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.

2012年12月10日

今時のアマチュア無線 (1): ノイズの恐怖

(写真: by bairlyfitz at flickr: http://www.flickr.com/photos/barelyfitz/2898020303/)

このblogの記事更新も滞ってしまった。精神的にかなり疲労していたのが直接の原因である。幸い、少しずつ快復してはいるため、文章書きのリハビリを兼ねてまた書いてみたい。なにしろ「混沌」としたblogなので、Erlang/OTPの話からは離れることもあるが、その点はご容赦を。

本来コンピュータ屋であるはずの私だが、実は1975年からアマチュア無線を生涯の趣味にしている。無線局免許を取ったのは1976年。いくつかの紆余曲折を経て、2002年からは短波(HF)のモールス符号による電信(CW)がほとんどで運用している。24WPM(20bps)の低速で、かつ電離層の状況次第で通信できるかどうかが決まるという、およそレトロな代物だが、それでも電線数本のアンテナに100Wの出力で、世界各地にあいさつを交わせるのが楽しくて今でもやっている。

ところで、電子情報通信学会通信ソサイエティマガジンNo. 23にて「今時のアマチュア無線」という小特集が組まれた。さすがに公の学術学会の文章であり、あまり極端な内容の記事は載っていない。無線機の技術に関する記事が入っていたのはさすがである。しかしアマチュア無線全般の解説としてはちょっと内容に不足を感ぜざるを得ない。

というわけで、「今時のアマチュア無線」について、私見を何回かに分けて書く。

今時の電源はノイズの山

今時の文明社会で無線を楽しむ、あるいは微弱な遠距離からの電波を快適な環境で聞く上で、最大の問題となるのは、電磁雑音(ノイズ)である。今や、このノイズがあまりにも多いため、遠距離交信を行うには、特に都会では大変な苦痛が伴うということは過小評価してはならないと思う。

電子機器の多くはスイッチング電源を採用している。これは電気供給源からのエネルギーを一定時間で区切って供給することで、電圧制御を行い、相手に合わせた電圧に調整するという技術である。いわばスイッチが間断なく入ったり切れたりしているわけで、スイッチの切替の時は、一瞬ではあるが非常に大きな電流が流れ、ノイズとなって周囲の環境に影響を与える。これはコンピュータを構成する論理回路のCMOSロジックでも同様である。オーディオの「デジタルアンプ」も同様に動作する。これらは、平たくいえば電波を出しまくるため無線の環境には都合が悪い。

しかし、基本的には電圧と電流の積が一定になるように変換を行うため、効率は良い。また、スイッチング周波数を高くできるため、商用交流電源から電圧を変換するためのトランスも小さくできる。だから今のデジタル機器の電源はほぼ100%スイッチング電源になった。照明やエアコンのインバータ回路も、同じ原理で動作している。実はアマチュア無線機でさえ、電力利用効率化の側面から、スイッチング電源を使うのが当たり前になっている。

一方、スイッチング電源が普及する前は、トランジスタなどの電流制御素子を負荷に直列(シリーズ)に接続し、入出力の電圧差を察知して出力電圧を一定に保つように制御素子を動かすシリーズ電源が一般的であった。今でも三端子レギュレータなど小規模な電源ではこの方式が取られている。制御にあたってスイッチングを行わないため、ノイズは少ない。しかしこの方式の欠点は、入出力の電圧差を常に電流制御素子で吸収しなければならず、電流が増えると発熱も増えてしまうということだ。また、あらかじめ直流に近い電源を商用交流から作るためのトランスも大がかりになって重くなる。今のパソコンの電源をシリーズ電源で作ったとしたら、おそらくトランスだけで10kgは軽く超えてしまうだろう。熱の発生を考えれば、省エネの面から見ても分が悪い。非常にノイズの少ない環境を要求される分野への応用ならともかく、そうでない一般の民生機器にとっては、シリーズ電源はもはや性能が悪い旧式の電源にしか見えないだろう。

そんなわけで、世界は今やノイズの腐海である。家の中で中波放送(AMラジオ)を聞こうとしてみるとそのことがよくわかる。まず天井の蛍光灯のインバータが悪さをする。そして省エネの旗手であるLED電球や電球型蛍光灯にはそれぞれインバータが組み込まれている。夏場になればエアコンがフル稼動してそこら中に電波を撒き散らす。PCのディスプレイもノイズの山である。まあ、ブラウン管/CRTに比べれば、ノイズは減ったが。電磁調理器も、周波数は違うが、大きなノイズを空間に出しているはずである(ただし磁界が強烈なので、くれぐれもラジオを近づけたりしないように。たぶん壊れる。)

そしてタブレットやスマートフォン、携帯電話に至っては、それら自身が無線機器であるため、電波を出さないわけにはいかない。もちろん周波数はラジオ放送やアマチュア無線の周波数とは違うが、影響が全然ない、というわけにはいかないのが現実である。小型に作るため、干渉を避けるための遮蔽(シールド)も不十分である。当然ノイズに対する行政の規制はあり、これらを満たすためにフェライトコアというノイズ吸収のための部品が電源線や接続ケーブルに入っていたりするが、屋内でラジオを受信できるような環境を保証してはいない。まともにラジオを聞きたければ、中波(AM)でもFMでも、屋外、それも建物の外にアンテナを出すことが必須になってしまった(ケーブルテレビ放送の多くは、FM放送の電波も周波数変換して中継しているが)。

こんなノイズだらけの中で無線通信をするためにはどうすれば良いのか。いくつか方法を列挙してみる。アルゴリズムを使ってS/N比を上げる方法は、話が長くなりすぎるため、あえて除いてある。

  • 通信に使う電力を増やして電波を強くし、十分なS/N比を取り、ノイズに影響されないようにする。
  • 指向性アンテナを使い、実質的に通信に使う電力を増やしたのと同じ効果を得る。
  • ノイズ発生源を減らす。
  • 配線からノイズ源を出さないように、フィルタを入れたり、シールドを強化する。
  • ノイズを受信しないように、通信の使用帯域を狭める。(その代わり速度も遅くなる。)
  • ノイズを受信しないようにノイズ源からアンテナを遠ざける。

アマチュア無線の場合、何が問題になるかといえば、受信する相手の電波の強さが保証されないことになる。いや、保証されないだけでなく、できるだけ弱い電波を拾って受信できるようにしないと趣味の上でカッコ良くない、という価値観で成り立っている、といったほうがいいだろう。その意味では電波天文学に似ている。そうなると、ノイズを避ける方法には、敏感にならざるを得ない。短波の電信で通信しているというのは、ノイズを避けるためでもある。モールス符号による無線電信は、すでに100年以上が経過している古色蒼然とした通信方式ではあるが、人間が手で送信し耳で解読する身体性を維持するという条件下では、未だに最も遠距離の通信を可能にできる方法だと私は思う。コンピュータによる同期を前提とした場合はさらに条件を良くできる可能性はもちろんあるのだが。

というわけで、今時のアマチュア無線では、とにかくノイズとの戦いに明け暮れなければならないのである。これはアマチュア無線に限った話ではなく、スーパーコンピュータや超高速ネットワークを作る時も基本的原理としては同じなのだが。

2012年8月22日

オリンピックも終わったのでテレビを見るのをやめることにした

ロンドン・オリンピックも終わったので,テレビを見るのをまた止めることにした.

(後日談: その後2012年12月下旬に家族の要請で地上波とBS放送は復活させた.ケーブルテレビは経費がかかるので見ていない.詳細は別記事にて.)

過去の記録では,2004年ごろから2008年3月までケーブルテレビ(CATV)を契約していたらしい.その後しばらく止めていたが,2011年11月に再びCATVを契約した.どうしても有料のクラシックの番組が見たいという妻の要望,そして天気予報や災害情報などはラジオだけでは俯瞰的につかみにくいということもあった.テレビ放送というのは人間を無批判無思考にする傾向があるが,これで仕事のストレスも少しは緩和されるかという淡い期待もあった.中波ラジオの受信アンテナを維持することが難しく,日本国内の状況を知るのに使っていたNHKラジオ第1放送が家のFM/AMチューナーアンプでまともに受信できない状態が続いたことも理由の1つだ.

しかし,テレビ放送の煽りぶりは,ラジオ放送と比較してみるとすごい.NHK総合テレビですら,NHKラジオ第1放送に比べるとかなり強烈に煽っているというか,要は無駄にテンションが高いのだ.そういうのが嫌なこともあって,ロンドン・オリンピックの女子マラソン中継は別の民放局が流していたが,音声はNHKラジオ第1放送のものにしていた.とはいえ,あのオリンピック期間中に,いったい何度タイアップ曲をNHKは流したことか.

ちなみに,オリンピックそのものは,http://www.london2012.com/からの情報を見ていれば,試合について確実かつ正確な状況がわかった.日本語にローカライズされていないのは不便かもしれないが,それだけのことである.生動画が多くの国や地域でテレビ放送各社に独占されていることを除けば,問題にはならない.(生動画自体も,一部の国や地域ではYouTube経由で見ることができたようだが.)

4年前に止めたときとは違い,今はテレビや動画を全否定するつもりはない.災害時の一斉放送などテレビならではの役割はあると思う.しかし,月にかなりの金額を払ってまで娯楽のために契約するものではないようにも思う.人によって金額の基準はもちろん違うだろうが.ましてや昨年の大震災以降,家計に緊縮財政が要求される事態となれば,最初に削減の対象にせざるを得ないということで妻とは合意に達した.

実際,有料のオプション放送であっても,期待外れのことも多い.妻に求められて契約したクラシック番組のチャンネルも,実は半年ぐらいの周期で延々と同じ番組を繰り返して放送していたり,(妻が好きではない)人気のオペラ歌手に絞っていたりするなど,残念ながら満足のいくものではなかったようだ.私もCNN/USを契約したが,これはCNN/US HDの画質を落として再配信していることもあり,広告が入っていないことを除くと,どれだけ意味のある契約だったかはわからない.

なお,ワンセグケータイは昨年の大震災の時に活躍してくれたこともあり,NHKの地上波契約は継続するつもりである.もし仮にどうしても天気予報と地域のニュースが見たければ,地デジチューナを調達すれば済む話でもある.最近は随分価格も下がった.

そして,中波ラジオは,エアバンド受信用のアンテナから信号を分配することで無事受信できるようになった.こんなことをするのは,家の中の電磁ノイズ源があまりに多く,室内のループアンテナではノイズを排除できないのが原因である.

なにはともあれ,映像の刺激はすごい.この9ヶ月近く,テレビを見ていて疲れてしまった感は否めない.動画疲れである.テレビ放送は早送りも巻き戻しもできないのがつらい.それだけ私も妻も,加齢が進んだことを自覚せざるを得ない.我々のリソースやエネルギーは無限ではない.テレビを止めることで,静かに思考する時間,そして創造する時間を,また取り戻すことができれば,運が良かったというべきだろう.

2012年6月18日

gTLDの拡大による混沌がもたらすもの

ICANNが拡大の方針を打ち出して以来、非常に多くの名前が一般トップレベルドメイン(gTLD)として申請されている。 2012年6月13日に行われたこのICANNの発表したリストの中には、Tokyo, Kyoto, Osakaといった日本の地名もあれば、企業名をそのまま申請しているものもあったり、さまざまである。国際化ドメイン名(IDN)に基づいたアルファベット以外の文字列も多数存在する。

これらの新規gTLDが適切か不適切かについては論じない。特定の意味を持つ名前が企業等によって独占されることの弊害については各所で詳しく論じられているのでここでは述べない。

ただ、一つ気になるのは、これによってDNSのルートゾーンが従来よりもサイズが大きくなることで、ルートゾーンの運用自身の安定性に影響が出ないかということである。2012年6月現在、国や地域を代表するトップレベルドメイン(ccTLD)とgTLDを併せた数は300に満たない。しかし、申請されたgTLDが仮にすべて登録された場合、総数は大幅に増え、ルートゾーンの大きさも膨れ上がるだろうことは明白である。この問題についてICANNは2010年10月に報告を出しており、それによれば「年間最大1000個程度のTLDが増える分には大規模な障害は起こらない」としている。

もっとも、(私には疑問は払拭できないのだが)仮に技術的には問題なかったとしたところで、gTLDレジストラの間での調整を細かく行う必要が出てくることもまた事実であり、現実のDNS権威サーバの状況を的確に反映したルートゾーンの内容を維持することはより困難になるだろう。また、特定のTLDに対して管理権限を持つということは、そのTLDに関するWebのCookieやDNSSECでの認証階層など、本来の単純な名前→アドレスへの対応を行う機能の範囲を超えた、幅広い範囲の管理権限を持つことになるということも忘れてはならない。

そして、新しいgTLDが登録されると、従来よりもステークホルダーが大きく増える分、政治的にはかなり混沌とした状況になるだろうと予測できる。その場合、ICANNはどのような意味を持つのだろうか。そして、従来からDNSで仮定されている相互接続性や到達性は保証され続けるのだろうか。

IPv4上のサービスがIPv6上のサービスに継承され始めている現在、そろそろDNSの仕組みも抜本的に考え直すべき時が来ているのかもしれない。

2012年3月14日

忙しいということ

忙しいかどうかは作業量など直接の外的要因の他にも体力とか気力とか万人に平等に与えられているわけではない能力や仕事以外にこなさなければならない家庭の事情など本人の責に帰するものではない要因を総合的に判断しないと簡単には決められないのではないかと思う。

2012年2月12日

絶縁の条件

私は自分が生きて行く上で,できるだけ多くの人と付き合うようにしている. ただ,私も全てを受け入れてはいられない.いくらお世話になった人達でも, 以下の項目に該当する場合は残念だがご縁を切らせていただいている.

  • 私が大事にしていることを全否定する人

    かつて私が結婚したばかりのとき, 「女房に家事なんか任せてこっちの仕事はできないのか」という いささか理解しかねることを言ってきた人がいた. 残念ながら,共働き家庭で家事を放っておけるほど, 今の世の中は楽にはできていない. 他人が何を大事にしているかについて 気遣いのできない人と付き合うのは難しい.

  • 粗暴かつ暴言を吐く人

    ストレス解消なのかどうか知らないが, 理由もなく私を怒鳴りつけてくる人がいた. その人と会議で同席した時, 本論と全然関係のないことで私を攻め立てて 勝手に怒っていたこともあった. 残念ながら,こういう人とは,一緒にはやっていけない.

  • 重要な約束を予告なく破る人

    さる人を,とある行事に来ていただくよう招待したら 来ていただけなかった.理由を聞いたら, 「完全に忘れていた」と一言. これにはさすがに呆れるしかなかった.

自分が上記に該当するようなことがないようにしたいものである.

2012年1月8日

今後数年間の最重要課題

今後数年間の最重要課題は、ズバリ

一人で食えるようになること
(Living standalone on my feet)
だと考えている。

年明けの目標を決めるのに、今年は例年になく苦労したが、 それは長期的目標が重くのしかかっているからだと気がついた。

あえてこの目標の細かい意味は書かない。 おそらくこの目標自身も細分化しなければならないだろう。 それだけ難しい課題である。

2012年1月3日

傷んでいる精神

2012年になって3日目だが,いまだに今年の年頭計画すら立てられずにいる.

気がつかない間に,随分と自分の精神は,傷んでいたようだ.精神の疲れは,主に身体の疲れが原因ではないかと思うのだけど.

昨年2011年は,3月の地震で5月あたりまでおかしくて,その後喝を入れてもらって9月ごろまで走ったらオーバーヒート気味になってしまった.今はペースダウンしているが,そう簡単に回復するものではないようだ.

他人の批判をしながら,自分は仕事が進まないと嘆くのは,かなり精神の傷んでいる状況,らしい.ずっとこの知人のツイートが気になっている.

他人に文句ばかり言いながら、自分の仕事のことになると「うまく進められない」と手がつかない状態というのは、自分が考えている以上に、精神的に傷んでいる可能性があるので、気づいたら本格的にメンテナンスした方がいいと思うよ。

https://api.twitter.com/#!/tekusuke/status/150718917751480320

精神が傷むと真っ先に創造性を失ってしまう.創造性というのは,血のにじむような試行錯誤なしには得られないことは,よくわかっているつもりだ.今一番問題なのは,その試行錯誤の気力が,ないこと.何らかの型に自分をはめこんで,無理矢理やるしか,根本的解決法はないのかもしれない.