小特集 1. 可視光通信とは

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可視光通信の最新動向

小特集 1.

可視光通信とは

About Visible Light Communications

中川正雄

中川正雄 正員:フェロー 一般社団法人可視光通信協会

Masao NAKAGAWA, Fellow (Visible Light Communications Association, Kawasaki-shi, 210-0012 Japan).

電子情報通信学会誌 Vol.101 No.1 pp.32-37 2018年1月

©電子情報通信学会2018

abstract

 無線通信を,利用する波の違いで分類すると,電波を使う,音波を使う,そして,光を使う無線通信になる.電波は最も頻繁に利用され,移動通信や,無線LAN(Local Area Network)でおなじみである.音波は水中で利用され,やや特殊である.光無線通信は二つに分類され,赤外光無線通信と可視光通信である.赤外光無線通信はビル間の高速通信などに利用されている.一方,可視光通信はLED(Light Emitting Diode)照明や表示が高速な変調が可能なことに着目して,それらに付加される通信として提案され,その適用はLEDだけでなく,可視の半導体レーザ(LD: Laser Diode)にも適用される.本稿では,可視光通信の歴史を述べるとともに,折に触れて,他の無線通信とも比較することで,現状と展望も入れて,全体像を明らかにしていく.

キーワード:無線通信,可視光通信,光無線通信,LED(Light Emitting Diode),LD(Laser Diode)

1.可視光通信の歴史

 LED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)を用いた可視光通信は最近のものであるが,歴史的に見ると,1880年のグラハム・ベルのフォトホンの1880年の実験がある.図1は当時の実験を絵にしたもので,ベル研究所のホームページに記載された古典画の略図である.左のひげの人物はグラハム・ベルであり,中空の管に声を通し,それによって,小さな鏡が振動し,その鏡で変調された太陽の反射光を200m先の放物面鏡で受け,光を検波してイヤホンで声を聞いている図である.世界初の光通信であり,可視光通信でもある.無線通信として考えても,グリエルモ・マルコーニの電波による無線通信実験よりも古く,世界初の無線通信は可視光通信とも言える.

fig_1.png

 船舶間,特に軍艦同士の通信にはサーチライトに付加されたシャッタをオンオフすることで,情報を伝える可視光通信が使われた.陸上と比較して海上での電波伝搬はすこぶる良いので,アンテナだけを海上に出した潜水艇に傍受され,電波を出した船舶の位置特定も容易で,かつ妨害も受けやすい.可視光による方法は光の指向性を利用すれば,傍受しにくいし,光による妨害もしにくいので,メリットがある.また,通信に利用しない場合は,甲板や岸辺を照らしたり,海上の浮遊物を照らす等の照明としても利用できる.

 現在のような可視光通信の研究は,本会で,筆者が中心となって,2001年に時限研究会として,可視光空間通信研究会が発足し,2003年には可視光通信コンソーシアム(VLCC: Visible Light Communications Consortium)が,やはり筆者らによって設立され,技術の普及と標準化等の活動がスタートした.2014年にはそれを引き継いだ一般社団法人の可視光通信協会(VLCA: Visible Light Communications Association)が発足し,現在に至っている.

2.無線通信としての可視光通信

 可視光通信の特色は,照明や表示といった,身近に使われている光源に高速に情報を乗せることが可能で,免許を必要としないこと,無線通信なのに,その伝送路が目で確認でき,エリア範囲の設定が容易で,位置情報の精度が良いこと,傍受,盗聴などがしにくいこと,電波の利用できない水中や電波雑音の多い工場内等でも利用ができることが挙げられる.光源としてはLED,及び,LD(半導体レーザ)である.


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