現代生活は接続性の上に成り立っている。ストリーミング・ビデオやクラウド・コンピューティングから、スマート交通システムや都市監視プラットフォームまで、信頼性の高い通信ネットワークは、道路や電気と同様に不可欠なものとなっている。しかし、人々が日々デジタル・サービスに接している一方で、それを可能にしているインフラは気づかれないことが多い。.

光ファイバーとスマートシティ

目次

スマートシティが求めるのは接続性だけではない：帯域幅、遅延、密度

スマートシティは、デジタルトランスフォーメーションやインテリジェントサービスの観点から語られることが多いが、技術的なレベルでは、基盤となるネットワークが一連の非常に具体的な要件を満たせるかどうかに、その成功がかかっている。.

現代の都市アプリケーションは、同時並行的な要求を突きつけてくる：

  • 帯域幅, 高解像度ビデオ、AIアナリティクス、膨大なセンサーデータが牽引する
  • レイテンシー, 多くの場合、ミリ秒またはサブミリ秒の応答時間を必要とする
  • 終点密度, 限られた地域内に何千台ものコネクテッド・デバイスが配備される。

従来の集中型ネットワーキング・モデル（すべてのデータがリモートのコアに伝送される）では、このような要件を大規模に満たすことは難しい。都市がリアルタイムで自動化された意思決定に向かうにつれ、ネットワーク・アーキテクチャ自体が重要な制約となる。.

唯一の物理層としての光ファイバー

光ファイバーは小規模都市向けの物理層

物理層では、スマートシティが必要とする性能エンベロープをサポートできる技術はほとんどない。銅ベースのネットワークは、距離と耐干渉性において根本的な限界に直面しており、純粋な無線ソリューションは、大規模でミッション・クリティカルなシステムに必要な決定性と容量を欠いています。.

光ファイバー・ネットワークは、根本的に異なる基盤を提供する。光ファイバーは、極めて高い帯域幅の可能性、安定した予測可能な待ち時間、電磁干渉への耐性を提供します。同様に重要な点として、光ファイバーインフラは本質的に将来性があります。容量のアップグレードは、物理的な媒体を交換するのではなく、端末機器を更新することで実現できます。.

このため、最新のスマートシティネットワークは、以下のように設計されることが多くなっている。 オールオプティカルネットワーク, ファイバーは長距離伝送に使われるだけでなく、アクセス層やアグリゲーション層の奥深くまで伸びている。.

集中型ネットワークからエッジ・コンピューティング・アーキテクチャへ

スマートシティ・アプリケーションが進化するにつれ、純粋な集中型ネットワーク・モデルではもはや十分ではなくなっている。.

初期の導入では、カメラ、センサー、コントローラーからのデータは通常、中央データセンターに伝送されて処理されていた。このアプローチは管理を簡素化する一方で、避けられない待ち時間を発生させ、過剰なバックホール帯域幅を消費し、大規模な障害領域を作り出します。.

AIベースのビデオ認識、インテリジェントな交通制御、自律走行支援など、多くの新たなユースケースは、即時のローカル応答を必要とする。すべての生データを遠くのコアに送信することは、効率的でも技術的に実行可能でもありません。.

という方向にシフトしている。 エッジコンピューティングアーキテクチャ, このモデルでは、コンピューティングとストレージのリソースが、街路、近隣、あるいは地区レベルといったデータソースの近くに配置されます。光ファイバー・ネットワークは、エンドポイント、エッジ・ノード、地域データ・センター間に超低遅延、大容量のリンクを提供し、このモデルを実現する鍵となる。.

などの技術がある。 F5G（第5世代固定ネットワーク） そして POL（パッシブ光LAN） ファイバーアクセスをネットワークのエッジまで拡張し、信頼性とエネルギー効率を向上させながらアーキテクチャを簡素化することで、この移行をさらに加速させる。.

このアーキテクチャー・シフトがなぜ重要なのかを明確に示すために、従来の集中型ネットワークとエッジベースのファイバー・アーキテクチャーとの違いを以下にまとめる。.

スマートシティにおける集中型ネットワークとエッジベースのファイバーアーキテクチャの比較

寸法 集中型ネットワーク・アーキテクチャ エッジ・ベースのファイバー・アーキテクチャ
データ処理場所
中央データセンター
分散エッジノード（ストリート／地区レベル）
標準的な待ち時間
高くて予測不可能
超低価格で決定論的
バックホール帯域幅使用量
非常に高い
ローカル処理による最適化
スケーラビリティ
コア能力による制限
モジュール式エッジ拡張による高い拡張性
故障の影響
単一の故障が広範囲に影響を及ぼす
局所的な故障で影響は限定的
AIとリアルタイム・アプリケーションへの適合性
貧しい
素晴らしい
繊維の役割
主に長距離バックホール
エンド・ツー・エンドのアクセス、アグリゲーション、エッジ相互接続
代表的な使用例
レガシー・モニタリング・システム
AIビデオ分析、スマートトラフィック、自律走行システム

この比較は、基本的な現実を浮き彫りにしている。アプリケーションの要件がより時間に敏感でデータ集約的になるにつれて、ファイバーはデータが生成され処理される場所の近くに移動しなければならない。.

現実の都市における光ファイバー敷設の課題：コストと建設

技術的な利点があるにもかかわらず、ファイバーを都市規模で展開することは、特に確立された都市環境においては、現実的な課題があります。.

古い地区はしばしば、限られた地下空間、厳しい建設規制、道路掘削に伴う高い中断費用といった制約に直面する。これらの要因により、従来のトレンチ掘削は時間がかかり、費用がかかり、政治的に微妙なものとなる。.

こうした課題に対処するため、業界はいくつかの実績ある展開戦略を採用してきた：

  • マイクロダクトおよびエアブローファイバー技術, 掘削の必要性を大幅に削減し、表面への影響を最小限に抑えながらファイバーの追加やアップグレードを可能にする。
  • 複合ファイバー・パワーケーブル, 1本のケーブルでデータ伝送と電力供給の両方を可能にする。
  • 既存インフラの再利用, 地下の公共施設、パイプライン、ストリートファニチャーを含む。

これらのアプローチによって導入コストがゼロになるわけではないが、ファイバー敷設を破壊的な建設プロジェクトから管理可能なエンジニアリング・タスクに変えることで、大規模な光ネットワークが都市にとってより実現可能なものになる。.

ファイバーと5G/6G：競争ではなく協力

光ファイバーは、5Gや将来の6Gネットワークのような無線技術の代替と見なされることがある。実際には、この2つは相互に深く依存している。.

ワイヤレスネットワークは アクセスインターフェイス, モバイルユーザー、車両、センサーを接続する。ファイバー・ネットワークは トランスポート・バックボーン, 無線ユニット、エッジ・コンピューティング・ノード、コア・システム間でデータを伝送する。.

5Gネットワークが高密度になるにつれて、この依存関係はさらに強まる。スモールセル、マッシブMIMOの展開、超広帯域アプリケーションの需要は劇的に増加する。 フロントホールおよびミッドホールのキャパシティ. .広範なファイバー・インフラがなければ、これらのワイヤレス・システムは約束された性能を発揮できない。.

簡単に言えば、ワイヤレス・ネットワークが高度になればなるほど、ファイバーへの依存度が高まるということだ。.

ケーススタディエッジノードとしてのスマートソーラー街灯

ソーラー街灯

画像出典 リーポール

スマート街灯は、最新のネットワーク・アーキテクチャが実際の都市でどのように適用されているかを示す、明確で実用的な例を示している。.

街灯は均等に分布し、すでに自治体のインフラに統合されており、センシングや通信タスクに理想的な位置にある。スマートシティの展開において、街灯は受動的な照明資産から次のように進化する。 多機能エッジノード.

典型的なスマート ソーラー街灯 システムが統合される：

  • 光ファイバー接続 高速・低遅延通信用
  • エッジ・コンピューティング・モジュール ローカルなデータ処理と意思決定のために
  • 太陽光発電システム, 自律的な運用を可能にし、グリッドへの依存を減らす
  • センサーとカメラ 照明制御、監視、セキュリティ機能をサポート

このアーキテクチャでは、ファイバーがストリートレベルのノードを近くのエッジキャビネットや地区アグリゲーションポイントに接続し、そこでリアルタイム処理が行われる。関連データまたは集約されたデータのみが中央プラットフォームに送信され、待ち時間とバックホールの負荷を最小限に抑えます。.

イノベーションは、単一のコンポーネントにあるのではなく、光接続、エッジ・コンピューティング、再生可能エネルギーをいかに首尾一貫したシステムに組み合わせるかにある。.

接続性を超えて：スマートシティにおけるファイバーの今後の役割

今後、スマートシティにおけるファイバーの役割は、通信だけにとどまらない。.

エマージング 分散型ファイバーセンシング 技術により、光ファイバーはその全長にわたって振動、温度変化、物理的障害を検出することができます。分散型音響センシング（DAS）などの技術を使えば、1本の光ファイバーが道路やパイプライン、重要なインフラの連続センサーとして機能します。.

この機能により、ファイバーは受動的な伝送媒体から能動的なセンシング層に変わります。道路は構造的な応力を監視でき、不正な掘削はリアルタイムで検出でき、追加のセンサーを配置することなく環境の変化を観察できる。.

これらの技術が成熟するにつれ、ファイバーは、都市が物理的環境をどのように認識し、対応するかにおいて、ますます中心的な役割を果たすようになるだろう。.

結論

スマートシティは、孤立したテクノロジーではなく、システムの上に構築されている。アプリケーションやデバイスは進化し続けるだろうが、基盤となるネットワーク・アーキテクチャは、これらのシステムがいかに効果的に連携して動作するかを決定する。.

光ファイバー・ネットワークは、エッジ・コンピューティング、高密度の無線アクセス、および将来のセンシング技術をサポートするために必要な帯域幅、遅延の安定性、およびスケーラビリティを提供します。都市がより分散したインテリジェントなアーキテクチャを目指す中で、光ファイバーは単なるオプションではなく、スマートな都市環境の構造的基盤となっています。.