伝送路と通信方式

2017.09.21

この記事での学習内容基本情報応用情報

伝送路上でデータがどのように伝送されるか、伝送路の考え方、仕組みを理解する。

用語例：単方向、半二重、全二重、2線、4線、直列、並列

何らかの情報を載せて、有線・無線・波動（光や音波）で送るための信号のこと。キャリア、キャリア波ともいいます。

デジタルデータを伝送する方式には、直流方式と交流伝送方式があります。　　

シリアルの場合は、１本の線で１ビットずつ順番に信号を送ります。

パラレルの場合は、複数の線で複数のビットを同時に送ります。

伝送は信号の方向による分類の他に、信号の数による分類もあります。（前述のシリアル伝送とパラレル伝送）

伝送性能は、一般的には同時に複数の信号を送れる並列方式が優れているとされてきましたが、伝送路が長かったり信号の周波数が高くなったりすると、複数の信号のタイミングを合わせることが難しくなります。そのため、長距離の通信や高周波数での伝送には、シリアル伝送方式が使われることが多くなっています。

とくに、近年はシリアル伝送方式の性能向上が著しいため、制御の容易なシリアル伝送方式が用いられることが多くなっています。（ＵＳＢが代表的）

伝送における信号が流れる方向は、単方向通信と双方向通信に分けられます。

単方向通信は、一方向にしか信号が流れない通信で、例えばＧＰＳを使った自動車とＧＰＳ衛星の間は単方向の通信となっており、この場合、自動車から衛星へは、電波は送られません。

このため、単方向通信では、送信元は、データが相手に届いたことを確認したり、データの破損を検出することが出来ません。その為、コンピュータ間の通信では、ほとんど使われていません。

これに対して双方向通信は、相互に信号をやり取りできる通信であり、単方向通信とは異なり送信元は、送信先からデータが届いたり、データの破損があった場合などに、送信先からの通知を受け取ることが可能になっています。

双方向通信には、伝送路の使い方の違いから、半二重通信と全二重通信に分けられます。

半二重通信は一本の伝送路で、単方向のみへの通信が可能な方式です。データを二者間でやり取りする場合、データの送信・受信を同時に行うことは出来ません。

全二重通信は同時に双方向の通信が可能な方式で、データの送信・受信を同時に行うことが出来ます。半二重・全二重の違いがわかり易い例として、鉄道の単線と複線の違いがあります。

鉄道の単線では、駅などで対向列車を待ち、双方向で線路を使う時間帯を分けることで双方向の行き来を可能にしています。

但し、伝送路の場合は、鉄道の線路とは異なり、時間をずらす以外にも１本の伝送路を使い分ける方法があります。

時間で分ける方式を『時分割複信（TDD：Time Division Duplex）』と呼び、これは鉄道と同様に、双方向で伝送路を使う時間を分けて、通信を行う方法で半二重通信で用いられます。

別の方式として『周波数複信（FDD：Frequency Division Duplex）』という方法があり、これは１本の伝送路を、周波数帯を使い分けることで、あたかも複数の伝送路があるかのように使う方式で、全二重通信に用いられます。