データ通信技術からスマートグリッドまで～ライフラインとしてのインターネット～

表   12 .  46 温室効果ガス

温室効果ガス	地球温暖化係数	原因となる人間活動
二酸化炭素	1	エネルギー アンモニア の製造、ソーダ石灰ガラス又は 鉄鋼 の製造、 ソーダ灰の製造、 エコキュート
メタン	25	稲作など
一酸化二窒素（亜酸化窒素）N2O	298	廃棄物等の焼却もしくは製品の製造 の用途への使用・廃棄物燃料の使用
HFC(R32)	675	最近の エアコン 、 ネオキュート 、 エコワン
HFC(R410A)	2090	古い エアコン

熱サイクルでは、冷媒を必要とします。

時代区分		日本	世界
地質
原始
古代	古墳		紙の発明と漢字（ 漢）
	飛鳥
	◇ 奈良	万葉仮名 770 万葉集 770 最古の印刷物、陀羅尼、楮紙、木版画？
	◇ 平安	平安女性は、ひらがな(31文字？) 料紙 * 平安男性は、漢字、漢文で日記 *	律令体制の崩れ、反古紙の活用
中世	◇ 鎌倉 ◇ 室町	和紙	グーテンベルグの活字による 印刷（神聖ローマ）
		大航海の時代
近世	◇ 江戸	1636徳川家康、🪙永楽銭を廃止、京銭ともとに寛永通宝に統一	◇ 第一次産業革命（鉄と 石炭） 1714タイプライター 1800ボルタ電池 1820 ハンス・エルステッド 電流の磁気作用を発見 1837電信機 1837モールス符号 1864電磁波予言
		開国
近代	◇ 明治	1869手書き電報 1870明治政府、 複式簿記採用 1871郵便 1873和文モールス符号 1873大阪造幣局で、鉛室法硫酸の製造 1873 第一国立銀行設立、 紙幣の印刷 1905富岡製糸場 ◇ 日本の産業革命 （ 鉄道、郵便、電話、生糸）	1874実用タイプライター 1876電話 1888電波実験 1895アンテナ 1901無線通信 1906ＡＭ変調 ◀ ◇ 第二次産業革命 （ 電気と石油 、 エネルギー ） ▶
	◇ 大正	1922タイプライター電報 1923関東大震災
	◇ 昭和（戦前）	1925ラジオ放送 1928FAX
		◇ ⚔ 1941 第2次世界大戦 (太平洋戦争)
◇ 現代	◇ 昭和（戦後）		1948PCM通信 * 1957二重積分 ADC * 1962通信衛星 1963ASCII
		◀ ◇ 第三次産業革命 （ 半導体、 デジタルコンピュータと AD変換 ） ▶
		1982PC-9801 漢字 1988ひらがな電報	1988 ISDNデジタル回線(64kbps) * * （メタル） 1990 WWW *
	◇ 平成	1988漢字電報 1991 リチウムイオン電池 1991NAND
		◀ ◇ 第四次産業革命 （ ネットと ビッグデータ）
		1996 ケーブルテレビデジタル化 * 1996 CS放送デジタル化 * 2000 BS放送デジタル化 * 半導体記憶から半導体記録へ 2008ビットコイン	1995 情報 Windows®95、IE (米) * 1995 WiFi™ 1999 ADSL（50.5Mbps） 1999 Napstar * 2001 ブロードバンド元年 2004ｇメール 2008FTTH 2008スマホ 2008リーマンショック
	◇ 令和	2021 電子帳簿保存法大幅改正	2024 3G廃止 2024 ISDN廃止 2024 ADSL廃止 2024 固定電話、IP網移行

02.情報処理概論

日本の産業革命

大分類	小分類	振動数 （周波数）	波長 λ( ラムダ) *	用途
長波		40kHz	7.5km	電波時計
中波(MW)				📻ラジオ放送
短波(SW)				📻ラジオ放送
VHF				📺アナログテレビ放送
UHF		470MHzから710MHz ( 地上デジタル )、 700M～900MHz( 4Gプラチナバンド )	0.42～0.63m 0.33～0.42m	📺テレビ放送、 📱スマホ
マイクロ波		1.5G～3.5GHz( 4G ) 、 2.4GHz /5GHz( WiFi ) 3.7GHz/4.5GHz( 5G) 28GHz(5G) 90G～300GHz( 6G)	125mm 0.99～3.33mm	電子レンジ、📱スマホ、 📶WiFi
赤外線	遠赤外線	0.2～74THz	4μm～1000μm	床暖房
	近赤外線		1310nm,1550nm	光ケーブル
可視光	赤		650nm (CD,DVD)	音楽記録 、 映像記録
	緑	566THz	530nm
	青		405nm ( ブルーレイ )	ビデオ記録
紫外線
Ｘ線				☢レントゲン ☢結晶構造解析
ガンマ線				☢γナイフ

人間が、直接 認識できるのは、 電磁波のうち、可視光と一部の赤外線だけです。

【課題】ケータイ電話をなくしたら？ ケータイ電話なくしたらどうしますか？ノートに記入して、ウェブクラスに提出してください。

ダイヤルアップ接続からインターネット接続

いつでも，どこでも，情報を検索したい．＜電話をかけて時間当たりの情報を得る＜ダイヤルアップ

家でも，インターネットをしたい＞ダイヤルアップによるインターネットの利用

ダイヤルアップ接続は，電話料金がそれなりかかる．常時接続タイプの固定料金モデルができなか？CATVインターネット，ADSL,FTTH（光ファイバー）へと家庭のインターネット接続方式は変化をした．

インターネットを支えるガラスファイバーは高い透明度と高精度な寸法（９ミクロン）で作られている。

ガラスファイバー

インターネットはなぜ切れないか？

インターネットはメッシュ構造になっている．あれあれ，でもそんなことしたら迷子になったり， ループしたりしないの？
教科書：情報技術基礎，p.74, コロナ社
山形大学最初に取得したIPv4アドレス,

BGPとGTM,地域IP網,NGN

BGPによるマルチホーム化，山形大学のバックボーンネットワーク: AS131159, IPv4/IPv6 Dual

教科書：情報技術基礎，p.74, コロナ社

参考書：あきみち・空閑洋平共著，インターネットのかたち

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安定したバックボーンネットワーク

SINET4
OCN
SINET5　国内バックボーン,p.15

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DNSを使った可用性の向上→GTM(Global Traffic Manager)

DNSインフラの可用性を大幅に強化し、同時に外部脅威対策を含む セキュリティ強化も実現,Global Traffic Manager, f5
複数のデータセンターおよびクラウド環境全体でグローバルなロードバランシングを実現, Global Traffic Management, Akamai

地域IP網, FTTH,NGN

NGN: 従来の電話網がもつ信頼性・安定性を確保しながら、IPネットワークの柔軟性・経済性を備えた、次世代の情報通信ネットワークです。
教科書：情報技術基礎，p.75, コロナ社

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通信速度の高速化＜光ファイバーの登場

通信媒体には無線と有線がある。 無線にはのろしも含まれる。誰からも見られるので暗号化が不可欠だ。 有線は 電話 に見られるように 銅線 や 光ファイバー を使う。なぜ 銅線 や 光ファイバー なのか？ほかの材料は使えないのか？

2017年に100Gbpsの接続サービスの登場
http://www.jpnap.net/jpnap-tokyo-i/basic.html
http://www.jpix.ad.jp/jp/service/price.html
http://www.kddi.com/business/news/information/131217/

通信速度の高速化と消費電力

インターネットの普及が進むにつれて，通信機器の性能を上げながらも消費電力を抑える試みがなされている． 　デジタル化が進むにつれて，さらに，通信量の増大に如何に対応するか？

年代	キャンパス内バックボーン方式	安定性	ルータ機能		特徴
			センター	建物
1994	FDDI	△	×	〇	全ての部屋に10MbpsのLANを提供
◀ ◇ 第四次産業革命 （ ネットと ビッグデータ）
1996	ATM	△	×	〇	動画配信が可能な100MbpsのLANを希望者提供
2001	GbE	〇	〇	△	全ての部屋に100MbpsのLANを提供 Firewal， VLANの導入
2009	GbE	◎	◎	×	全ての部屋に1GbpsのLANを提供， ルータ機能をセンターに集約, VRFの導入
2018	GbE	◎	◎	×	10Gbpsの上流回線に対応, レンタル物品への切替

02.情報処理概論 学術情報基盤センター の導入記録より．

年代	名称	スイッチ性能 / Gbps	消費電力 /W	1Gbps当たりの消費電力 / W/Gbps	説明
1994	DEC GIGAswitch	3.6	1250	347	FDDI方式(100Mbps/ポート)
◀ ◇ 第四次産業革命 （ ネットと ビッグデータ）
1995	Fore ASX-1000	10	1200	120	ATM方式(155Mbpsまたは622Mbps)
2001	CISCO Catalyst 6509NEB	256	1500	6	イーサーネット方式, ルータとしての機能も有する．
2009	CISCO Catalyst 6509-E	720	2000	3	イーサーネット方式, ルータとして機能することはもちろん，VRF(仮想ルータ）の機能が追加された．
2018	CISCO Catalyst 6807XL	6000	3000	0.5	イーサーネット方式，レンタル物品への切り替わった．最新のモニタリング結果は，2985.84Wであった．

02.情報処理概論 学術情報基盤センター の導入記録より．

インターネットサービスプロバイダと料金契約

回線利用料金とプロバイダー料金
回線利用料金とプロバイダー料金がセットになった契約も登場

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IPアドレスの枯渇とIPv6化

設問：IPv4アドレス=133.24.1.1は枯渇して新規割り当てができない状態である．IPv6アドレスになるだろうか？
https://www.nic.ad.jp/ja/ip/ipv4pool/

【演習：ウェブクラスアンケート】月々の通話時間はだいたいどれくらいですか？ ．→提出先

【演習】インターネットの通信経路の選択と名前解決について図と文章で記しなさい． ．→提出先

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スマートグリッドと電力自由化

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スマートグリッドでの情報通信の流れ

電力見えるかとスマートグリッド

電力 の見える化が進む中、なぜガスや 水道などのライフラインの見える化は進ないんだろうね？
東京水道マイネット・サービス 見えるかが進んでも、見る人の時間が奪われてしまう。
人に代わって機械が見てくれるＭ２Ｍが進まないのはなぜだろうね？
家電対応してくれないなら、せめて配電盤とタップだけでも
まずは センサー だよね？
それからアクチュエータ
IoTだね！
ＬＥＤとリチウム電池で育てるイネ スマートタップ
スマートタップ
スマートタップ
Kinoma Create
http://hitoriblog.com/?p=24191
http://www.hiramine.com/physicalcomputing/netremotecontroller/index.html

スマートグリッドと太陽光発電は切っても切れない．そんな中で，蓄電池と太陽光パネルを組み合せた停電モード搭載冷蔵庫がシャープから発売された．

関連：サーバ室の温度監視・太陽光発電受電モニター(現在開発中)

スマートグリッドのモニタリング規格

電力の再編が進んでいる。情報網と電力網をあわせたスマートグリッドだ。

表   18 .    2030エネルギーミックス

電源分類	資源	2010実績	2030 目標
再生可能エネルギー		10	22
	地熱	0	1.1
	🧪 バイオマス	0	4.6
	💪 風力	0	1.7
	🌟 太陽光	0	7.0
	💪 水力	10	9.2
原子力 （ ランキンサイクル）		25	22
火力		65	56
	🧪 ＬＮＧ	29	27
	🧪 石油	10	3
	🧪 石炭	26	26

バイオマスは、カーボンニュートラルという考え方に基づいており、 長期的に二酸化炭素の収支に影響を与えないと考えられています。

項目	商用電源 /kW	ディーゼル発電 /kW	太陽光発電 /kW
平常時	18	0	2
日中の停電	0	18	2
夜間の停電	0	20	0
ディーゼル燃料切れ*	0	0	5

^*ディーゼル燃料切れとは，停電時にディーゼルエンジンの燃料がなくなり，さらに，日中太陽光発電が利用できることを意味している．通信機器だけ，動作させ，緊急用のネットワークが利用できる．

もみ殻発電機 -バイオマス発電-

二酸化炭素を減らすために，もみ殻をつかったバイオマス発電を行われている． データセンターも100%再生エネルギーによるサービス継続を目指している． データセンターのエネルギーミックを如何にするか？それともインターネットも，クラウドもつかわないか？

エコーネット(ECHONET)コンソーシアム

http://www.echonet.gr.jp/

KNX

http://www.knx.org/knx-en/index.php#

IEEE1888

Wi-SUN

エコーネット規格書

http://www.echonet.gr.jp/spec/spec_v321.htm

エコーネットライト規格書(ECHONET Lite)

http://www.echonet.gr.jp/spec/spec_v111_lite.htm

電力自由化

☆2016年から家庭部門の電力も自由化が予定されている
http://www.fepc.or.jp/enterprise/jiyuuka/
1993年（平成5年）、総務庁（当時）のエネルギーに関する規制緩和への提言を契機に、電気事業審議会での審議が始まり、
1995年（平成7年）4月の31年ぶりの電気事業法改正以後、3回の法改正によって、独立系発電事業者（IPP）の新規参入や既存の電力会社以外の特定規模電気事業者の小売が認められた
自由化範囲は2000年（平成12年）3月に使用規模2000kW（キロワット）以上が対象となって
2004年（平成16年）4月から500kW以上、
2005年（平成17年）4月から50kW以上へと段階的に拡大されてきました。
これに対して電力会社は経営の効率化に努め、電気料金の引き下げと料金メニューの拡大を行ってきました。

電力会社以外の電力供給業者

エネット

http://www.ennet.co.jp/about/opinion/liberalization.html

IIJ

http://www.iij.ad.jp/news/pressrelease/2015/0219.html

山形大学小白川キャンパスの電力契約

http://www-gpo3.mext.go.jp/kanpo/gporesult1.asp
山形大学小白川キャンパスで使用する電気　契約電力　1,440kW 年間予定使用電力量
年間予定使用電力量　5,436,300kWh
落札価格：104,194,902円（単価／式）
落札：株式会社エネット（東京都港区芝公園二丁目６番３号）

スマートグリッドからエネルギーマネージメントへ

VtoH(Vehicle to Home)も含め，再生エネルギーを無駄なく，適切に消費するか？

電池に貯めるほうが，CO2は減る？それとも，エコキュートでお湯を沸かすか？

3．再生可能エネルギーの出力制御,東北電力

設問：エネルギーの源は何だろう．

生き残り戦略

レポート　通信機器のスケッチとその用途の調査 ～展示物が伝える言葉～

問１．学術情報基盤センター　アクティブーラーニング室の展示スペースに展示されている情報機器の１台について、ノートにスケッチしてください。 スケッチをしたら、スケッチに右下に日付とサインをしてください。スケッチの写真をウェブクラスに提出してください。 スケッチの仕方は，中学校の理科の教科書や副読本にも書かれていますが，一筆書きで書いてください．

問２．スケッチをした情報機器の用途について調査し、その調査内容をウェブクラスに記述してください。ただし，調査内容は本学のウェブサイトに記載されている内容や展示物のパネルに書いてある内容以外の内容を調査してください．．

問３．情報機器の用途を調査したときの参考文献（出展）をSISTの記述方法に従って、ウェブクラスに記述してください。

問４．問１～３の課題を本学の公開用ウェブシステムを使って、公開し、そのURLをウェブクラスに記述してください。

なお，新型コロナウイルスの影響により，三密を避けるようにしてください．また，アクティブラーニング室への入室は，学術情報基盤センターの管理室に聞いて，その指示に従ってください． 提出期限は，授業最終日の授業開始時刻とする．新型コロナウイルスの影響により，本課題ができない場合は，別のレポート課題を行ってください．

※参考文献の記述方法と公開用ウェブシステムの使い方は．次回以降に説明します．

補足（最新話題）

HDMIとHDCP

HDCP=コンテンツが不正にコピーされるのを防止する著作権保護技術→公開鍵暗号方式

MiracastとHDCP

【課題】ライフラインの見直し？ 電気、ガス、情報通信の契約プランを見直すとしたらどうなるか？またそのリスクはどうか？ウェブクラスにアップしよう。 ．→提出先

蓄電・蓄エネをインフラに頼らない自エネ組。エネルギーマネジメントも自分たちで。

02. データ通信技術からスマートグリッドまで～ライフラインとしてのインターネット～
太陽がくれた１キロワット毎平米―エネルギープラント―
エネルギーの種類と物質

情報技術とコミュニケーション－電信、電話、メール、ＳＮＳ，電子会議システム、電子書籍、電子出版－

電信が発明されてからというもの、電話、メール、ＳＮＳ，電子会議システム、電子書籍、電子出版と電子メディアの発達は大きく変化した。 符号を伝える、文字を伝える、音声を伝える、写真を伝える、動画を伝える、リアルタイムの双方向コミニュケーションも。 ２０２０年のコロナウイルス禍で、電子会議システムやウェビナーが一気に普及した。

• Zoom
• Skype
• V-Cube
• Microsoft Terms
• Google Meet

スマホがなくなったら―情報とメディア、家電―

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• 1. 計量管理新教科書作成委員会,計量管理の基礎と応用,コロナ社,3.6. データの伝送と処理, p.55(2020-6-12)

1. ◇ 情報機器の購入からリサイクルまで～Chrome bookに至る歴史～
   • 情報機器の発展の 歴史 エニアックからChrome bookまで
   • Chrome book、スマートフォンとネットワーク
   • パソコン とその周辺機器
   • 情報機器の購入とリサイクル
2. ◇ データ通信技術からスマートグリッドまで～ライフラインとインターネット～
   • IP電話、光電話、携帯電話、通信キャリア、回線、プロバイダ
   • 山形大学の無線ＬＡＮ
   • テレワークと遠隔授業
   • SIMフリー、データローミング

     0036　0033 0077 0088

   • 電力自由化とスマートメーター
   • プロバイダの選択と契約まで－未成年の契約－
   • 情報技術とコミュニケーション－電信、電話、メール、ＳＮＳ，電子会議システム、電子書籍、電子出版－
   • 関連講義：直交とウォルシュ関数、偶と奇関数, 数学＜桑名先生
3. ◇ 検索エンジンから特許電子出願まで～ＤＮＡ配列は特許になるか？～
   • 検索エンジン
   • 知的財産権と情報
   • 特許検索、電子出願
   • 著作権－音楽、画像、肖像権－
   • 論文検索－情報と出版－論文代行はあり？
4. ◇ 個人認証から電子決済まで～フィンテックとセキュリティ～
   • 個人特定ツールとしての電子メールと携帯電話番号
   • 住民基本台帳とマイナンバー
   • インターネットバンキング
   • 電子マネーとクレジットカード、ネットショッピング
   • フィンテック－資産管理アプリと家計簿アプリ－
   • 確定申告
   • 関連講義：行列と整数論, 数学＜桑名先生
5. ◇ ホームページの仕組みと応用－受講成果を公開しよう－

   ホームページに公開するとき amenity

   • フィッシング詐欺、サイト証明
   • レンタルサーバーの使い方
   • ◇ マルチメディア表現 （音楽・写真・グラフィックス）
   • e-ラーニング、履修登録、出席管理
   • ブログ、ＳＮＳ
   • HTML
   • xml
6. ◇ 化学式ワープロと分子軌道計算～量子力学もコンピュータで解こう～
   • 点群と空間群－結晶構造
   • 分子軌道とＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ、電子密度
   • 反応経路探索
   • 関連講義：直交系と行列変換, 数学＜桑名先生
7. テキストファイルを変換しよう～spread sheetとjava script～
   • クラウドとファイル
   • プログラム言語 としてのjava script
   • 開発プラットフォームとしてのhtml5
8. 3D-CADを使った分子模型作成～計算結果を3Dプリンターへ～
   • ＣＡＤとＣＡＭ
   • ３Ｄ－ＣＡＤ
   • ラピッドプロトタイピング，３Ｄ－プリンタ
9. 演算処理と数式処理～微分方程式はコンピュータで解こう～
   • 数式処理ソフト、 マセマティカ
   • 関連講義：微分方程式の組み立てと境界条件, 数学と化学数学＜桑名先生
10. 汎用非線形有限要素法によるCAE～工業の現場で使われるシミュレーション～
    • 有限要素法、アディナadina
    • 流動解析、アドステファン
    • 鋼材 の ヤング率 ポアソン比
    • 関連講義：微分方程式とメッシュの連続性，数学＜桑名先生
11. オペレーティングシステムとデータベース～ビッグデータと機械学習～ ～
    • オペレーティングシステム
    • データベース
    • アプリケーション
    • クラウドコンピューティグ
    • ビッグデータと機械学習
    • 関連講義：行列への変換、内積、確率、コーシー=シュワルツの不等式とAI, 数学＜桑名先生
12. サプライチェーンマネジメントと電子マニフェスト～薬品や材料の調達・管理～
    • 時と暦の基準
    • 地図と場所の基準
    • 計量の基準
    • MSDS サプライチェーンにおける アーティクルマネジメント と 電子マニフェスト
    • Ｍ２Ｍ、ＸＭＬ
    • 国際輸送、グローバルロジスティック
13. スマホアプリを作ってみよう～Javaとセンサ～
    • センサーとロボット、ＩｏＴ
    • ラズベリーパイ、マイコン、アルディ－ノ
    • プログラミング言語とＪａｖａ
    • スマホアプリの開発
    • 関連講義：AD変換とディラック・デルタ関数、数学＜桑名先生
14. ワープロと機械翻訳～多国語長文ドキュメント作成～
    • ライセンスとアカウント
    • 機械翻訳
    • ドキュメンテーション
    • アウトラインプロセッサとしてのワープロ
15. 受講ノートの仕上げと提出

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山形大学 大学院　理工学研究科 Ｃ１ラボラトリー
〒992-8510　山形県米沢市城南4丁目3-16 ３号館（物質化学工学科棟） 3-3301
准教授 伊藤智博
0238-26-3573
https://c1.yz.yamagata-u.ac.jp/

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https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52210/52210_02.asp

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山形大学 データベースアメニティ研究所

〒992-8510 山形県米沢市城南4丁目3-16

３号館（物質化学工学科棟） 3-3301

准教授 伊藤智博

0238-26-3573

http://amenity.yz.yamagata-u.ac.jp/

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