Transcript 第9章 物理層，伝送媒体と公衆通信サービス

第9章 物理層、伝送媒体
と公衆通信サービス
4407036 榊原 悠
9.1 物理層とは
9.1物理層とは物理層とは
4407010 榎本健太
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アナログ方式
• 連続的な量の変化として処理される
• コンピュータで直接処理するのに困難
• 長距離の伝送で変化してしまう
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デジタル方式
•
•
•
•
4
離散的な量の変化として処理される
コンピュータとの親和性が高い
長距離の伝送でも変化しにくい
TCP/IPはすべてデジタル
9.2 0と1の符号化
4407036 榊原 悠
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物理層の役割
• コンピュータが処理する”0”と”1”を電圧
の変化や光の点滅の信号へ対応
→送信側
• 電圧の変化や光の点滅を”0”と”1”のデー
タに戻す
→受信側
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主な符号化方式
7
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送受信処理における変換
• FDDIなどで利用されているNRZIでは０が連続すると
、ビットとビットの切れ目がわからなくなる
• ４B／５Bという方法で変換
・・・４ビットのデータを必ず１を含む5ビットの
シンボルと呼ばれるビット列に変換し、
4ビット以上０が続くのを防ぐ。
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9.3 コンピュータを結ぶ通信媒体
9.3 コンピュータを結ぶ通信媒体
4407010 榎本健太
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9.3.1 同軸ケーブル
• イーサネット、IEEE802.3で使用されるケーブル。
10BASE5と10BASE2の規格があり、共に10Mbpｓの速度を
持つ。
最大500m
１０BASE5
トランシーバ
終端抵抗
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終端抵抗
NICへ
9.3.2 ツイストペアケーブル（より対線）
• 導線を2本1組でより合わせたもの。通常の
導線よりノイズの影響を小さくし、ケーブ
ル内の信号の減衰を抑制する。
• イーサネット（10BASE-T、100BASE-Tなど
）の媒体としてよく使われている
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信号の伝送方式
• RS232C
▫ グラウンド信号（0ボルト）に対し、送信するビット列に対応し
た変化を1本の線に流し処理
• RS-422
▫ グラウンド信号を使用せずに伝送するビット列に対応する信号（
プラス側信号）とそれと正反対の信号（マイナス信号）を1対1（
ペア）にして送信。
▫ 受信側はこの2つの信号の差から送信された信号を判断する
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信号の伝送方式
外部からの
電気的影響
+側の信号
0V ------－側の信号
0V
＋側、－側の電位差
-------
有
（読み取られる信号）
無
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両側とも外部の影響を受
けるが、信号は電位差の
あるなしで与えられるの
で読み取られる信号に影
響は現れない
ツイストペアケーブルの種類
• UTP（Unshielded Twisted Pair ）
▫ ケーブル外被の中がツイストペアケーブルだけで
構成されるもの
• STP（Shielded Twisted Pair ）
▫ 外被の下にシールドと呼ばれるアルミ箔や網のよ
うな導線で内部のツイストペアケーブルを保護し
ているケーブル
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9.3.3 光ファイバーケーブル
• 数km離れた遠隔地を接続する場合や、ノイズな
どの電磁波障害からネットワークを保護する場
合に使用
• 減衰をほとんどしないため、中継なしで数ｋｍ
の接続が可能
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光ファイバーケーブルの分類
• シングルモード光ファイバー
▫ レーザー光など、直進性の強い光を入力し、細い
ケーブル中でほとんど分散せずに信号を伝える
▫ 長距離伝送や超高速伝送が可能で、電話局間など
の基幹通信網に使われている
光源
シングルモード光ファイバー
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光ファイバーケーブルの分類
• マルチモード光ファイバー
▫ ケーブル内をLEDなどによる光が反射しながら伝
わる
▫ 材料にプラスチックを利用できるため安価であり
、折り曲げにも強い
▫ 主にGigabit Ethernetなどで用いられている
光源
マルチモード光ファイバー
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光ファイバーケーブル
• 価格が非常に高価
• ほかのメディアに比べて接続作業が難しく、専
門の技術と機器が求められる
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9.3.4 無線（Wireless）
• 空間中を飛び交う電磁波を利用するためケ
ーブルを必要としない。
物理的制約の解放
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よく使われる無線通信(1)
• 赤外線通信
▫ 数十ｃｍ～1mの間で接続する。間に障害物が
あると通信できない
・・・携帯電話、ノートパソコン
• 無線LAN
▫ 2.4GHz帯の極超短波と呼ばれる周波数帯を利
用
・・・ノートパソコン
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よく使われる無線通信(2)
• マイクロ波通信
▫ 指向性が強いため2点間を結ぶ通信回線に使わ
れる 。アンテナが設置できればケーブルを
引くのが難しいところでも通信ができるよう
になる。
・・・衛星回線、遠隔地への直接通信
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9.4 公衆通信サービス
4407402 丹野 雅弘
1. アナログ電話回線
アナログ電話回線
⇒ 普通の電話回線の音声部分の帯域を利用して、イ
ンターネットにダイヤルアップ接続する場合に必要。
※ デジタル信号とアナログ信号を変換するモデムが
必要になる。
モデムによる一般的通信速度は：56kbps
2. 携帯電話, ＰＨＳ
携帯電話
⇒ 9.6kbps～数Mbps程度の通信が可能
※ 利点： 携帯電話が利用できる範囲内ではどこでも
ネットワークに接続できる
• PHS
⇒ 32kbps～408kbpsのデジタル回線。
普通に音声で通話するとき、
音声信号がADPCMと呼ばれるデジタル音声に
変換されてから電波で送信される。
※ データ通信を利用する方法としてPIAFS方式（最大
128kbps）とパケット方式(最大408kbps)がある
•
3. ADSL
・既存のアナログ電話回線を拡張
利用するサービス。
・電話機と電話局の間の回線を
利用。
・スプリッタと呼ばれる分配機を
設置し、音声周波数（低周波）と
データ通信用の周波数（高周波）
を混合・分離する。
4. FTTH(Fiber To The Home)
•
•
•
•
高速の光ファイバーを、ユーザーの自宅や会社
の建物内に直接引き込む手法。
ONU(Optional Network Unit : 光回線終端装置)
で、光を電気信号に変換してからコンピュータや
ルーターに接続する。
各プロバイダごとにサービスメニューが異なるが
、どれも常時安定した高速通信が可能。
他にＦＴＴＢとＦＴＴＣの２つがある。
5. ケーブルテレビ
・放送局側から加入者宅までの通信はテレビ放送と同じ周波数帯を使用し、
加入者宅から放送局側へは放送では利用されない低周波帯を利用する。
・下りのデータ転送速度に比べて上りのデータ転送が低いという特徴がある。
・加入者宅にケーブルモデムを設置し、放送局側にヘッドエンドモデムを設置する。
6. 専用回線（専用線）
専用回線 ⇒ 接続形態は1対1接続に限られる。
※ NTTのサービスの例
･デジタル専用サービス （64kbps～6Mbps,50Mbps,150Mbps）
･ ATMメガリンクサービス（0.5Mbps,1～135Mbps,600Mbps）
･メトロハイリンク
（45Mbps,150Mbps,600Mbps）
7. VPN(Virtual Private Network)（１
）
ＩＰ－ＶＰＮ
・ＩＰネットワーク（インターネット）にＶＰＮを構築する。
・ラベル（タグ）と呼ばれる情報をＩＰパケットに付加し
て通信を制御する。
・インターネット回線等の公衆ネットワークを利用しな
がらセキュリティを確保したサービス
・VPNは暗号化通信によりインターネット上の2つの
地点を接続し、そのセッション上で仮想的なネット
ワーク（LAN）を構成することにより離れた場所に
あるコンピュータ同士やネットワーク同士を安全
かつ自由に接続することができる。
7. VPN(Virtual Private Network)（２
）
7. VPN(Virtual Private Network)（３
）

広域イーサネット
離れた地域を結ぶイーサネット接続のサービ
ス。利用するグループ専用の通信網。
同じＶＬＡＮを指定すれば、どこからでも同じ
ネットワークに接続できる。
データリンク層であるイーサネットを用いたＶ
ＬＡN（バーチャルＬＡＮ）を利用する。利用者
は、不要なパケットを流さないような工夫が必
要。
ＴＣＰ/ＩＰ以外のプロトコルも利用できる。
8. 公衆無線ＬＡＮ
Wi-Fi（IEEE802.11bなど）を利用したサービス。
ホットスポット（Hot Spot）と呼ばれる電波受信可能エリアを人が集まる
場所に設置し、無線ＬＡＮやＰＤＡから接続する。
Hot Spot 経由でインターネットに接続する。
接続後、ＶＰＮ経由で自分の会社などに接続できる。
9. その他の公衆通信サービス
X.25
1つの回線から複数のサイトに同時に接続可能な性質を持つサ
ービス。
※ コンピュータネットワークで利用しやすい媒体
※ 接続点の伝送速度： 9.6Kbps or 64Kbps
※ 現在は使用が減少
 フレームリレー
X.25を簡素化して高速化したもの。多くの通信事業者から64kbps
～1.5Mbpsのフレームリレーサービスが提供されている。
 ISDN（Integrated Services Digital Network）
総合サービス通信網の略。アナログ通信で使用していた交換機
をデジタル化し，1回線に複数の通信路を設定して高速通信を可
能のしたもの。
