第46回 伝送路を多重化せよ!10Gbスイッチ


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  掲載日:2004/09/29
 伝送路を多重化せよ! 10Gbスイッチ

  通信において効率的にデータを伝送するには、伝送路を用いた多重化と分離という技術が不可欠である。今回はこれらを踏まえ、周波数分割多重化方式や時分割多重化方式、その高速化を実現するデジタルハイアラーキについて学んでいこう。また光ファイバにおける多重化方式である高密度波長分割多重方式や低密度波長分割多重方式、広波長分割多重方式の違いについて説明する。さらに光ファイバ伝送技術を用いたネットワーク規格の構造について、10Gbスイッチの基本とともに詳しく解説していく。 伝送路を多重化せよ! 10Gbスイッチ


誤り制御が必要なわけ

通信を実現するための伝送路
  今回は、効率的な通信の実現に不可欠な多重化について学んでいく。多重化を理解するには、伝送路の存在を認識しておく必要がある。
  伝送路(Channel)とは、通信においてデータを伝送する経路を指す。ネットワークを通じて伝送される情報は、必ず何らかの伝送媒体を介する必要がある。この道が伝送路というわけだ。例えば糸電話の場合、筒に張りつけた紙が音声を糸の振動に変換し、これを糸が相手まで伝送する。つまり、糸電話における糸が伝送路だということになる。
  実際の通信はさまざまなネットワークを介するため、糸電話のような単純なものでは実現しない。またその媒体自体も、さまざまなものを経由する。現在では、音声だけでなく画像や映像、文字など、コンピュータで処理することのできるマルチメディア情報は、必ず何らかの伝送路を介することで、世界規模でやり取りされている。
  伝送路は大まかに有線伝送路無線伝送路に分けられる。有線伝送路は、ツイストペアケーブルや同軸ケーブル、光ファイバケーブルなどに代表される。また無線伝送路は、電波、マイクロ波、光などを用いる。なお有線伝送路を用いる通信を有線通信、無線伝送路を用いる通信を無線通信という。

多重化と分離の概念
  さてこれらの伝送路を用いて実際にデータ伝送を行う場合、多重化と分離というメカニズムを用いることが多い。
  例えば公衆電話網は、電話と交換機間を加入者線で接続するだけで相手を限定した通話を実現することができる。しかし交換機同士の伝送路として、どのくらいの本数を用意しているか考えてみよう。この場合、1000通話を同時に実現するためには交換機同士に1000本の伝送路を用意する必要があるだろう。複数の通話を1本の伝送路で転送すれば、音声が混信してしまいとても通話にはならないからだ。しかし通話の数だけ伝送路を用意していては、多大なコストが生じてしまう。このため、少ない伝送路に多くの通話を同時に通す仕組みが必要となる。これを多重化(Multiplexing)という。また多重化して伝送した音声情報やデータは、相手方でそれぞれ元のデータに分類する必要がある。これを分離(Demultiplexing)と呼ぶ。

ネットワークと多重化
  ネットワークにおいて、多重化技術はなくてはならないものである。ネットワーク(Network)とは網状に張り巡らされた組織の形態を指し、それに接続すれば同じように接続される他のユーザーとの通信を容易に実現することのできる通信網である。ネットワークでは多くのユーザーが同時に情報をやり取りする必要があるため、ネットワーク内部は必ず何らかの多重化技術を用いる必要がある。
  私たちが日々活用するインターネットにおいてやり取りされる情報は、すべてパケットの単位に分割して伝送されている。多くのユーザーに共有されるネットワークでは、全ユーザーが情報を細かく分類し、少しずつ伝送することでその短い時間ごとにネットワークを利用している。またインターネットの基幹部における伝送路では、その多くが光ファイバケーブルを用いているが、多重化技術は1本の光ファイバケーブルに複数の情報を同時に流すための技術としても用いられている。つまり、ネットワークは複数の多重化技術を組み合わせることで、効率的な伝送を実現しているわけだ。

「図46-1」 多重化と分離

「図46-1」 多重化と分離

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