするダイアルアップ接続です。ダイアルアップ接続では，ＰＰＰというデータリンク層のプロトコルを用います。
　ＰＰＰでは，次の順序でデータを送ります。

1. 電話のコネクション確立：ダイアルをかけてつながった状態にします。
2. モデム間のネゴシエーション：伝送速度などの確認をします。
3. ＰＰＰのコネクション確立：ＰＰＰでデータの送受信をすることを確認します。
4. データの送受信：ＨＤＬＣ手順でデータを送受信します。

ＰＰＰに関連したプロトコルに，次のものがあります。

　　　　　　　　構成プロトコル　　　その特定のプロトコル
　　　ＰＰＰ─┬─ＬＣＰ──────┬ＰＡＰ
　　　　│　　│（上位層に依存せず）└ＣＨＡＰ
　　　　│　　│
　　　　│　　└─ＮＣＰ───────ＩＰＣＰ（上位層がＩＰ）
　　　　│　　　（上位層に依存）
　　　　│
　　　ＰＰＰｏＥ（常時接続用，イーサーネットをエミュレート）

ＬＣＰ（Limk Control Protocol）

ＬＣＰは，データリンク層のプロトコルで，次の機能があります。

• コネクションの確立
• ＭＲＵ（Maximum Receive Unit：パケットの最大長さ）の設定
• ユーザＩＤやパスワードの認証方式がＰＡＰかＣＨＡＰかの設定
• 通信品質の監視の有無の設定

ＰＡＰ（Password Authentication Protocol）は，ＰＰＰコネクション確立時に１回だけ確認する方法です。ＣＨＡＰ（Challenge Handshake Authentication Protocol）ではワンタイムパスワードを用いて盗聴を防ぐとか，コネクション確立後も定期的にパスワードを確認して，コネクション中の相手が入れ替わっていないかを確認します。

ＮＣＰ（Network Control Protocol），ＩＰＣＰ（IP Control Protocol）

ＮＣＰは，ネットワーク層への依頼をするプロトコルです。特にそれがＩＰのときをＩＰＣＰといいます。ＩＰＣＰではＩＰアドレスの設定やヘッダ部の圧縮をするかどうかの設定をします。

ＰＰＰｏＥ（PPP over Ehternet）

ＡＤＳＬやＣＡＴＶなどのような常時接続の場合には，パソコンとアクセスポイントの間で一時的なＬＡＮが形成されます。それで，通信回線をあたかもイーサーネットのようにエミュレートしてＰＰＰを行うプロトコルであるＰＰＰｏＥが用いられます。なお，ＬＡＮ接続にＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）を用いているＩＳＰもあります。
　ＰＰＰｏＥでは，パソコンをＬＡＮに接続するためのＬＡＮカードが必要になります。

ダイアルアップ接続

インターネットを利用するときに，ダイアルアップをして，ＩＳＰのアクセスポイントに接続する方式です。利用できるアクセス回線には，アナログ公衆回線（電話回線），デジタル公衆回線（ＩＳＤＮ），無線（携帯電話網）がありますが，ここでは電話回線を利用するときに限定します。

モデム

アナログの公衆回線を用いるので，モデムとＮＣＵが必要になります。

モデム（ＭＯＤＥＭ：MOdulator-DEModulator）

モデムとは変調と復調をする装置です。コンピュータから送られてくるデータはデジタルデータです。ところが電話回線は音声信号をアナログデータとして送信しています。それで，アナログ搬送波（キャリア波）にデジタル信号をのせて運ぶようにする必要があります。それを変調といいます。逆に，アナログ信号をデジタル信号に変換することを復調といいます。

ＮＣＵ（Network Control Unit）

公衆通信網で相手を呼び出すのですから，ダイアルを回す必要があります。そのダイアル信号を送出するのがＮＣＵです。通常はモデムに内蔵されています。

電話回線でダイアルアップ接続する方式は，
　　　　低速である（最高５６Ｋｂｐｓ）
　　　　料金体系が接続時間制であり無駄が多い。
ことから，現在ではほとんど利用されなくなりました。

ＩＳＤＮ（Integrated Service Digital Network）

ＩＳＤＮとは，デジタル通信の国際標準規格のことですが，一般にはＩＳＤＮ回線やそのサービスをＩＳＤＮといいます。サービス統合デジタル通信網と訳されています。電話にもデータ通信にも使えるという意味です。
　東西ＮＴＴでは，主に家庭用のＩＮＳネット６４と企業用のＩＮＳネット１５００というサービスを提供しています。ＩＮＳネット６４は通常の電話と同じ銅線を使い基本インタフェース２Ｂ＋Ｄの構成，ＩＮＳネット１５００は光ファイバを用いる一次群速度インタフェース２３Ｄ＋Ｂの構成になっています。Ｂチャネルとは通信用回線で１本が６４Ｋbps，Ｄチャネルは制御用の回線で，ＩＮＳネット５４では１６Ｋbps，ＩＮＳネット１５００では６４Ｋbpsです。

ＩＳＤＮもダイアルアップで用いますが，ＩＳＤＮはデジタル回線ですので，モデムは不要です。しかし，ＴＡとＤＳＵが必要になります。

ＴＡ（Terminal Adapter）

パソコンをＩＳＤＮに接続するには，速度変換や発呼や着信の制御などの機能が必要です。それがＴＡ（ターミナルアダプタ）です。

ＤＳＵ（Digital Service Unit）

加入者回線終端装置といいます。デジタル回線に端末装置を接続するための装置です。最大で８台までの電話機やターミナルアダプタなどの機器を接続することができます。一般にはＴＡに内蔵されています。

当時は，電話とインターネットが同時に使えること，６４Ｋbps（あるいは１２８Ｋbps）の通信速度が公衆回線より高速だったために普及したが，ＡＤＳＬなどブロードバンドの普及に伴って利用者は減少しています。

ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）

ＤＳＬとは，デジタル加入者線の意味で，従来のアナログ電話回線（銅線）を使って高速通信を行う技術です。そのうち最も代表的なのがＡＤＳＬです。Ａ（Asymmetric）とは，非対称の意味で，利用者から電話局（上り）が遅く，その逆（下り）が速い特徴を持っています。通常のインターネット利用では，Ｗｅｂページの閲覧やファイルのダウンロードなど，下りはデータ量が大きいので高速が必要ですが，上りはＵＲＬや指示コマンドを送る程度なので低速でも十分だともいえます。

必要な接続機器

ＡＤＳＬでは，音声とデータとを周波数で分離しています。
　人間の耳が聞き取れる範囲は上限４ＫＨｚ程度だとされています。それでデータ通信のデジタル情報をそれよりも高い周波数の搬送波に乗せることにより，電話とパソコンへの情報を切り分けることができます。デジタル信号をアナログ搬送波に乗せたり取り出したりするためにＡＤＳＬモデムが必要ですし，周波数による分離のために，スプリッタが必要になります。また，ＡＤＳＬでは，ＩＳＰとの間に仮想的なＬＡＮが構成されます。それでパソコンとモデムの間をＬＡＮにする必要があります。それでＬＡＮカードが必要になります。

ＡＤＳＬの規格

上りと下りで速度が異なるのは，データ通信に用いる帯域幅を上りは小さく下りは大きく設定しているからです。その通信規格にはＩＴＵ−Ｔ勧告によるＧ.９９２.２（Ｇ.lite）とＧ.９９２.１（Ｇ.dmt）があります（下図ではＧ.dmtを掲げています）。また，各国の事情に合わせた仕様があり，北米仕様のAnnex A，欧州仕様のAnnex B，日本仕様のAnnex C があります。東西ＮＴＴではAnnex C，Yahoo! BB はAnnex A を採用するなど，事業者により違いがあります。

周波数と伝送速度の関係

周波数帯域は４ＫＨｚごとに区切って用います。例えば上りでは，（１３８−２５）／４＝２６本の回線になっていると考えればよいでしょう。その波に１５ビットの情報を乗せる（変調ビットという）ことができるとします。そして変調速度を４０００回／秒とします。
　最大伝送速度は，
　　　変調ビット数×回線数×変調速度
で与えられますので，上の数値を代入すると，
　　　１５×２６×４０００＝１.５６×１０^６ビット/秒＝１.５６Ｍbps
となります。図の値１Ｍbpsと異なりますが「諸般の事情により」としてください。

伝送速度を上げるには，
　　　周波数帯域の拡大（スペクトラム技術による）
　　　上り信号帯域を上り／下りで共用
　　　変調ビット数の増加
　　　フレームの高速処理，誤り訂正符号処理の効率化
などがあります。

ＡＤＳＬでは，局との距離が増大すると急激に伝送速度が低下します。それは回線が多数のペア線からできていますが，その ペア線間で信号が漏れて妨害を与えるからです。この漏話による妨害は周波数の高い信号ほど大きくなるので，４０Ｍbpsになると局から数kmの範囲でしか効果が発揮できません。

ＣＡＴＶ（Community Antenna Television）

ケーブルテレビ（Cable TV）ともいいます。本来は一定の地域に光ファイバケーブル（古いものではや同軸ケーブルもある）を引いてテレビ番組を放送することが目的でした。そのテレビ用の周波数の空いている帯域を用いて，インターネットの通信に利用したものです。もともと動画を伝送できるだけの帯域幅があるので，下りは最大４０Ｍbps，上りは最大１０Ｍbpsの伝送速度が実現できます。

必要な機器

タップオフ，保安器

タップオフとはＣＡＴＶ幹線から加入者宅に分岐するための設備，保安器は加入者宅に設置する保安器具のことで，その間の引込線は通常同軸ケーブルを使います。タップオフの外側には光伝送装置が置かれます。これらはＣＡＴＶ事業者が行うので，利用者は意識する必要はありません。

セットトップボックス（チューナー）

通常のテレビはアンテナから受信するのですが，それを有線からとるためにこれが必要になります。ＣＡＴＶをインターネットのためにだけ用いるのであればこれや分配器は不要です。

ケーブルモデム

ＣＡＴＶもアナログ回線ですからモデムが必要です。また，ＣＡＴＶ回線をＬＡＮ回線とするので，ケーブルモデムとパソコンの間をＬＡＮ回線にする必要があります。

接続プロトコル

ＡＤＳＬと同様に，ＰＰＰｏＶあるいはＤＨＣＰで接続します。さらに，光ファイバケーブルと同軸ケーブルを併用してネットワークを構築するにはＨＦＣ（Hybrid Fiber Coax）という方式を用います。

ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）

ＣＡＴＶはテレビ放送のすき間の帯域を使うという制約があります。また，幹線は光ファイバケーブルですが引込線は同軸ケーブルなので，そこで伝送速度が低下してしまいます。それに対してＦＴＴＨは，専用の光ファイバケーブル網を文字通り家庭内にまでを引き込むことにより，１００Ｍbpsの伝送速度を実現しています。光回線終端装置までならば１Ｇbpsにもなります。
　なお，オフィスや集合住宅などビルを対象としたものをＦＴＴＢということもあります。

ＦＴＴＨでは，デジタル回線ですのでモデムは不要です。ＩＳＤＮのＴＡに相当するのが光回線終端装置でＯＮＵ（Oputical Network Unit）で，これはパソコンとの間のＬＡＮケーブルと光ファイバケーブルの簡易ＨＦＣの機能も持っています。

接続方法

ＰＰＰｏＥで接続することはＡＤＳＬやＣＡＴＶと同じです。光ファイバケーブルで接続するには，次の方式があります。

ＳＳ（Single Star）方式

局と利用者を直接にスター型び接続する方式です。非常に高速な回線が得られますが高価であり，個人対象にはなりません。

ＤＳ（Double Star）方式

局と利用者の間にハブを階層的に設置して，分岐して接続する方式です。共同住宅などでは，これが広く用いられます。

無線接続

ＦＷＡ（Fixed Wireless Access）

固定無線アクセスともいいます。認可を得た無線事業者の基地局と企業や家庭のパソコンとを無線（電波）を用いて接続します。離島や山間部などの情報インフラ整備として提供されることもありますし，ＣＡＴＶやＦＴＴＨの引込線の部分を無線にする場合もあります。

Ｐ−Ｐ(Point to Point)方式

基地局とユーザを１対１に結んで通信を行なうで，伝送距離が最大約４km，最大速度が約１５６Ｍbpsという高速の通信ができますが高価です。

Ｐ−ＭＰ(Point to Multiple Point)方式

基地局と複数のユーザが同時に通信を行なう方式です。安価ですが，伝送距離は半径約１km以内で，複数のユーザが１０Ｍbps程度の回線を共有します。

無線ＬＡＮ

無線ＬＡＮの利用として，代表的なのがホットスポットがあります。空港や店舗内に親機（アンテナ）が設置されており，携帯したノートパソコンと親機の間を無線で接続します。そのアンテナがアクセスポイントになります。伝送距離は２０〜５０ｍ程度で，通信速度は最大１１ＭMbpsのものが広く用いられています。

携帯電話

移動体通信の通信方式をＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）といいます。その規格として，ＩＭＴ−２０００（International Mobile Telecommunications-2000）があります。携帯電話では，その規格による方式として，Ｗ−ＣＤＭＡやｃｄｍａ２０００が用いられています。

携帯電話などは移動するので，最寄のアクセスポイントを切り替えつつ通信を継続させる必要があります。それをローミングといいます。アクセスポイントの周波数が異なるので，それを自動的に切り替えることにより実現します。