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帯域 (bandwidth)

pointこの用語のポイント

point何種類の波を出せるかだよ

point通信に使われる周波数の範囲だよ

point通信速度の意味で使われる場合もあるよ

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簡単に書くよ

帯域 (bandwidth)とは

「何種類の波を出せるの?」のこと。
もう少し真面目に書くと

「あ~、これはね~。最低○周波数から最高×周波数までの波が出るよ」のこと
であり

通信するときに使われる電波や光の周波数の範囲のこと
です。
転じて

通信速度のこと
の意味で使われる場合もあります。

image piyo

詳しく書くよ

※このページの説明は「帯域幅」の説明と、ほとんど同じです。既に「帯域幅」の説明をご覧になった方は、読んでもあまり意味は無いと思います。

一言で言えば、通信に使われる波の周波数の範囲が「帯域」です。

と言われてもよく分かりませんよね。順番に見ていきましょう。

まず「周波数」は「単位時間当たりの波の数」です。
例えば1秒間に1回揺れる波は1Hz、1秒間に5回揺れる波は5Hz、のように波の揺れ具合を数字で表します。

帯域

それを踏まえてここから先を読んでください。

あるとき、ピヨ太君はピヨピヨ波発生装置を作りました。

帯域2

どうやらピヨ太君は、このピヨピヨ波発生装置から出る波を使って、ピヨ子さんに情報を伝えるつもりのようです。

帯域3

ピヨピヨ波発生装置からは2種類の波を発射することができます。
1秒間に1回揺れる波(1Hzの波)と1秒間に2回揺れる波(2Hzの波)の2種類です。
ピヨピヨ波発生装置の帯域は1Hz~2Hzの範囲と言えます。

帯域4

さて、ここで問題です。
ピヨ太君は、1秒間に何種類の情報を伝えられるでしょう?

そうですね。正解は2種類です。
波が2種類しか出ないので、伝えられる情報も2種類です。

仮に1秒間に1回揺れる波を「0」、1秒間に2回揺れる波を「1」に対応させたとしたら、1秒間に伝えられる情報は「0」か「1」になります。

帯域5

逆に言うと、それより多い情報を伝えたい場合は、どんなに頑張っても2秒以上かかります。

例えば、ピヨ太君がピヨ子さんに0~2までの数字のどれかを伝えたいとしましょう。

1秒で伝えられるのは「0」か「1」だけです。
何をどう頑張っても「2」は伝えられません。

2秒あれば、2も伝えられます。
例えば1秒目に伝えた数と2秒目に伝えた数を足した数が、本当に伝えたい数だと事前に決めておくのです。
2秒あれば波を送るチャンスは2回あります。

・1Hzの波と1Hzの波→0+0=0
・1Hzの波と2Hzの波→0+1=1
・2Hzの波と1Hzの波→1+0=1
・2Hzの波と2Hzの波→1+1=2


の組み合わせが作れますので、ピヨ太君からピヨ子さんに0~2までの数字を伝えることが可能になります。

帯域6

さて、ある日ピヨ太君はピヨピヨ波発生装置を改造しました。

なんと!

1秒間に1回揺れる波(1Hzの波)と1秒間に2回揺れる波(2Hzの波)と1秒間に3回揺れる波(3Hzの波)の3種類の波を出せるようにしたのです。
元々2Hzまでの波しか作れなかったピヨピヨ波発生装置が、3Hzまでの波を作れるようになりました。
ピヨピヨ波発生装置の帯域は1Hz~3Hzの範囲です。

帯域7

改造したピヨピヨ波発生装置は元のピヨピヨ波発生装置に比べて、帯域が広いと言えます。

さて、ここで再び問題です。
改造したピヨピヨ波発生装置を使って、ピヨ太君は1秒間に何種類の情報を伝えられるでしょう?

そうですね。正解は3種類です。
波が3種類出せるので、伝えられる情報も3種類です。
0~2までの数字のどれかを伝えたい場合も1秒で済みます。

帯域8

ここで先程の話を思い出してください。

ピヨピヨ波発生装置が2種類の波しか出せないときは、0~2までの数字のどれかを伝えるのに2秒かかりました。
ですが、3種類の波を出せるようにしたら1秒で済みましたね。

帯域が広いということは、いろいろな種類の波を作れるということです。
いろいろな種類の波を作れるということは、1回で送れる情報の量が多いということにつながります。
1回で送れる情報の量が多いということは、全部の情報を伝えるまでに掛かる時間が少なくて済むわけです。
全部の情報を伝えるまでに掛かる時間が少なくて済むということは、通信速度が速いということです。

よって

帯域が広い=通信速度が速い

が成り立ちます。

今回は話を単純化しましたが、実際には表現の仕方が少し異なります。
例えば500KHzの波で通信するとして、帯域が32KHzだったとします。
その場合、実際の波は、例えば484KHz(500-16)から516KHz(500+16)の範囲の波になります。
484KHzと516KHzの差が32KHzってな理屈です。
もちろん、この幅が広くなれば通信速度も速くなりますよ。
そこの部分は先程の説明と同じです。

というのが本来の帯域の説明ですが、ぶっちゃけ「通信速度」と同じ意味で「帯域」と表現している場合も多いようです。
確かに帯域が広ければ通信速度は速くなりますが、元々は別のものなのですけどね。

もし単位として「bps」を使っていたら「通信速度」のつもりで「帯域」と言っているとお考えください。
「bps」は「1秒当たり何ビット」を表す単位で、通信速度を表現するときによく登場します。

image piyo2

一言でまとめるよ

まぁ「帯域」って単語が出てきたら「通信に使われる周波数の範囲、あるいは通信速度のことなんだな~」と、お考えください。

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