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全二重と半二重通信について

losky192さん

2013/7/2411:18:07

全二重と半二重通信について

下記の図を見て、ふと疑問に思ったのですが、

ピンポン伝送方式は、見かけ上では全二重通信をしていますが、

そもそも加入者線が2線式で、線が2本あるのになぜ全二重通信ができないのですか?

http://www.hct.ecl.ntt.co.jp/exhibitions/panel/pdf/2_Ea_4_1-5.pdf

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2013/7/2413:13:49

電線で通信をする場合は回路になっている必要があります。回路とは信号を送り出す線と信号が返って来る線が必要で、2本がペアーで初めて1個の回路が構成されます。よって、2本でも実際には1回線分の機能しか有りません。

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編集あり2013/7/2700:02:53

●全二重とは:2芯を使って、同時に同じ方向へ流すこと(二本どりってことです)

●半二重とは:1芯の中で、両方向(送信方向、受信方向)をどちらも流すことです
⇒1本のケーブルの中に、送信方向と受信方向のデータを同時に流した場合、
通常、ケーブルの中でコリジョン(衝突)が発生します。
なので、実際は、1芯の中で両方向といっても、順番に交互に流している状態と考えられます。
ただ、あまりにも速い速度で、方向を切り替えているので、
あたかも同時に双方向通信を行っているかのようにみえるくらい速い速度でスイッチしているとのことです。


と、いう部分を意識してこれらの資料を読むと、なぜ、そのような仕組みなのか?
とてもわかりやすくなると思います。

これらの資料の説明で、よく電話線を例に説明していることは多いですが、
電話線はツイストペアケーブル(2芯)を基本に使っていますので、
なぜそもそも二本あるのに、わざわざそんな仕組みが存在するの?と逆に疑問がわいてしまい
(勉強熱心な人ならそうでしょう・・・笑)
逆にイメージしにくく、わかりにくいですよね?

そこで、同じメタル通信でも、「同軸ケーブル」で、
この資料の説明をあてはめて眺めてみて下さい。
同軸ケーブルだと1芯ですので、なるほろ・・・と、
ピンポンでスイッチさせる部分がイメージしやすくなるかと思います。

★二本同時にピンポンさせるか? 片方ずつ送信と受信を区別して使うかは
上位機器と下位機器との構造上の仕様からくることが多いです。

⇒この部分が、質問にあるなぜ、2本あるのに・・・・という部分の回答になるかと思います。
上位回線がどうなっているか?で、下位回線の構成がかわりますし、その逆も考えられます。


まぁ、同軸を使う通信って、主にテレビの通信が多いですが、
テレビってのは、受信するだけ(片方向通信)が多いので、
あまりこの手の資料の例に出てきませんが、
もし、この資料の説明を同軸ケーブルで説明したら、1芯しかないので、
逆にイメージしやすいものかと。

また、同軸ケーブルでイメージできると、
光ケーブルになった時も、イメージしやすいかと思います。

たとえば、自宅で使っている光ケーブル。
1本(中身も1芯)しかないですよね?
けれど、パソコンで送信も受信もしています。
それと似ています。

com_of_optさん

2013/7/2608:29:20

一本で伝送するには、別途グランド(接地)が必要です。

例えば、RS-232Cなども送受信専用の線としては、それぞれ1本しかありません。また、電子機器の基盤の配線なども、一本で一つの信号をつたえたりします。
しかし、いずれの場合も、共通のグランドが用意されています。RS-232Cであれば、グランド用の線が別に用意されています(離れた機器で、別々のグランドを取ると、グランド電位が異なるので、信号を正しく読み取れなくなるため、グランド電位を機器間で同一にするようグランド用に別の線が要るのです。)
電子機器の基盤でも同様に、信号線とは別にグランドの配線があります。

であれば、もっと離れた距離でも2本+グランドでも全二重で通信ができるとでは?と思うことでしょう。

実際に、個人用途ではありませんが(法人向け)、50bit/s専用線サービスというものでは、アースリターン方式という2本で全二重通信を実現しているものもあります。この場合、あたりまえのことですが、洗濯機や電子レンジでもないのに、アース線を付ける必要があります。

ただ1本で信号を伝送するには、いろいろと問題があります。信号の速度が速くなればなるほど、電気信号は電線をそのまま伝わらず、そのエネルギーが、電波として空中に逃げてしまったり、電線の抵抗成分により熱になって逃げてしまい、結果として、遠くまで伝わりにくくなります。また、ノイズの影響を受けやすくなるため、信号波形が崩れやすくなります。

50bit/s専用線の場合は、現在よく使われる通信速度より数千〜数十万分の1遅いことと、信号に使われる電位差が10倍以上大きいということが違うのです。

今現在欲しい速度を伝送する電気的特性は、1本では実現できないのです。

RS232Cのように近ければ、大丈夫なのです。

なお、コンピュータの周辺機器を繋ぐために、既にRS232Cはほとんど使われません。もっと速度が欲しいため、USBなどが使われますね。ここまで速度があがると、数メートルであっても、USBでは、2本をペアとして、一つの信号を伝送する方式となっています。

b_fifty_oneさん

編集あり2013/7/2715:16:36

電気は線が二本(プラスとマイナス)無いと流れないことは小学校の理科で習ったと思いますが…

全二重(同時に上り下りの信号が流れる状態)にするのであれば、最低でも3本の線が必要です。(グランドラインは共通でも問題ないため)

まあ、場合によってはアース(地面)をグランドとして利用できる場合はありますけど、高速通信である程度の距離になれば難しいですからね。

編集あり2013/7/2414:18:30

線が2本しかないからです…。

電話による通話を考えると分かりやすいです。AさんがBさんに電話しました。Bさんに対して、「もしもし」と話すと、Aさんの電話の受話器からも「もしもし」という”自分の”音声が聞こえます。これを、重畳(ちょうじょう)と言います。

デジタル信号でも同じ重畳が起きるため、AB相互に同じタイミングで信号を送ると干渉を起こしてしまうため何らかの手立てが必要になります。ピンポン式以外では、自分の発信した信号と逆相の信号を流すエコーキャンセルという方法もあります。

どちらにせよ、2線では何らかの対策をしないと全2重通信は成立しない訳です。

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