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通信技術の基礎(物理層〜データリンク層)

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1:通信回線の媒体
①同軸ケーブル:
 信号を伝える導体を絶縁皮膜で被い、メッシュ上の金属でシールドしたケーブルです。シールドは、外界からのノイズを防ぐ効果があります。同軸ケーブルは、ノイズに強く伝送距離が比較的長いことが特徴です。一方で、線が太く、折り曲げたりすることが難しいので、配線に手間がかります。

②ツイストペアケーブル
 2本の電線をペアにして、より線にしたケーブルです。メッシュ上の伊金属でシールドしていないUTP(Unshielded Twisted Pair)ケーブルが、パソコンをネットワークに接続する際に利用されています。UTPケーブルは同軸ケーブルに比べると線が細く、配線しやすいことが特徴です。一方で、伝送距離を長くできない欠点があります。

③光ファイバケーブル
 レーザ光を用いて、信号を光で伝送するケーブルです。信号(光)を伝える部分をコア、コアの周りを被鵜部分をクラッドと言います。コアとクラッドの屈折率の違いを利用して光を全反射させて伝送します。数km〜数十kmの長距離伝送が可能です。さらに、電気ノイズに強い、高速通信が可能であるという特徴もあります。

2:通信方式
通信方式には、半二重方式と全二重方式があります。
①半二重方式:送信または受信を交互に切り替えて行う。無線トランシーバのように通信する。

②全二重方式:送信と受信を同時に行う。電話のように通信ができる。
※全二重方式は、イーサネット(100BASEーTX、1000BASE-T)などで用いられている。全二重方式では衝突が発生しない。

3:誤り制御
 データは通信回線上を電気信号や光信号で伝わります。通信回線を伝わっている最中に、外界からのノイズなどでデータに誤り(エラー)が生じてしまうこともあります。したがって、獣神側は、必ずしも送信側が送ったデータを正しく受け取れるわけではないのです。そこで、受信側は、受け取ったデータに誤りが含まれているかどうかを検査し、もし、誤りが含まれていたら、再送するよう送信側に指示を出します。これを誤り制御と言います。誤りが含まれているかどうかの検査方法には、パリティとCRCがあります。

①パリティ
 データ中の1のビットの個数で誤りの有無を確認する方式です。1のビットが偶数個となるように検査用のビット(パリティビット)をつける方式を偶数パリティ、1のビットが奇数個となるようにパリティビットをつける方式を奇数パリティと言います。
 パリティには、垂直パリティ、水平パリティという分類もあります。垂直パリティはデータ1つに対してつけるパリティです。水平パリティは複数のデータの同じビット位置に対してつけるパリティです。
 パリティは、データ中の1ビットが誤っている場合は、データに誤りが含まれていることを検出できます。しかし、複数ビットが誤っている場合には、データに誤りが含まれていることを検出できない場合もあります。連続して誤りが発生している箇所(バースト誤り)があると、精度よくエラーを検出することができません。

②CRC(Cyclic Redundancy Check:巡回冗長検査)
 データを生成多項式と呼ばれる計算式で助産師、その結果、誤りが出たかどうかでエラーの有無を確認する方式です。バースト誤りを精度良く検出することができます。HDLCフレームのエラー検出といった通信分野の他、ディスク装置に記録したデータの読み取りエラー検出などにも使われます。

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