伝送路(計算問題の王道)

試験では「データを送るのに何秒かかるか」という伝送時間の計算が頻出します。
  • 回線速度(bps):1秒間に送信できるビット数(1k = \(10^{3}\)、1M = \(10^{6}\))。
  • 回線利用率:回線の実質的な混雑度。利用率が「0.5(50%)」なら、実際の速度は半分になります。
  • 単位の変換(要注意):データ量は「バイト(Byte)」、回線速度は「ビット(bit)」で与えられます。1バイト = 8ビット の変換を絶対に忘れないでください。

変復調方式(アナログとデジタルの変換)

デジタル信号(0と1)を、電話回線などのアナログ信号(波)に変換して送るための方式です。波の「どの要素」を変えるかで分類されます。
  • ASK(振幅変調):波の大きさ(高さ)で0と1を表現する。
  • FSK(周波数変調):波の密度(細かさ)で0と1を表現する。
  • PSK(位相変調):波のズレ(タイミング)で0と1を表現する。
  • QAM(直交振幅変調)ASKとPSKを組み合わせた方式。一度に大量のビットを送れるため、現在の高速通信(Wi-Fiや5Gなど)のベースになっています。

多重化方式(1本の回線をシェアして使用する)

1本の物理的な回線に、複数の異なる通信を同時に流す技術です。
  • TDM(時分割多重)時間(Time)を細かく区切って交互に使う。
  • FDM(周波数分割多重)周波数(Frequency)(電波の帯域)を小分けにして同時に使う(ラジオのチャンネルと同じ原理)。
  • WDM(波長分割多重):光ファイバーで、光の波長(色)を変えて同時に流す技術。

誤り検出・訂正(データのキズを見つける)

通信中にノイズなどでデータが書き換わってしまった(0が1になった)場合に、それを見つける技術です。
  • パリティチェック:データ内の「1」の個数が、奇数か偶数かを表す1ビット(パリティビット)を付加する。奇数個の誤りは見つけられるが、偶数個(2箇所など)の誤りは見落とす。訂正はできない。
  • CRC(巡回冗長検査):データを特定の「生成多項式」という数式で割り算し、その余りを付加する。LAN(イーサネット)などで広く使われる。
  • ハミング符号:誤りを見つけるだけでなく、誤っている位置を特定して「自動訂正」までできる方式(ECCメモリなどで使用)。

信号同期方式(タイミングを合わせる)

送信側と受信側で、データの「ここからが1ビット目」というタイミング(クロック)を合わせる方法です。
  • 同期式(フラグ同期など):データの塊(フレーム)の先頭に「01111110」のような特殊なビット列(フラグ)を配置し、それを合図に同期する。高速・効率的。
  • 非同期式(調歩同期式):1文字(8ビット程度)ごとに、先頭にスタートビット、後ろにストップビットをくっつけて送る。効率は悪いが仕組みがシンプル。