27年 第2回 「設備」



27_2_setubi_1_(1).png

問1
(1)
ア:③ TCM
イ:⑧ 光方向性結合器
ウ:⑩ TDM
エ:⑤ CWDM

補足
・TCM方式(別名:ピンポン方式):1対のメタリックケーブル(2線)で双方向通信を実現するために、送信と受信を時間的に交互に繰り返す方式。2対のメタリックケーブル(4線)での送信パルスを2倍以上の速度にし、時間圧縮で空いた時間を反対側の受信パルスに使う。卓球の玉が交互にやり取りされる様子に似ているため、ピンポン方式とも呼ばれる。
TCM.png

・光方向性結合器:1本の光ファイバの光信号を2本の光ファイバに分岐したり、逆に2本の光ファイバから1本の光ファイバに光信号を結合する機器
DDM(Directional division Multiplexing):光の向きにより上りと下りを区別する
TDM(Time Division Multiplexing):デジタル信号にタイムスロットを周期的に割り当てて時間的に多重
WDM(波長分割多重:Wavelength Division Multiplexing):1心の光ファイバに複数の波長を多重・分離することにより複数の光信号や上りと下りの光信号を同時に送受信可能とする光通信方式。WDMは波長の密度によって、CWDM (Coarse WDM)DWDM (Dense WDM)の2種類が存在する。

波長密度波長波長間隔(周波数間隔)波長数伝送距離コスト用途
CWDM粗い1.29μm~1.61μm20nm 間隔最大16波長短い(50km程度)安い同一都市の拠点間
DWDM1.55μm
(193.1THz)
12.5GHz、25.0GHz、
50.0GHz 又は 100GHz
最大1000波長程度長距離高い都市間・国家間

参照:波長多重の詳細(総務省):
http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/catv_system/pdf/070315_1_sa1_4.pdf

類題
24年第2回(データ通信)問3(1)光アクセスネットワークの基本伝送技術



27_2_setubi_1_(2)i.png

(2)
(ⅰ)
答え:③
解説
① 光の変調方式には、大別すると直接変調と外部変調があり、超高速長距離伝送システムには、一般に、直接変調方式(正:外部変調方式)が用いられている。

② 直接変調方式では、一般に、光源として用いられる半導体レーザの駆動電流を変化させることで(正:直接ON/OFFすること
で)
、半導体レーザの出力光の位相を(正:光強度)変調している。

③ 正しい

④ 外部変調方式には、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)を材料とし、加えた電界によって屈折率が変化する電界吸収効果(正:電気光学効果)であるポッケルス効果を用いたものがある。

補足
電気光学効果:物質に電界を加えると、屈折率が変化する現象。屈折率が電界に比例して変化する現象をポッケルス効果、屈折率が電界の二乗に比例して変化する現象をカー効果という。電気光学効果を利用した光変調器にLN変調器がある。
電界吸収効果:半導体に電界を加えると、半導体の光吸収量が変化する現象。電界吸収効果を利用した光変調器にEA変調器がある。EA変調器は、LA変調器と比べ小型にできる特徴がある。


直接変調:半導体レーザを用いて変調信号の変化をそのまま光源の強度に変換
外部変調:半導体レーザに対して外部から変調を加える(細かい制御が行え、高速化・長スパン化が可能)

・外部変調器の種類
LN変調器
:LiNbO3結晶(ニオブ酸リチウム)のポッケルス効果(電気工学効果)による屈折率変化を利用した光変調器
EA変調器(Electro-absorption:電界吸収型変調器):電界吸収効果を利用した光変調器。一般的にLN変調器よりも小型にできる。

類題
25年第1回(データ通信)問3(1)WDM伝送システムの概要



27_2_setubi_1_(2)ii.png

(ⅱ)
答え:①
解説
電気光学効果(正:電界吸収効果)を利用した光変調器は、電界吸収効果(正:電気光学効果)を利用した光変調器と比較して、一般に、駆動電圧は高いが、小型にできるという特徴がある。

②③④正しい

補足
電気光学効果:物質に電界を加えると、屈折率が変化する現象。屈折率が電界に比例して変化する現象をポッケルス効果、屈折率が電界の二乗に比例して変化する現象をカー効果という。電気光学効果を利用した光変調器にLN変調器がある。
電界吸収効果:半導体に電界を加えると、半導体の光吸収量が変化する現象。電界吸収効果を利用した光変調器にEA変調器がある。EA変調器は、LA変調器と比べ小型にできる特徴がある。

マッハツェンダ干渉計:光の位相のずれを観測するための装置

直接変調:半導体レーザを用いて変調信号の変化をそのまま光源の強度に変換
外部変調:半導体レーザに対して外部から変調を加える(細かい制御が行え、高速化・長スパン化が可能)

類題
25年第1回(データ通信)問3(1)WDM伝送システムの概要



27_2_setubi_1_(3)i.png

(3)
(ⅰ)
答え:①
解説

①TCP/IPのプロトコル階層モデルはインターネットプロトコルスタックとして4層で構成されており、一般に、この4層のうちの最下位の層は物理層(正:ネットワークインタフェース層)といわれ、物理的にデータを転送するための機能を担っている。
②③④正しい


補足
・OSI参照モデルとインターネットプロトコルスタックの構成比較
OSI参照モデルは7層に分かれ、インターネットプロトコルスタックは、4層に分かれており、それぞれの対応は下図のようになっている。
OSI_r3.png





27_2_setubi_1_(3)ii.png

(ⅱ)
答え:③
解説
①IPv6アドレスのビット長は、IPv4の32 bit に対して2倍の64 bit(正:4倍の128bit)となっており、IPアドレスの不足を解決することが可能とされている。

②IPv6のリンクローカル(正:グローバル)ユニキャストアドレス空間は、インターネットレジストリ(IR)といわれるアドレス管理組織により、上位ビットから階層的に分配、管理されている。

③ 正しい

④ IPv6ヘッダは可変長(正:固定長[40byte])となっており、動画伝送などのリアルタイム性が要求されるトラヒックやRSVP(Resource Reservation Protocol)によるQoSに対応することができる。

補足
・IPv6アドレスのビット構成
128[bit]を8ブロックに分け、各ブロックをコロンで区切り、それぞれを16進数で表示する方法が採られている。
(例)2001:0DB8:0000:1234:0000:5678:0000:1234



・IPv6アドレスの種類
グローバルアドレス:全世界で一意のアドレス。IPv4のグローバルアドレスと同じ。
サイトローカルアドレス:IPv4でいう、プライベートアドレス。自組織内で使用される
リンクローカルアドレス:ノードが直接つながっているリンク内のみで有効。インタフェイスがリンクアップすると自己生成される
RSVP(Resource reSerVation Protocol):ネットワーク上で送信先までの帯域を予約し、通信品質を確保するプロトコル

・拡張ヘッダの概念
IPv6では、必須となる基本ヘッダ(IPv6ヘッダ)[40byte]に続けて、任意の拡張ヘッダを追加することで通信オプションを設定する。拡張ヘッダは、複数の追加が可能。拡張ヘッダには、認証、暗号化、フラグメント、宛先オプションなどが存在する。
ipv6_expend.png

類題
25年第2回(設備)問2(1)IPv4及びIPv6







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