通信工学

通信に関する工学的な技術を探究する

パソコンやスマートフォン、タブレット端末が普及した現代。インターネットサイトや動画配信サイト、SNS（ソーシャルネットワーキングサービス）やテレビ、漫画、ニュースが見られるアプリなど、いつでも、どこでも、誰でも、欲しい情報を簡単に手に入れられるのが当たり前になっています。最早インターネットをはじめとした通信は私たちのライフラインのひとつといっても過言ではないでしょう。こうした情報社会の基盤となっているのが、多様な通信技術で、そのさらなる進化と発展を目指すのが通信工学です。通信工学で扱う分野は、大きく分けて2つあります。その1つがパソコンやスマートフォン、電話といった通信に関するハードウエアや、その内部で働くソフトウエアの技術、いわゆるコンピュータ関連です。そして、もう1つが複数のコンピュータとコンピュータをつなぐネットワーク技術です。これには、情報の圧縮や暗号化、光ファイバー、インターネット、LANによる無線、有線の通信など、さまざまなものが含まれます。さらに、スマート家電などの新しい活用方法やセキュリティ、宇宙通信技術なども、通信工学の研究分野ということになります。

「当たり前」を支える

見たいページをクリックして、ページが表示されるまでお茶でも淹れながら気長に待つ。高校生の皆さんには想像もつかない世界かもしれませんが、パソコン通信が普及し始めたころは、そんなことが実際にあったのです。そこから通信の技術は飛躍的に向上し、現代では、目的のページをタップすればすぐに開き、画像や動画の読み込みも瞬時に行われるのが当たり前になっています。先人たちからすれば、信じられないほどのスピードですが、今の人々がストレスから解放されたかというと決してそんなことはありません。速度制限がかかる、なんらかのエラーでなかなかページが読み込まれないなどがあればやはりイライラしますし、中には数秒でも耐え難いという人もいるでしょう。つまり、「当たり前」に限度はないのです。そんな満たされることのない欲求に応えようと通信工学は発展してきました。現代では、4Ｋなどの高画質映像も普及しつつありますし、身近なところでいえばスマートフォンのカメラひとつとってもその質は大きく向上し、データ通信の量は増え続けています。インターネット回線を通じてゲームをしたり、BGM代わりに動画配信サイトを流しっぱなしにしたり、一人ひとりが使う時間も増える一方です。このままではいずれ通信網はパンクしてしまいます。そうならないためにも欠かせないのが、通信工学分野のさまざまな研究です。

座学と実験で基礎知識と技術を修得

インターネットでも、電話やラジオでも、その情報は電気や電磁波といった形でやりとりされていますから、電磁気学の知識は通信工学の基本になります。また、こうした目に見えないものを扱ううえで欠かせないのが数学的な論理性です。言葉や感覚ではなく、数式で表して理解することが求められるのです。さらに、情報を正しく伝えるためには、そのノイズを取り除いたり、通信時に生じるエラーを訂正したりといった技術が必要になります。そのとき使われるのが、確率や統計などの数学の考え方です。数学や電磁気学は通信工学を学ぶうえでは欠かせない知識ですから、これらは1、2年次にしっかりと学ぶことになります。さらに、1、2年次には、数学や電磁気学のほかにもさまざまな基礎を学びます。例えば、パソコンやソフトウエアそのもののしくみ、プログラミングの技術、電気回路、コンピュータネットワークのしくみなどが挙げられます。ハードとソフトの両面の知識と技術を、座学と実験を通じて修得していくことになります。この過程を踏むことで、数学や電磁気学といった基礎が身につきますし、実際にどのように活用されているかも理解できようになります。高校で数学や物理・化学に苦手意識をもっていても、大学の学びのなかで必要な知識は身につけられるといえるでしょう。

幅広いなかから研究テーマを選択

多くの場合、3年次から研究室に配属され、個々に専門的な研究をすることになります。通信工学はハードとソフト、アナログとデジタルなど幅広い分野を扱うため、研究内容もさまざまです。通信端末そのものについて、データの圧縮方法について、セキュリティについて、新しい光ファイバーについて、IoT（身の周りのモノがインターネットにつながるしくみ）での新しい通信についてなど、目に見えるものから見えないものまで多岐にわたります。もし、興味のある分野があるのならば、それに近い分野を扱っている先生がいるかどうかを調べておくと、大学選びのヒントになるでしょう。4年次には、それまでの学びの集大成として、卒業研究と卒業発表が待っています。自分の研究内容を理論的にまとめ、その結果を教授などの前で説明することになります。もちろん簡単ではありませんが、これからの通信工学、ひいては社会の発展につながるヒントを見いだす研究のやりがいは大きいでしょう。

「当たり前」の中に疑問を見つける

今では私たちの生活になくてはならないものとなったパソコンやスマートフォンですが、インターネットのしくみについてはどのくらい知っているでしょうか。例えばパソコンがインターネットにつながらなくなったとき、ルーターやモデムの電源を入れ直したり、一度接続を切ったりすると直ることがあるということは知っていても、なぜそれで直るのかまでは知らないという人は多いでしょう。ほかにも、どうして世界中の情報に瞬時にアクセスできるのか、どうして無料でメッセージのやりとりや通話ができるのか、4G回線とWi-Fiはどう違うのかなど、当たり前に使っていても、実は知らないことは多いものです。また、インターネットなどを使っていて、「もっとこうなったらいいのに」と考えたことはないですか。例えば、スマートフォンの速度制限や、回線による速度の違い、セキュリティの問題など、当たり前だと思っていても実は不便や不安、不満を感じている点はあるものです。もし、こうした通信に関する疑問に興味がある、もっと改善してほしいと思ったことがあるのならば、通信工学はぴったりの学問といえます。普段、何も気にせずに使っているものの中に疑問や改善点をみつけられれば、それがそのまま研究テーマになるのです。

発展していく分野に携われる

ひと昔前までは、通信といえば電話でした。やがて、パソコン通信が普及し、さらにフィーチャーフォンとよばれている携帯電話が登場、多くの人がいつでもどこでも電話やメールでやりとりできるようになりました。そして、端末や通信網の発達によって、携帯電話からもインターネットへアクセスできることが当たり前化しています。そんななかでスマートフォンやタブレット端末が普及、通信技術もさらに発達し、動画やゲームといった大容量のデータでも、瞬時にアクセスできるようになりました。今では、スマート家電やスマートスピーカーなど、さまざまな物がつながるIoT化がどんどん進んでいます。通信工学は、こうした通信の発展と社会の変化の立役者ともいえます。今後、発展していく分野に携わりたい、社会の変化にかかわりたいという思いがあれば、通信工学に向いているといえるかもしれません。

電子工学通信とは、送信者から受信者へ情報を伝達すること。歴史をさかのぼれば、のろしや手旗信号、モールス信号、そして手紙や電報なども「通信」のひとつに数えられます。そんなあらゆる通信の中で通信工学が扱うのが、コンピュータやネットワークにかかわる、いわゆる工学的な分野です。私たちが今当たり前に使っているパソコンやスマートフォン、スマート家電などをより快適に利用できるようにするために、ハードとソフト、そしてデータをいかに効率的にやりとりするかといったことを研究しています。幅広い分野を扱うだけにかかわる分野も多い学問ですが、中でもカカワリが深いのが、電気電子工学と情報工学です。電気電子工学は、電気と電子の効率的な扱い方や、それを部品や機械に応用することを目指す学問です。通信ではアンテナや回路、そして通信にかかわるハードウエアを扱います。こうした物を扱う領域は、電気電子工学とも重なる部分といえます。

＜基礎分野＞

●電気工学
電気の基本的性質やその応用について学ぶ。

●電子工学
電子回路や電子の特質などについて学ぶ。

●電波信号
電波の持つ性質と通信への応用について学ぶ。

＜専門分野＞

●伝送理論
文字・映像・音声をどのようにアナログやデジタル信号に置き換え、伝送し、元の文字・映像・音声に復元するかなど伝送に関わる理論を研究する。

●通信方式
無線、有線、衛星、光、移動通信など、通信方式別に、信号をより正確で効率的に通信する方法を研究する。

●ネットワーク
アンテナや、通信中継地点の配置、LANなど、通信に関わるネットワークについて研究する。

●セキュリティ
重要な情報の暗号化やスクランブルなど、情報通信のセキュリティについて研究する。