1Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

１．シャノンの通信モデル

❒米国数学者シャノンが情報通信の理論的研究に用いたモデル。

❒下図の６つの構成要素から成る。

チャネル

声や音、文字、写真、動作等

ｱﾅﾛｸﾞ信号、ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙ信号。観測することにより、物理量（周波数、電圧、ビット数など）がわかる。

チャネルの歪みなど。情報エラーを引き起こす

伝送媒体。有線（銅線、ファイバ）、無線（電波など）。

符号器（電話機、FAX、ビデオカメラ、など）

復号器

2Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学

２．通信路を伝わる信号と２つの形態

❒信号とは

・通信路（チャネル）を伝達するもの。

・観測すると物理量（周波数、電圧、ビット数など）がわかる。

❒２つに分類

①アナログ信号：時間（横軸）の進行に対して値（縦軸）が、連続的に変化

②ディジタル信号：時間（横軸）の進行に対し、値（縦軸）が離散的に変化

通ネ第3回180427 伝送方法

3Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

３．変調（Modulation）とは

❒信号伝送技術のひとつ。

❒送りたい信号（アナログ、ディジタル）を、通信路（チャネル）へ

送り出す際に行われる変換処理。アナログ変調、ディジタル変

調と呼ばれる。逆の変換を復調(Demodulation)という。

※情報の中身は変えない。

※変調しない伝送は「ﾍﾞｰｽﾊﾞﾝﾄﾞ伝送」と呼ばれる。

通信路の条件に合うような信号に変換 変換したものを元に戻す有線、無線（電波）

機器 変調 通信路（チャネル） 復調 機器

送信機 受信機

情報源

受信者

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４．なぜ、変調を行うのか？（必要性）

❒変調の必要性は3つ●雑音対策機器から出る信号を雑音対策された通信路が扱える信号に合わせるため

●多重化異なる周波数の信号に変調すると複数の信号を同一通信路に同時に流せる

●伝送容量の拡大ディジタル変調（後述）

機器 変調 通信路（チャネル）

音声、画像、データなどに対応する、通信路とは異なる色々な信号

電話網の回線、ラジオ/TV放送の電波、携帯回線の電波など、雑音などに強い決まった信号を運ぶように設計されている

機器 変調1 通信路（チャネル）

機器 変調n

・・・ ・・・変調１、・・、変調nの結果の信号を異なるものにすると、同じ通信路で同時に伝送できる（多重化）

5Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

５．変調の種類

❒アナログ変調：アナログ信号＝変調＝＞別なアナログ信号

次の３種

①ＡＭ：Amplitude Modulation、振幅変調

②ＦＭ：Frequency Modulation、周波数変調

③ＰＭ：Phase Modulation、位相変調

❒ディジタル変調：ディジタル信号＝変調＝＞対応するアナログ信号

次の３種

①ＡＳＫ：Amplitude Shift Keying、振幅偏移変調

②ＦＳＫ：Frequency Shift Keying、周波数偏移変調

③ＰＳＫ：Phase Shift Keying、位相偏移変調

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６．アナログ信号の波形を決める３要因

①振幅（Amplitude）

振れ幅

②周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）

単位時間当たり繰り返す波の数

単位はヘルツ（Hz）

※ひとつの波にかかる時間を周期

という。周期＝１／周波数

③位相（Ｐｈａｓｅ）

横（時間）軸上での波形のずれ

の大きさ

②

①

③位相

7Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

※ アナログ変調（*）の３方式（*）アナログ信号を別な信号へ変換

機器 変調 通信路（チャネル） 復調 機器

送信機 受信機

情報源

受信者

原信号（相手に届けたいアナログ信号）

AM（原信号の変化を振幅の変化に対応づけて運ぶ。） 例．AM放送

FM（原信号の変化を周波数の変化に対応づけて運ぶ。）。例．FM放送

PM（原信号の変化を位相の変化に対応づけて運ぶ。）

振幅変調

周波数変調

位相変調搬送波あるいはキャリア

（原信号の情報を運ぶための電波。通信路側の都合で

決まっている）

PMは、あまり使われない

8Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

７．ディジタル変調（*）の３方式

❒ディジタルの1,0情報＝変調＝＞1,0に対応するアナログ信号

ASK:Amplitude Shift Keying

FSK: Frequency Shift Keying

PSK: Phase Shift Keying

「SK」は偏移変調と呼ばれる。

PSK方式は、ディジタル式携帯電話で採用

振幅変調

周波数変調

振幅変調

位相変調

（*）ディジタル信号を対応する別な信号へ変換

9Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

８．ＰＳＫ（位相偏移変調）の例１秒当たり何回変調をかけるかを示す値のこと

10Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

※ 携帯電話での変調方式❐送信側では、伝達すべき情報を無線で使用する周波数帯の信号に変換して送信（変調）

受信側では、受信した信号を元の情報に復元（復調）

❐分類

アナログ変調方式 ＝＝＞アナログ信号を変調。アナログ携帯電話で使用

ディジタル変調方式 ＝＝＞ディジタル信号を変調。ディジタル携帯電話で使用

❐アナログ変調方式の例 ＝＝＞アナログＦＭ方式

❐ディジタル変調方式の例 ＝＝＞ＧＭＳＫ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ，π／４シフトＱＰＳＫ

※）QPSK： Quadrature Phase Shift Keying. ４相位相偏移変調

わが国のディジタル携帯（ＰＤＣ）で使用

携帯電話

基地局

2012年3月末にサービス終了（ドコモのmova）

11Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

９．ＡＳＫとＰＳＫの組合せ

❐ＱＡＭ（直交位相変調）：ＡＳＫ（振幅）とＰＳＫ（位相）の組み合わせ

例．8-QAM（2振幅、4位相）

※デジタル無線通信、電話回線用モデム、ケーブルモデムなどで採用

１秒当たりの変調回数。この例では８回。

101（振幅：大、位相：180°）

12Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学

１０．多重化（Multiplexing）

（1）多重化とは

・物理的に１本の回線を、

論理的に（機能的に）複数本の

通信路として利用する技術

（２）狙いは

・通信路の設置費用（ｺｽﾄ）の節約

（３）適用箇所は

・通信網の中継回線

（←距離が長い）

・携帯電話回線

（←周波数を無制限には使え

ない）

物理回線

論理的に複数の通信路

（チャネル）

基地局

通ネ第3回180427 伝送方法

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（1）周波数分割多重化：ＦＤＭ(Frequency Division Multiplex)

・アナログ伝送で使用

（2）時（時間）分割多重化：ＴＤＭ(Time 〃 〃 ）

・ディジタル伝送で使用

（3）波長分割多重化：ＷＤＭ（Wavelength 〃 〃 ）

・光ﾌｧｲﾊﾞ伝送で使用

（※）統計多重・・・データ毎に宛先などの識別情報をもつ

・パケット多重 ＜＝＝パケット交換網

・フレーム多重 ＜＝＝フレームリレー網

・セル多重 ＜＝＝ＡＴＭ網

１１．多重化方式の種類

ハードウェア

で制御・同期的

・分割された個々

の通信路は

「チャネル」と

呼ばれる

ソフトウェアで

制御・非同期的

❒複数チャネルを何によって識別するかにより、以下のように分類される。

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１２．周波数分割多重化（ＦＤＭ）

（1）周波数変調（ＦＭ）の技術を用いる。

（2）送信側は変調において異なる周波数帯の搬送波（f1、･･、fn）を使用。

受信側はフィルタを用いて各周波数帯を取り出し復調して元の信号へ。

（3）アナログ電話網の中継回線、アナログ式携帯電話、放送などで採用

f1f

ff1 f2 fn

回線１ 回線２ 回線ｎ

f2f

fnf

・・

＋

・・

変調

多重化

＃１

＃2

＃n

・・1本の物理回線にｎチャネルを多重化

f1 f1-1

ﾌｨﾙﾀ 復調

fn fn-1

ﾌｨﾙﾀ 復調

分離

・・

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※ 周波数分割多重化の例

❐ラジオ放送、ＴＶ放送

❐１つの同じアンテナで受けても、色々なチャンネルを選んで聞

ける。

＜AM放送＞300k～3MHz帯の一部

NHK第一＝＞594KHz

NHK第二＝＞693

TBS＝＝＝＞954

文化放送＝＞1134

日本放送＝＞1242

＜FM放送/ＶＨＦ＞30M～300MHz帯の一部

NHK-FM＝＝＞85.1MHz

NACK5＝＝＞79.5

TOKYO-FM＝＝＞80.0

BAY-FM＝＝＞78.0

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（1）基本となる時間帯（フレームと呼ばれる１２５μsの時間）を、ｎ個の時間帯

（各々はタイムスロットと呼ばれる。チャネルに対応）に固定的に分割し、

各端末からの情報が対応する時間帯を使用する。下図は３回線を多重化。

（2）情報が溢れないように時分割多重化回線はｎ倍以上の速度が必要。

ハイウェイとも呼ばれる。

（3）ＩＳＤＮ網の中継回線、ディジタル携帯電話（第２世代）などで採用

１３．時分割多重化（ＴＤＭ）

Ａ

Ｂ

Ｃ 時分割多重化

（時間圧縮）

分離

125μs

Ｃ

125μs

Ｂ Ａ

TS3 TS2 TS1

････

Ａ

125μs

Ｂ

Ｃ

＃１

＃2

＃3

フレーム

タイムスロット

時分割多重化回線（ハイウェイ）

Time Division Multiplex

17Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

※ 時分割多重化の具体例

1／ｎに時間圧縮して８ﾋﾞｯﾄを出力

時分割多重化

この１２５μｓ内に８ﾋﾞｯﾄ×ｎ回線分

時分割多重化回線（ハイウェイ）

フレーム フレーム

タイムスロット

（ ）

n

s125

PCMによるﾃﾞｨｼﾞﾀﾙ化

ＰＣＭ メモリ

メモリ

メモリ

ＰＣＭ

ＰＣＭ

読出制御

18Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学

通ネ第3回180427 伝送方法

※ アナログからディジタルへ変換するPCM

0111 0101

0110 1011

1101

0101

③符号化：量子化した電圧値を２進符号で表す

❒Pulse Code Modulation（パルス符号変調）と呼ばれる❒以下の３ステップで実現① 標本化：入力信号の最高周波数の２倍以上の周期で電圧値を読む（シャノンの標本化定理）

② 量子化：標本化した電圧値（ｱﾅﾛｸﾞ値）を適切なビット数で表現される離散値で

近似（品質と経済性を考慮）

131211

910

876543

0

21

時間

入力信号

131211

910

876543

0

21

時間

縦軸の各ｻﾝﾌﾟﾙ値は実数値（≠整数値）

19Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

（1）複数（Ｎ）回線からの高速電気信号を、異なる波長（λ1、λ2、・・、λn）の

光に対応づけ、1本の光ファイバ上に重ね合わせて伝送する。

（2）Ｔ（ﾃﾗ、1012）bps級の伝送が可能。電気信号の限界（数10Gbps）を打破。

（3）バックボーン網、今後の光加入者線（放送・通信融合、ＢＰＯＮ）などで、採用

１４．波長分割多重化（ＷＤＭ）

■多重化する波長の

数による分類

①２波長ＷＤＭ

②Ｗ（Ｗｉｄｅ）ＷＤＭ

③Ｄ（Ｄｅｎｓｅ）ＷＤＭ

④ｽｰﾊﾟｰＤＷＤＭ

合波器 分波器

1.3μ

1.5μ

近辺

Wavelength Division Multiplex

20Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学

通ネ第3回180427 伝送方法

※ キロ、メガ、ギガ、など

21Ⓒ増田 ２０１８流通経済大学通ネ第3回180427 伝送方法

※ B-PONシステム

データ系宅内装置B-ONU

データ系所内装置B-OLT

映像系所内装置V-OLT

WDMWDM

ユーザ宅 局／センタ

光スプリッタ

最大32分岐

ｺﾝﾃﾝﾂｻｰﾊﾞ

多チャンネル映像配信ｻｰﾋﾞｽ

（ BS/CS/CATV）

光ファイバ

1.49μm

1.31μm

高速データ通信

1.55μm

映像配信

（100Mb/s）

同軸

100BASE-TX

100BASE-TX1000BASE-SX/LX/T

映像系宅内装置V-ONU

B-ONU：Broadband-Optical Network Unit V-ONU：Video-Optical Network Unit WDM：Wavelength Division Multiplexing

V-Tx（Video signal transmitter）B-OLT（Broadband-Optical Line Terminal）V-OLT（Video-Optical Line Terminal）

放送事業者映像系送信装置

V-Tx

1.55μm

1.49μm

1.31μmｲﾝﾀｰﾈｯﾄ

ｲﾝﾀｰﾈｯﾄｱｸｾｽｻｰﾋﾞｽ

ｺﾝﾃﾝﾂ配信ｻｰﾋﾞｽ

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１５．統計多重：パケット多重

（１）複数の回線から実際に通信要求の発生したデータ（パケット）のみを

取り出し同一回線へ送出。

（2）各端末の使用する時間帯が固定的に決っている「時分割多重」、とは

区別される。

（3）パケット交換網（インターネットを含む）で採用。

C1C2

A3 A2 A1

B2 B1

A3 A2 A1

B2 B1

C1C2 パケット

多重

パケット

分離

A3 B2 A2 C1 A1 B1

パケット毎の多重

＃１

＃2

＃3

C2

各ﾊﾟｹｯﾄが使用する時間帯

は固定的に決っていない。

空いていれば自由に使える。

各パケットには宛

先や対応チャネル

などの識別情報

が含まれる。