29年 第1回 「設備」



29_1_setubi_1_(1).png


問1
(1)
ア:⑦ 回数
イ:⑨ 四
ウ:⑫ 可聴信号
エ:⑭ D

補足
・アナログ電話の選択信号
・DP方式(Dial Plus方式):選択数字の数と同じ回数のパルスを作り出して数字情報を伝達する方式。昔のダイアル式黒電話では、ユーザがダイアルを数字の場所まで回し、ダイアルが戻る際にパルスを作り出していた。(オフフックでHighになるので、パルスはLowとして出る)
BP_signal.png

・PB方式(Push Button方式):低周波群4種類と高周波数群4種類から1波長ずつ選び、組み合わせて、数字情報および符号を構成し、伝達する方式。4×4=16種類の数字および符号を伝達できる

・PB方式の周波数の組み合わせマトリックス
高周波数群(Hz)
1209133614771633
低周波群(Hz)697789A
770456B
852123C
941*0#D


・ISDN(Integrated Services Digital Network):電話網をデジタル化したもの。音声通話もデジタル通信で行われる。ISDN回線は、1つの回線内にチャンネルが定義されており、それぞれ独立した通信を行う事ができる。チャンネルには、データ通信用のBチャンネル(64byte)と通信制御用のDチャンネル(16byte)が定義されており、Bチャンネルをいくつ持つかによって同時通信ができる数や、通信速度が変わる。

-基本インタフェース(BRI:Basic Rate Interface):アナログ電話回線と同じ銅線を使用した通信構成。Bチャンネル2個、Dチャンネル1個の「2B+D」という構造になっている。

-一次群インターフェース (PRI:Primary Rate Interface):光回線を使用した通信構成。Bチャンネル23個、Dチャンネル1個の「23B+D」という構成になっている。

類題
26年第2回(設備)問1(1) PSTN(公衆交換電話網)における加入者線信号方式



29_1_setubi_1_(2)i.png

(2)
(ⅰ)
答え:② Bのみ正しい
解説
A:デジタル化された2進符号列の1に対して正及び負の極性の符号を交互に対応させ、0に対してゼロ電位を対応させることにより、2進符号列の直流成分を低減する符号は、一般に、CMI符号 (正:AMI符号)といわれる。

B:正しい

C:図に示す波形は、Eを電圧レベルとすると、一般に、両極RZ符号 (正:両極NRZ符号)といわれる。

補足
説明
RZ
(Return to Zero)
RZ.png1をE、[V]、0を0[V]で表す。
ビットとビットの間に必ず、0[V]の電位が入るため、タイミング同期が取りやすい特徴がある。
両極RZryo_RZ.pngRZを±E[V]として両極の電圧まで広げたもの。
NRZ
(Non Return to Zero)
NRZ.png1をE[V]、0を0[V]で表す。RZと違い、ビットとビットの間に0[V]は入らない。そのため、パルス幅が広くなり高周波成分が少なくなる
両極NRZryo_NRZ.pngNRZを±E[V]として両極の電圧まで広げたもの。
NRZI
(Non Return to Zero Inversion)
NRZI_2.png0のときは、電位を反転させ、1のときは変位させない。
AMI
(Alternate Mark Inversion code)
(別名:バイポーラ方式)
AMI.png0は、0[V]に固定し、1は、+E[V]と-E[V]を交互に繰り返す。
CMI
(Code Mark Inversion code)
CMI.png1ビットの信号を2ビットに拡張して送信する。0は、"01"、 1は、"11"、"00"を交互に繰り返す。同じ信号が連続して続くことがないため、同期が取りやすい。
マンチェスタ符号Manchester.pngCMIと同様に1ビットの信号を2ビットに拡張して送信する。0は"01"、1は"10"を表す。同じ信号が連続で続くことがないため、同期が取りやすい。


・BnZSについて
信号の同期を取る場合、信号の立ち上がり/立ち下がりを抽出する事でタイミング情報を抽出する。AMI(バイポーラ方式)では、0が連続すると立ち上がり/立ち下がりがまったく発生しない状態が続くため、タイミング情報が失われ同期が取れなくなってしまう。そこで、AMIにおいて、0が複数回続いた場合に特定のパターンに変換することでタイミング情報の損失を防いだ方式がBnZS方式である。BnZSのnには、数字が入り、0がn回続いた場合に、特定のパターンに変換する事を表している。下図は、n=6のB6ZSの例を説明している。
・B6ZSの動作
B6ZSでは、0が6回続くと、「000000」を「0VB0VB」というパターンに変換する。(Vは、バイオレーションを表す。AMIでは1が来るごとに極性が反転するが、反転させない信号をバイオレーションという。通常のAMIではありえない信号であるため、正規の信号と特定のパターンとの間で区別をすることが出来る。Bは、バイポーラ側パルスを表す。順当で来るはずの極性側のパルス)

B6ZS.png



類題
26年第1回(設備)問1(2)(i) 伝送路符号の波形パターン



29_1_setubi_1_(2)ii.png

(ⅱ)
答え:③

解説
①②④正しい

③ 平衡対ケーブルを伝送媒体として電気信号を用いた伝送方式では、一般的に使用される周波数帯において、低周波成分 (正:高周波成分)ほど減衰量が大きいため、伝送路符号の低周波成分 (正:高周波成分)は少ないことが望ましい。

補足
平衡対ケーブル(ツイストペアケーブル):誘導による漏話を軽減する目的で絶縁被覆した2本の銅線をより合わせたケーブル。電話局から加入者宅まで加入者線やLANに使われる。減衰量は、周波数に比例するため、高周波数の信号の伝送には向かない。
同軸ケーブル:銅線を絶縁体で囲み、その上をシールドで覆ったケーブル。減衰量は、周波数をfとしたとき\(\sqrt { f } \)に比例する。

給電電流分離用フィルタ:中継器に電力を供給するために通信回線に電力を乗せる事があり、その場合は、中継器で電力を分離/結合するためのフィルタが必要になる

・タイミング情報の抽出方法
 ・外部タイミング方式:タイミング信号をデータ信号とは別の線から受け取る方式
 ・自己タイミング方式:タイミング信号をデータ信号に埋め込む方式。信号レベルの立ち上がりと立ち下がり(0と1の切り替わり)を検出しているため、ゼロ符号が連続して続くとタイミング情報が失われてしまう。これを防ぐために、問1(2)(i)で出てきたCMIやマンチェスタ符号が使われる。

・多値符号化における多値レベルと耐雑音性の関係
たとえば、1符号あたり多値レベルがそれぞれ2bitと3bitである4-PSK(QPSK)と8-PSKを比較して考える。
下の図のように、8-PSKは、4-PSKと比較して、1度に1bit分多くの情報が送ることができ、通信速度が向上する。また、誤差が許される範囲において8-PSKは、4-PSKと比較して、範囲が狭くなっており、雑音による誤差に弱くなっている(=耐雑音性は低下)

psk.png

類題
26年第1回(設備)問1(2)(ii) デジタル化された信号を伝送路へ送出する場合の符号に対する必要条件



29_1_setubi_1_(3)i.png

(3)
(ⅰ)
答え:①

解説
① リンクステート型のルーティングプロトコルでは、平常時においては他のルータが正常に動作しているかどうかの確認にICMPパケット (正:Helloパケット)を用いており、ネットワークの状態に変更があったときにはルータが保有しているルーティング情報を交換している。

②③④正しい

補足
・ASと、IGP/EGPについて
AS(Autonomous System:自立システム)とは、統一されたルーティングポリシーによって管理されたネットワークの集まり(同じルーティングプロトコルで運用される範囲)と定義される。AS内部で利用されるルーティングプロトコルを、IGP(Interior Gateway Protocol)。AS間を繋ぐプロトコルをEGP(Exterior Gateway Protocol)と呼ぶ。

as.png

IGPとEGPには、下記の種類のルーティングプロトコルが存在する。
ディスタンスベクタ型リンクステート型パスベクトル型
IGPRIP、IGRPOFPF、
IS-IS
EGPBGP


・ディスタンスベクタとリンクステートの違い
ディスタンスベクタ型リンクステート型
経路の収束遅い速い
ルータの処理負荷小さい大きい
交換する情報量(必要な帯域幅)大きい小さい
更新タイミング定期的変更時
交換する情報ルーティングテーブルリンクの状態
隣接ルータの確認なしあり
ループの発生ありなし
最適経路の選定ホップ数(メトリック)インタフェイスの帯域幅(コスト値)
ネットワーク規模小規模向け大規模向け
種類RIP、IGRPOSPF、IS-IS




29_1_setubi_1_(3)ii.png

(ⅱ)
答え:②

解説
① スタティックルーティングでは、一般に、ルーティングテーブルが一度設定されると、自動的にルーティングテーブルは更新されないが、宛先のネットワークへの到達性が失われたときには、自動的にルーティングテーブルが更新される(※)(※到達性が失われても自動でルーティングテーブルが更新されることはない)

② 正しい

③ ルータは、パケットの宛先IPアドレスとルーティングテーブルを照合して一致するエントリがないとき、一般に、パケットを破棄するが、ルータにループバックアドレス (正:デフォルトゲートウェイ)の設定がされている場合にはパケットを破棄せずに他のネットワークへ転送する。

④ ルーティングテーブルは、一般に、宛先ネットワークアドレス、宛先MACアドレス(※)、メトリックなどで構成される。(※ルーティングテーブルは、MACアドレスを管理していない)

補足
スタティックルーティング(静的ルーティング):管理者が事前にルーティング情報を設定しておく方式。基本的に運用中に設定が変わることはない
ダイナミックルーティング(動的ルーティング):ルーティングプロトコルを利用して、ネットワークの状況から最適な経路をルータが自動的に算出し、その経路を使ってルーティングする方式。

デフォルトルート:ルーティングテーブルに経路がない場合に転送する経路を表す
ループバックアドレス:ホストが自分自身を示すために使われるアドレス。「127.0.0.1」が使われる。
メトリック:ルーティングテーブルにおいて、宛先までの「距離」を表すための指標。一般的にメトリックが低いルートが最適経路として選定される。

類題
28年第1回(設備)問1(3)(i) ルーティングテーブル







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