第12回 今日の目標 第４章 情報ネットワーク §４．１ 通信、デジタル伝送 • • • • • • 情報伝達の仕組みを説明できる 変調の種類を3つ挙げて説明できる インターネットの概要を説明できる パケット交換網の仕組みと利点を説明できる 通信ネットワークの7階層について説明できる モデムの役割と仕組みを説明できる ［１］ 情報ネットワーク発展の歴史 （１）電話回線（１８９０） （２）データ通信システム ・アメリカ防空管制システム ・運航管理システム（Semi-Automatic Business Research Environment System） ・東京オリンピック競技記録集計･配信システム ⇒銀行オンラインシステム ・汎用コンピュータ⇒Time Sharing System（TSS） （３）情報通信システム ・ISDN（Integrated Services Digital Network） ・ARPANET（Advanced Research Project Agency NET） 複数コンピュータ間の接続 信頼性の向上 パケット交換方式 効率の向上 TCP/IP（1973年） ・インターネット 電気の歴史 情報伝達の仕組み 搬送波（carrier wave） 波長 1mm 300GHz 電波望遠鏡 ミリ波 30GHz 1cm 衛星通信・衛星放送 マイクロ波 3GHz 10cm 携帯電話・PHS タクシー無線 テレビ放送 準マイクロ波 極超短波（UHF） 300MHz 1m テレビ放送、FM放送 超短波（VHF） 30MHz 短波（HF） 短波ラジオ、アマチュア無線 中波（MF） ラジオ放送、船舶通信 長波（LF） 無線航行 3MHz 300KHz 30KHz 10km 信号（signal） AM（Amplitude Modulation）：振幅変調 信号 ＋ 搬送波 FM（Frequency Modulation）：周波数変調 信号 ＋ 搬送波 PCM（Pulse Code Modulation） 入力信号 出力信号 標本化：時間を決めて測定 6.7 5.2 6.8 7 6.9 4.1 5 7 5.1 6.4 7 4 5 6 時間 時間 量子化：精度を決めた数値 濾波：高周波領域カット 7 7 7 5 7 4 5 6 符号化：機械で表現する形 5 7 4 5 6 復合化：機械動作を数値化 0111 0101 0111 0100 0111 0101 0110 送信 7 0111 0101 0111 0100 0111 0101 0110 通信路 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 受信 ［２］ インターネットの概要 Local Area Network サーバー 電 スプリッタ 話 ADSL 回 モデム 線 網 アクセスサーバー ルーター 高速通信網 ISDN TA Bフレッツ Local Area Network ［３］ パケット交換網 パラレル信号とシリアル信号 パラレル デ ー タ バ ス 機器 パラレル 変 シリアル 変 換 換 データバス 装 装 データバス 置 通信線 置 1 時間 1 Clock 1 1 Signal 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 時間 回線交換方式 A B C 回 線 交 換 機 回 線 交 換 機 回線を占有する １度繋がればいつでも送受信可 回線の不使用状態が多い 障害時に復帰が困難 パケット交換方式 A パケット交換機 メモリ 中継線１ パケット交換機 B メモリ 中継線２ C パケット交換機 パケット メモリ 識別番号 IPアドレス データ ［４］ データ通信の規格化 （１）メーカーの違い （２）機器の違い （３）種類のデータ 応用層 プレゼンテーション層 セッション層 トランスポート層 ネットワーク層 OSI（Open System Interconnection） アプリケーション（mail,http,ftp,・・） 通信のための符号化（圧縮、暗号化） 交信の仕方と確認（半2重/全2重、同期？） 均一なデータ転送 ネットワーク層 応用層 プレゼンテーション層 セッション層 トランスポート層 通信路選択 ネットワーク層 データリンク層 データリンク層 伝送制御 データリンク層 物理層 物理層 信号制御 物理層 エンドシステム 中継システム エンドシステム ネットワークの７階層 （１）応用層（アプリケーション層） ・ファイル転送（ftp） ・メッセージ通信処理（sendmail、POP3、IMAP4） ・仮想端末（telnet） ・遠隔データアクセス（SQL（Structured English Query Language）、http） ・ネットワーク管理（NIS） （２）プレゼンテーション層 ・抽象構文（PSDU=Presentation Service Data Unit） ←→構文変換、SSL=Secure Sockets Layer ←→ ・転送構文（PPDU=Presentation Protocol Data Unit） （３）セッション層 ・情報交信の仕方（全二重、半二重）の選択 ・交信タイミングや受信情報の確認方法を制御 （４）トランスポート層 ・各種通信網（電話、デジタル交換網、無線、通信衛星など） の異なる品質（雑音量、速度、確認応答の有無） ⇒均一なデータ転送サービス （５）ネットワーク層 複数のシステムを経由して目的のシステムにデータを転送する IP（Internet Protocol） ・通信経路の選択（通信網の種類で異なる） ・中継制御 （６）データリンク層 隣接する装置間でのデータ転送機能を提供し、 誤り制御、応答制御などの機能を実行 ・媒体アクセス制御（MAC）：データ衝突回避 ・論理リンク制御（LLC） （７）物理層 各種信号のタイミング制御 DTE/DCE（data terminal equipment/data circuits terminating equipment） RS232C、 DSU（digital service unit）等の規格 ・論理条件：タイミング、シーケンス、・・・ ・電気的条件：インピーダス、出力電圧、論理値の閾値、・・・ ・機械的条件：コネクタ形状、サイズ、信号線配置、・・・ インターネット接続 ISDN ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line ） ADSL Bフレッツ IP電話 演習 １．従来の電話回線を利用するモデムはデータの転送速度を 数10kbps程度までにしかできない理由を考えなさい。 ２．音声をPCMで転送してリアルタイムで再生するとき、20kHz でサンプリングし、20bitの量子化に4bitの制御コードをつける と最低どれだけの転送速度を必要とするか計算しなさい。 情報科学概論のトップへ 明治薬科大学のホームへ
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