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2016年8月22日

大電力ラジオ放送の終焉

新年早々どうやって東京の拠点にて直接波のラジオ放送を受信するかということについて考えていたが、結局結論としては「何もアンテナを建てずに済ませる」のが一番良さそうだという話に落ちついてしまった。

その昔今は亡き関根慶太郎先生の最後のご著書であろうと思われる「無線通信の基礎知識」(ISBN-13: 9784789813464)にて予想されていたのが、「大電力大規模アンテナの無線通信は廃れ、小電力と小規模な到達範囲の無線局を多数置局する方向へ世の中が向かう」ということだったと記憶している。これを読んだ数年前はあまりその実感はなかったのだが、最近の世の中の情勢を見るに、もう大電力ラジオ放送は、少なくとも日本の都会では機能しなくなりつつあるのではないかという結論に至った。(この記事での話はいずれテレビ放送にも適用できると思うが、必要帯域や電力レベルを考えると、テレビでは技術的制約はずっと厳しくなるだろうと予想できる。)

以下に理由を箇条書きで書いておく。

  • ラジオ受信機とスマートフォンとの間の価格差は縮小している。家庭内にWiFi+定額インターネット回線が整備されつつあることを考えると、スマートフォンでインターネットラジオを聞くこととラジオ受信機で直接ラジオを聞くこととの差は縮小しつつある。
  • 移動中であっても、日本では3G/LTEの回線が整備されている地域であれば、ユニキャストのインターネットラジオでも基地局間のハンドオーバーが機能している限り中断はまずない。東京や大阪の地下鉄の中の状況を考えれば、むしろラジオ直接放送よりもアクセス範囲は広いくらいである。
  • 中波放送を電波で聞くのは、家屋内あるいは屋外の雑音(インバータやスイッチング電源の普遍的使用、特に最近は太陽光発電、LED電灯などの大電力パワーデバイスによる使用)を考えるに、ますます困難になりつつある。非常時あるいは停電時を除けば、その機能はインターネットラジオ(日本ではNHKのらじる☆らじると民放のRadiko)で十分補完されつつある。
  • FM放送を電波で聞くのは中波放送に比べればずっとノイズ耐性は高いが、これについても非常時あるいは停電時を除けば、その機能はCATVのFM放送中継、あるいはインターネットラジオで十分補完されつつある。(オーディオマニアの直接波受信指向については例外的な趣味として判断すべきであろう。)

平時の大電力ラジオ放送は以下の技術で置換されるだろう。

  • インターネットラジオ
  • CATVによるFM放送中継(あるいは地デジのデータ放送を使ったAMラジオの中継)
  • 3G/LTEあるいはそれ以降の携帯電話網

パラダイムシフトがあるとすれば、「大規模かつ広範囲なカバー範囲を提供する独立した無線局」から「小規模かつ小電力な狹いカバー範囲を提供する無線局が多数ネットワーク接続された複合体」への移行であろう。この環境では「マルチキャストあるいはブロードキャスト」とユニキャストのコストの違いはあまり意識されない(技術的にどのような負荷がかかるかとは独立した問題である)。この移行はまだ完了していないとはいえ、すでに起こっており進んでいることと予想できる。 このような移行によって失われるものがあるとしたら、それは以下の一点に要約されるであろう。

  • 単なる受信機では放送は受信できなくなったため、各端末に必要なエネルギー量が大きく増えている。携帯網あるいは無線LANに接続される端末は本質的に送受信機である。

この状況下で、大規模ラジオ放送の役割とは何なのか、今一度考えてみる必要があると思う。

(初出: Facebookの自分のタイムラインより 2016年1月3日)

2014年3月17日

第一級陸上無線技術士試験受験記

(All image files in this blog article are edited by Kenji Rikitake)

この1月(平成26年1月期)に第一級陸上無線技術士(一陸技)の国家試験を受験した.その時の受験記を書いておく.幸い試験には合格し,すでに無線従事者免許証の交付も受けているが,この試験はおよそ簡単なものではなかったということだけは最初に強調しておきたい.

受験の理由

受験を決意したのは昨年2013年の10月だった.退職勧奨というやむを得ない事情で退職したこともあり,どうにかしてもっと手に職をつけなければという焦りの気持が理由の一つだったことは事実だ.そして,ただのインターネット屋だけでは食っていけなくなるだろうという予想は2008年ごろからしていて,その時からプロの無線(業務無線)の資格が欲しいとは思っていた.2009年に,さる勉強会で無線の話をしたこともあったからだ.

しかし,無線局の操作は無線従事者の資格がなければ行うことはできない以上,プロの資格なしでは商売にはできない.そして資格を取るなら自分の実力で可能な最強かつ最高の資格でなければならない.趣味の分野とはいえ,このことは第一級アマチュア無線技士(一アマ)を受験した時に実感したことである.一アマを取ってからは,誰も私に文句をつけてくることはなくなったからだ.

なぜ一陸技を選んだか

日本でのプロの無線の資格にはいくつかの選択肢がある.大きく分けると,「技術操作」と「通信操作」という選択肢がある.

「技術操作」とは,通信そのものを行うのではなく,通信に係る機器の調整などを行うことができるという意味である.平たくいえば,無線機やアンテナの設計や調整,通信操作以外の運用ができる資格である.技術操作の仕事はまさに技術者の仕事以外の何物でもない.(米国FCCのCommercial Radio Operatorの資格では, "Radio Maintenance and Repair" という表現をしているようだ.なお,私は米国で労働する権利をこの原稿の執筆時点では持たないため,この米国資格を得るための受験資格はない.)

一方,「通信操作」とは,音声などで相手とやり取りをする操作だが,プロの無線では基本的に操作者の意思で伝達内容が決まることはむしろまれであり,操作者は第三者からの依頼電文を正確に伝えることが要求される.その意味で通信操作は一種の特殊技能であり,純粋な技術者の仕事とは一線を画しているといえるだろう.

(日本ではプロの無線の資格でもアマチュア無線局の通信操作を行うことができるが,国際的にこのような制度が一般的なわけではない.たとえば米国ではプロの無線の資格とアマチュア無線の資格は厳格に分かれており,兼ねることはできない.)

通信操作を主にした資格の最高峰であるとされる第一級総合無線通信士(一総通)には,私が結局覚えることのできなかった和文モールス符号の送受信試験があり,まず受験は無理だろうと決めた.日本のプロならば他人の和文電報を扱えるだけの技量を必要とするのは当然であり,残念ながら私にその実力はない.アマチュア無線の必須技能である欧文普通話(=普通の英語の文章)のモールス符号ですら,まともに受信して記録することはおぼつかないのだから.

一方,技術操作を主にした資格の最高峰である一陸技は,放送局などを含むすべての無線局(ただしアマチュア無線局については第四級の操作範囲のみ)の技術操作が行える.一総通は第二級陸上無線技術士(二陸技)と同等とみなされるが,二陸技では2kWを越える放送局の送信所のような大電力の操作はできない.一陸技にはその制限がない.その意味で無線工学(=電子工学+無線システム+アンテナ工学)の業務試験としては,日本では最高の資格の一つであるということがいえる.また,一陸技は無線工学(3科目ある)と法規(電波法の基本的概念と技術関連項目)のみが必須科目であり,そういう意味では比較的勉強しやすい試験であるとも言える.

受験勉強の準備と目標

一陸技の受験勉強には,まずは過去問集,それから各科目の参考書を1冊ずつ用意した.もっとも,実際に手をつけられたのは,諸般の事情により試験日の一週間前からであった.参考書は以下の通りである.

この上記5冊の参考書の大半は同一人物が著者であり,そういう意味では内容に多少の偏りは否めない.もっとも,過去に電子工作の経験や知識があれば,ついていける内容が大半である.言い換えれば,そういう経験のない人が,ひたすら過去問を暗記して受けるというのは,無理かもしれない.マークシート式の試験とはいえ,実際にはかなりの筆算をしなければ正解は出てこないからだ.

現実の試験は4択のマークシート式試験で,2日にわたって行われる.無線工学3科目は各科目ごとに試験時間が2時間半,それぞれ5点の問題が20問,1点×5項目の問題が5問,計25問125点で採点され,75点(6割)を取らないと合格にならない.法規は試験時間が2時間,5点の問題が15問,1点×5項目の問題が5問,計20問100点で採点され,60点(6割)を取らないと合格しない.免許は4科目すべて合格しないと与えられないが,各科目の合格結果は試験のあった次の月から3年間有効であるため,複数回の受験で免許を取得する人も多い.私の場合は幸いにして4科目全部一度で合格することができた.

勉強の内容

無線工学は「無線工学の基礎」(電磁気学と電子工学,回路理論),「無線工学A」(無線機の構成や変調方式など無線システム全般),「無線工学B」(電磁方程式から伝送線路,電波伝搬を含むアンテナシステム全般)の3つに分かれる.これらの中で最も厳しかったのは,実は「無線工学の基礎」であった.

「無線工学の基礎」では,試験範囲はマックスウェル方程式や電磁誘導,コンデンサの原理といった大学の電磁気学で学ぶ基本的なことから,BJT/FETを使った増幅回路,さらにはデジタル回路の基本であるブール代数に関する問題まで,広範囲な問題に対応できることが必要になる.そのためには,四端子回路(特にhパラメータ/sパラメータ)や,デルタ-スター変換などの,比較的高度な技術が必要になってくる.指数対数(複素係数を含む)と三角関数の和差公式は普通に使えないといけない.

「無線工学A」では,無線機の基礎構成,AM/FM/SSB変調方式,ビット伝送の基本であるBPSKやQPSK,レーダ,電波航法(VOR/GPSなど),衛星通信システム,地上デジタル放送(私が受けた試験では過去問にないOFDMの帯域分割パラメータの詳細に関する問題が出た),電源,雑音指数,無線機の性能測定など,広い範囲の問題が出る.

「無線工学B」では,電波伝搬の視点から見たマックスウェル方程式,アンテナの電流分布や電波放射,空間の伝送損失などを定量的に計算するための伝達公式,八木=宇田アンテナから導波管を使ったスロットアンテナに至る各種周波数の各種アンテナ,分布定数回路と導波管,伝送線路のインピーダンスと整合,地表波から電離層伝搬までの電波伝搬全般,そしてアンテナ系の測定まで,これまた広い範囲の問題が出る.

これらの無線工学3科目に関する問題を解けるようになるには,実際に各種技術がどんな場面でどのように使われているかを想像し,その上で必要な計算を行っていくという幅広い知識が必要になる.

また,「法規」では,電波法の基本原則から無線設備規則に定められた各種技術基準,無線局の運用,無線従事者の義務,そして罰則まで,広範囲な知識が要求される.こちらは自然法則ではなく人間の決めた規則であり,無線工学の科目に比べて丸暗記のセンスが要求される科目でもある.

勉強の方法

学問に王道はないとはよく言ったものだが,この試験はなにしろ範囲が広すぎるため,率直に言って過去問を解きながら背景の考え方を覚えていくしかない.結局自分ができたことは,1日1科目ごとに過去問と参考書を総ナメすることを4日間続け,残り2日で4科目を再学習することだけであった.もちろんその合間に多くの関連書で内容を確認し,一部の問題では手計算を行うということもしたが,ひたすら丸暗記するとかそういったことはしなかった.

関連書として便利だった書籍を紹介しておく.

試験当日

試験会場は大阪市内の扇町近くにある関西テレビ電気専門学校であった.この会場は周辺に食事を摂れる場所がないのと,建物が古く和式トイレしかないため,長時間の滞在には苦痛を伴う.2002年12月に一アマの試験を受けたときは,当時はまだ毎分60字の欧文モールス符号を2分間筆記受信するという電気通信術の科目もあって,かなり身体的には堪えた.今回の試験は電気通信術の科目はないものの,2日間午前午後フルに戦わなければならなかったため,体調の管理には万全を期した.

試験は科目ごとに途中退場することができるが,実際にかかった時間は次の通りであった.

  • 1日目午前: 無線工学の基礎: 150分全部
  • 1日目午後: 法規: 60分
  • 2日目午前: 無線工学A: 90分
  • 2日目午後: 無線工学B: 120分

それだけ「無線工学の基礎」は厳しい科目だったといえる.実際の成績は次の通りであった.(この結果については,自己採点と日本無線協会に試験結果発表後請求した成績通知書との内容は一致している.)

  • 無線工学の基礎: 85/125
  • 法規: 81/100
  • 無線工学A: 109/125
  • 無線工学B: 96/125

無線工学の3科目については,時間のかかった科目ほど成績が悪くなっているというのが印象的である.つまり,理解が浅い科目ほど,時間ばかりかかってしまっている.

試験結果の発表

試験結果の発表は2月13日に日本無線協会のWebサーバ上で速報され,その翌日には結果通知書が届き,無事合格であることを確認した.すぐに近畿総合通信局に免許申請を行い,3月10日付で無線従事者免許証が交付された.

受験後の所感

一陸技を持っていたからといって今すぐに何かできるわけではない.プロの無線の中でも特に需要の多い携帯電話の基地局に関する業務は,下位資格の第一級陸上特殊無線技士(一陸特)で済んでしまうことが多い.(一陸技は一陸特の操作範囲をすべて含む.)それに,資格があったからといって,実務経験がなければ就職がすぐにできるわけでもない.

それでも,一陸技と一アマという2つの資格を持ったことで,事実上日本でのすべての無線局の技術操作をしてもよいことになったというのは,電子工学や無線技術の習得と普及をライフワークの一つとしてきた者としては嬉しい以外の何物でもない.

最近はInternet of Things (IoT)といって,何でもインターネットにつなげようという動きとそのための技術開発が盛んだ.無線技術はIoTの根幹技術の一部を成しており,これからますます重要になってくるだろう.IoTのほとんどは個別免許不要の無線機器(無線LAN, BlueTooth, 3G/LTE/WiMAXなど)の使用を前提としているが,これらの機器の通信到達範囲は限られており,本格的な問題解決には免許の必要な無線局を使わなければならなくなることは間違いない.その時に,一陸技の資格を役に立てることができるだろうと個人的には考えている.

自分が今求職中という厳しい身分であることは十分承知の上だが,それでも新しいことに挑戦していくことは重要かつ今後の人生を切り開く上で不可欠であると実感できたのが,この受験による最大の収穫といえるだろう.

2013年1月2日

今時のアマチュア無線 (3): 怨嗟と復讐の果てに

年の始めに似合わず物騒なタイトルだがご容赦を.

タイトルの「怨嗟と復讐の果てに」というタイトルでGoogle検索をしたら, 山のようにオンライン小説が結果に出てきた. それだけこのテーマは古典的なものなのだろう.

怨嗟と復讐の果てに見えるものは,常に廃墟でしかない. 最近,特にその寂しさを感じるようになった. しかし,復讐を遂げることなくして,その廃墟には辿りつかないのもまた事実. 仮に復讐のために時間を無駄にしたと後悔したところで, 記録はそこに残っている.すこし,その記録について述べようと思う.

自分の人生は,常に罵倒されることと,復讐の繰り返しだったと思っている. その始まりはアマチュア無線だった.後にコンピュータに手を染めた時も, 技術者/研究者人生を始めた時も似たようなことはあったのだが.

1976年に小学校5年生でアマチュア無線を始めたとき,周囲の反応は冷やかだった. たかが11才のガキが何を言ってるんだ,というのが世の中の現実だとその時知った. ましてや1.5Wの無線機に半波長ダイポールですらないただのホイップアンテナでは, いくら人の多い6m(50MHz)バンドでも誰も相手にしてくれないのも無理はない. アマチュア無線もまた社会の縮図であり,何も知らない子供が出ていくところではない. でもそんなことは誰も教えてくれなかった.いや,教わりようがなかったかもしれない. 周囲に無線の経験者はいなかったのだから. BDXというコールサインを「バカ,ダメ,バッテン」と罵られたことは今でも忘れない. 子供にアマチュア無線をやらせてはいけない,というのは半ば真実だったと思う. 2013年の現代なら,さしずめ「インターネットリテラシー」と同様の問題として 取り上げられるだろう.

1980年代後半に430MHzや1200MHz両バンドのUHFの 無線のパケット通信に手を染めたときも, 多くのアマチュア無線家が冷やかな視線を向けてきた. 当時はまだCQハムラジオ誌には筆者自宅の住所なるものが公開されていて, パケット通信の原稿を書かせてもらっていた私は, ごていねいに匿名の脅迫ハガキを受け取ったこともある. 現代ではこんなことが起こったら個人情報保護法違反で大騒ぎしそうだが, ネットの世界で似たようなことが起こっていることを思えば, 今も昔も卑怯な奴等というのは変わらず存在するのは同じだ.

そのパケット通信の世界でも, TCP/IPやNetNews/USENETが未来だという主張を受け入れた人達はほとんどいなかった. 1980年代当時のパケット通信を仕切っていたのが 現在でも強大な設備を持つ短波HFの遠距離交信を競う DXer達であったこともあって, およそHFのアンテナなど上げようのない立場だった 自分とは意見の一致のしようがなかったことを覚えている. だから今もDXerという言葉は好きになれない. もちろん真にDXerと呼んでリスペクトすべき人達も存在することは確かなのだが.

2002年の夏に思うところあってHFの電信(CW)を始めた時も, どこぞの匿名掲示板で何やら難癖をつけられたことがある. かようにアマチュア無線家と匿名掲示板というのは相性がいいらしい. 本質的に(自分を含めて)根性の悪い連中の集まりだからだろう. まあ,こんな連中を黙らせるには,相手にせずにさっさと自分が先に行ってしまうのが 一番の早道であるというのは後で実感したことだが. その後2003年にさっさと日本の第1級アマチュア無線技士と米国のAmateur Extra級の 資格を取ってからは,誰も免許のことで文句は言って来なくなった.

この10年HFをやってきて感じたことは, 結局のところ成果を出せば誰も文句は言ってこなくなるということ. そして,復讐を遂げたと思ったころには,競技場には屍しか残っていないということ. 言い換えれば,文句を付けて恨み言を述べるべき相手は, すでに死んでいるか,ゲームから降りているか,あるいは黙って首を引っ込めているかの どれかだということだ.

(写真は私が2009年9月にARRL DXCC Challengeアワードの盾をもらった時の記念に撮ったもの.)

2002年からの10年強の間に, 世界各地との交信を競うDXCCアワードにて ただのワイヤーアンテナと100Wで250エンティティ以上を叩き出し, 80m(3.5MHz)〜10m(28MHz)の8バンド合計で1100エンティティ以上の交信を実現できたことに 文句はいうまい.率直な話,幸運だと思っている. あの1976年に私をからかった人達が,この記録を見て,何と言うだろうか. 残念ながら,彼等の多くはもうアマチュア無線を止めているのだが. 当時の自分に語ることがあるとするなら,親父が言っていた 「今無線をやらなくても,いずれやる機会はあるさ」 ということだろうか. あえていえば,高いところにアンテナを上げるためのタワーも ハイパワーで運用するためのリニアアンプも持たないでいるが故の 限界は感じているかもしれない(笑).しかしこれは怨嗟ではない. ライセンスはあるのだから,やれる時にやればいい.

そんなわけで,今年からはマイペースで行こうと思う. 技術的にはまだまだやり残していることがあるし, 運用の世界でもまだまだ学ぶことはありそうだ.

最後に余談を. 日本アマチュア無線連盟(JARL)というのは,詳細は控えるが, 今の日本の製造業大企業をもっと悪くしたような最悪の組織である. 先代の会長は独裁政権を40年以上も続けていて,その弊害は著しい. かつてJARLの批判記事をWeb日記に書いたら「そんなことは言うもんじゃない」という 忠告があった.社会主義のソ連ではないが,それだけ日本のアマチュア無線の 世界は硬直しているのである. しかし,そのJARLも,いまや組織としては瀕死の状態であり, いつ崩壊してもおかしくはない.もはやそこにかかわっている人達の多くが, 組織の保存という自己目的化のためだけに活動しているような状況である.

でも,もはやJARLとはかかわらなくても,何の問題もなくなってしまった. 総務省とは免許の上でお付き合いが必要だが,JARLは支援しなくても アマチュア無線は十分楽しめる.紙のQSLカードだけがJARLの存続する 最後の理由だったのだが,今や交信証明というQSLカードの目的は Webサイトで十分実現できる.そして交信証明の必要なアワードが 自らそのデータベースのためのWebサイトを運用するという ビジネスモデルを米国の無線連盟であるARRLが実現してしまった現在, JARLの存在意義は無きに等しい. これはビッグデータならずともデータベースの積極的活用を推進している米国と, ビッグデータへの理解も技術もない日本との彼我の差が如実に出た例と言えるだろう.

日本に生まれ日本に住み日本の免許を持ち日本で電波を出している者としては 現在の日本の状況は甚だ残念だが,今後も日本以外の世界を見据えて せいぜい楽しんでいきたいと思う.これはアマチュア無線の世界だけではない 話になりそうだが.

そして,この話も「今時のアマチュア無線」の実情である.そう思って読んでいただければありがたい.

2012年12月28日

今時のアマチュア無線 (2): 共同住宅とアンテナ

(写真: by Abraxas3d at flickr: http://www.flickr.com/photos/w5nyv/2564821385/)

今回も前回に引き続き「今時のアマチュア無線」について書く.

前回の記事について,「ノイズになってるのはお前の無線局の方だろ」という厳しいご指摘をいただいた.まあ電波を出す活動であるので,扱いを間違えればすぐに雑音源になってしまうのは致し方ない.しかし,私の場合は取るべき対策は最大限取るようにしている.電波を出す上でのたしなみみたいなものである.そこで「フェライトコア」という部品が活躍するのだが,この話は長くなるので,別の機会に書く.

とにかくアマチュア無線家のアンテナというのは異様である.地面からタワー(鉄塔)を立て,その上に時には幅数十メートルになる魚の骨のような八木・宇田アンテナを載せて喜んでいるのだから始末に負えない.日本の場合は私有地の中では建築基準法などに則る限り文句を周囲には言わせないという風潮があるようだが(とはいえ最近は東京都目黒区で50mを超えるタワーを建てようとして地域住民の反対運動が起きたため行政がルールを作ったという誠に残念な事例もあるらしい),北米や欧州,豪州やニュージーランドでは,そもそも市街地に鉄塔など景観を害するものを建てるのはまかりならないという地域の規制があるから,アンテナを上げるのも容易ではない.ちなみに私は共同住宅にしか住んだことがないので,とてもこんなタワーを上げるゼイタクはできないし,やる気もない.

(写真は自宅の短波用アンテナ(伸長時).2012年12月に撮影.プライバシー保護のため加工してある.)

幸か不幸か,今の自宅の環境はマンション最上階の角部屋で,かつベランダの鉛直方向上方が空いているという,共同住宅では大変恵まれた(?)状況である.2002年に無線を再開するにあたり,この環境を最大限に活用することにした.とはいえ,常設の金属パイプを使ったアンテナなどは望むべくもない.普段から風速毎秒10m以上,台風通過の際は毎秒30mぐらいまでは日常的に覚悟しておかなければならない環境であることを考えると,使えるのはあくまで仮設のアンテナであり,必要のないときは縮めておかなければならない.

とはいえ,短波,それも10.1MHzや14MHzといった海外交信に適したバンドでの通信を楽しむためには,最低でもダイポールあるいはバーチカルアンテナの片側には5m,できれば10mの長さを確保する必要があるため,アンテナには耐候性のある被覆電線を使い,それを絶縁体のグラスファイバーの竿(釣竿)で上に上げるようにしている.2012年12月現在は最大伸長時約7.2m長の竿を使っている.鉛直方向上に伸ばしておけば,仮に継ぎ目が緩んでも,重力が作用し落下するだけであり,かつ竿の各部分は電線で固定されているためバラバラにはならない,という仕組みである.このアンテナはバーチカルアンテナの一形態であり,電波の輻射を目的としないもう一方の側には,長さ4~7mの電線を数本接続してベランダの床の上に転がしてある.(安全のため,運用時はベランダは立入禁止である.)このような運用形態はマンションの多い都会では一般的である.なお,写真で近くに写っている別のアンテナは,120MHz近辺の航空無線を受信するためのものである(実際にはこれで中波放送も受信していたりするが,これもまた別の機会に書く).

こんなアンテナでも,100Wで給電してやれば,なんとか世界の大部分の地域と交信できるぐらいの実力はある.ベランダは南東方向に開けているため,特に太平洋各地との交信実績は多い.ただ,最上階で角部屋という電波障害を起こしにくい環境であること,そしてマンション自身が高台にあるということは,幸運であったと言わざるを得ないだろう.必要のない時は縮めておけるのも,日常生活との両立という上では大事である.