T - 東京大学

通信網工学
相田 仁
16/04/02
1
講義の内容
•  電話網とインターネットに代表される大規
模通信ネットワーク・サービスに関する技
術と社会制度
•  LAN(Local Area Network)のアクセス制御
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2
講義資料等
•  講義資料
–  http://www.aida.t.u-tokyo.ac.jp/~aida/CNE.pdf
•  井上伸雄:最新通信&ネットワークがわか
る事典、日本実業出版社、
ISBN4-534-03188-2、2001
•  電子情報通信学会知識ベース「知識の森」
–  http://www.ieice-hbkb.org/portal/
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3
1. Introduction
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4
Communicationの形態
場所
同時
(1度だけ)
時刻
後刻
(何度でも)
同一
会話
講演
伝言メモ
壁新聞
遠隔
電話
テレビ
手紙
書籍
•  Telecommunication
→電気通信
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5
Telecommunication
•  紀元前10世紀頃 のろし(狼煙、烽火)
–  数km間隔�
–  1988 大阪ー尾道250km(29中継)1時間58分�
•  1791 Claude Chappe 腕木式テレグラフ
•  1793 George Murray 6枚板テレグラフ
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6
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7
• 
• 
• 
• 
• 
• 
1800 ボルタ 電池
1837 モールス 電磁式電信機
1858 大西洋横断海底ケーブル
1876 ベル 電話機
1877 エジソン 炭素送話器
1889 ストロージャー 自動交換機
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8
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
1888 ヘルツ 電磁波の確認
1895 マルコーニ 無線電信
1897 トムソン 電子の確認
1904 フレミング 2極真空管
1907 ド・フォレ 3極真空管
1915 大陸横断電話
1920 ラジオ放送
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9
電話網とインターネット
電話
携帯・NGN
インターネット
通信内容
音声
音声・テキス
ト・画像
テキスト・画
像・音声
交換方式
回線交換
パケット交換 パケット交換
品質保証
有
有
機能
ネットワーク 両方
エンド・エンド
優先制御
有
無
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有
無
11
回線交換とパケット交換
•  回線交換(Circuit Switching)
–  引っ越しを始めてから終わるまで1車線占有�
–  他のトラフィックの影響を受けることなく品質
保証�
•  パケット交換(Packet Switching)
–  荷物に全て宛先を付けて宅配便で送り出す�
–  他のトラヒックと帯域を共有→品質保証が困
難�
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12
ベルの電話機 − 電磁送受器
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13
炭素送話器
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14
給電方式
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15
ハイブリッド回路と2線−4線変換
16/04/02
16
2. ネットワークの階層構成
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17
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18
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19
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20
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16/04/02
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21
!"
より対線
•  電話線(日本ではカッド構造)
–  ADSL: 数Mbps、数km
–  VDSL: 数十Mbps、100m程度
•  LANケーブル
–  カテゴリ3: 10Mbps程度、100m
–  カテゴリ5: 100Mbps程度、100m
–  エンハンストカテゴリ5、カテゴリ6: 1Gbps
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22
どれだけ情報を送ることができる
か?
•  伝送中に信号が減衰する
•  周波数によって減衰量が異なるため波形が歪む
•  周囲からの雑音が混入する
•  広い周波数帯域を使えば速く送れる
→信号対雑音比を周波数軸上で積分(シャノンの原理)
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23
雑音
•  歪み・エコー
–  きちんと計算すれば除去可能
•  近端漏話・遠端漏話
–  チャンネルを分けることで対策可能
•  周囲からの雑音
–  一旦混入すると除去困難�
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24
電話の加入者線
•  局からの距離7km以下
•  ループ抵抗1500Ω以下
•  音声周波数帯(300∼3400Hz)における伝
送損失7dB以下
•  ADSLで用いるMHz帯域では損失80dBに
達する場合も
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事業用電気通信設備規則
(接続品質)
第三十五条 事業用電気通信回線設備の接続品質は、基礎トラ
ヒツク(一日のうち、一年間を平均して呼量(一時間に発生した呼
の保留時間の総和を一時間で除したものをいう。以下同じ。)が
最大となる連続した一時間について一年間の呼量及び呼数の最
大のものから順に三〇日分の呼量及び呼数を抜き取つてそれぞ
れ平均した呼量及び呼数又はその予測呼量及び予測呼数をいう。
以下同じ。)について、次の各号に適合しなければならない。
二 事業用電気通信回線設備が選択信号を受信した後、着信側
の端末設備等に着信するまでの間に一の電気通信事業者の
設置する事業用電気通信回線設備により呼が損失となる確率
が〇・一五以下であること。 16/04/02
26
☎
☎ ☎
☎
☎ ☎
300 台
300 台
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•  図のように300台の電話端末を収容する加
入者局5局の間を回線交換で接続し、呼損
率0.1を実現しようとする場合、(a)(b)のそ
れぞれの場合において、中継線は何回線
必要か。ただし、各端末は平均1時間に1
回電話をかけ、呼の平均保留時間は3分、
どの相手に電話をかける確率も同一であ
るものとする。
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28
アーランB式
•  サービス窓口数n、到着率λ、サービス率µ
のとき、全ての窓口がふさがっている確率
n
!
n
(µ)
!
En =!!
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n!
n!
!!=!!
i
n
i
n
!
!
(µ) !
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i=0 i!
i=0
29
呼損率表 •  n本の回線を用いて呼損率Enで運ぶことの
できるトラヒック量(アーラン) n
En
0.05
0.1
1 2 3 4 5
0.053 0.381 0.899 1.525 2.219
0.111 0.595 1.271 2.045 2.881
11 12 13 14 15
7.076 8.487 7.950 9.474 8.835 10.470 9.730 11.474 10.633 12.484
21 22 23 24 25
16.189 17.132 18.080 19.031 19.935
18.651 19.693 20.737 21.784 22.833
6 7 8 9 10
2.960 3.738 4.543 5.370 6.216
3.758 4.666 5.597 6.546 7.511
16 17 18 19 20
11.544 12.461 13.385 14.315 15.249
26 27 28 29 30
20.943 21.904 22.867 23.833 24.802
23.885 24.939 25.995 27.053 28.113
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n
En
0.05
0.1
13.500 14.522 15.548 16.579 17.613
n
En
0.05
0.1
30
第三階層
1局
第二階層
10局
第一階層
200局
☎☎☎☎☎☎☎☎☎☎☎☎
3000
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31
•  図のような3階層の回線交換ネットワークにお
いて、どこからどこへ呼を接続する場合であっ
ても、呼損率を5%以下としたい。第一階層と
第二階層をつなぐ中継線と第二階層と第三
階層をつなぐ中継線の呼損率を表のそれぞ
れとする場合について、階層間をつなぐ中継
線の総チャンネル数を求めよ。ただし、端末
はいずれも1時間あたり平均0.2回の呼を発生
し、呼の平均保留時間は150秒、第一階層、
第二階層の交換機において呼が同一交換機
内で折り返される割合はいずれも80%である
ものとする。
16/04/02
32
第一階層−第二階層間 0.5% 1%
第二階層−第三階層間 2%
16/04/02
1.25% 1.5% 2%
1.5% 1.25% 1%
0.5%
33
• 
• 
• 
• 
• 
距離制約
大群化効果
回線コスト対ノードコスト
折り返しトラヒック
回線容量階梯
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•  アナログ時代・北米
–  RC:12、SC:50 75、PC:150 230、TO、
EO:>19000
•  アナログ時代・日本(約6000万加入)
–  総括局(RC):8、中心局(DC):81、集中局(TC):
約560、端局(EO):約7200
•  デジタル時代・日本
–  SZC:7、ZC:53、GC:約1600
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データトラヒックの自己相似性
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36
インターネットの階層構成
•  ピアリングとトランジット
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37
3. 競争政策
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38
1984 AT&Tの分割
•  MFJ(Modified Final Judgment:修正最終
同意審決)←FCC(Federal Communication
Commission)による独占禁止法違反訴訟
に対する裁判所の判断
•  AT&Tを長距離会社1社と地域会社23社に
分割(ただし地域会社は7つの持株会社の
下に置く)
•  地域会社は自分の営業区域以外で通信
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40
事業を行ってはならない
1984 AT&Tの分割(続き)
•  地域会社が自分で接続して良い範囲:
LATA (Local Access and Transport Area)
•  LATA間の通信にあたり、長距離事業者
間で接続方法、料金、ダイヤル桁数等の
接続条件に差があってはならない
•  「Bell」という会社名は分割された23の地域
会社以外使ってはならない
→長距離事業者向けの徹底した形式平等主
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義
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ダイヤリングパリティの実現法
•  電話番号だけしかダイヤルしなかったとき
には事前に選択した長距離事業者を使っ
て接続(優先接続)
•  どの長距離事業者を選択するか意志を示
さなかった人は、意志を示した人の選択割
合で強制選択
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43
1985 通信の自由化・NTT民営化
•  第二電電、日本高速通信、日本テレコム
•  00XY+相手の電話番号(市外局番から)
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国内長距離電話の場合
(POI)
(IGS)
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46
1999 NTT分割
•  NTT東西:県内通話まで
•  長距離・国際:NTTコミュニケーションズ
•  すでに分社化されていたNTTデータ、NTT
ドコモとともにNTT持株の下に置く
•  ダイヤル桁数・接続条件・接続料の差異は
当初そのまま引き継がれる
•  Too late, too small
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NTT再編成後
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2001 マイライン
•  市内、県内市外、県間、国際の分類ごとに
事前選択
•  意志を示さなかった人は、県内市外と県間
はNTTコミュニケーションズ、国際は登録
なし(必ず00XYが必要)
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1996 米国電気通信法の改正
•  その地域で以前から営業を行っているBell
地域通信会社(ILEC: Incumbent Local
Exchange Carrier)は、自分の持っている設
備を競争事業者(CLEC: Competitive
Local Exchange Carrier)に貸し出すこと(ア
ンバンドリング、コロケーション)などを条件
に、他地域での営業等を認める
–  技術的に不可能なことを証明できない限り貸
し出さなければならない�
→非対称規制、飴と鞭
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50
日本:指定電気通信設備制度
•  1997 第一種指定電気通信設備
–  固定電話:ボトルネック設備�
–  回線シェア50%超�
•  2001 第二種指定電気通信設備
–  携帯電話:有限希少な周波数割り当て�
–  業務区域ごとに端末シェア25%超→10%超�
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51
2000 長期増分費用(LRIC: Long
Range Incremental Cost)
•  電気通信事業法第三十三条第五項
–  ※設備を通常用いることができる高度で新し
い電気通信技術を利用した効率的なものとな
るように新たに構成するものとした場合に当該
※設備との接続により当該※設備によつて提
供される電気通信役務に係る通信量又は回線
数の増加に応じて増加することとなる費用を
勘案して原価を算定するものでなければなら
ない。 �
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2001 番号ポータビリティ
•  事業者間ポータビリティ
–  同じ住所で加入する事業者を変えても同じ電
話番号を使い続けることが出来る
cf. ロケーションポータビリティ、サービス間ポー
タビリティ
•  単に電話がつながる着信転送とは異なる
cf. 2006 MNPにおける電子メールアドレスのポー
タビリティ�
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ユニバーサルサービス制度
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55
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56
4. 番号計画
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identifier (ID)
•  A series of digits, characters and symbols
used to identify uniquely a subscriber, a
user, a network element, a function, a
network entity, a service or an application.
Identifiers can be used for registration or
authorization. They can be either public to
all networks or private to a specific network
(private IDs are normally not disclosed to
third parties).
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address
•  An address identifies a specific network
termination point and can be used for
routing to this physical and logical
termination point inside a public or private
network.
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name
•  A name is a combination of characters and
is used to identify entities (e.g., subscriber,
network element) that may be resolved/
translated into an address. Characters may
include numbers, letters and symbols.
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60
number
•  A number is a string of decimal digits.
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numbering plan
•  A plan that specifies the format and
structure of the numbers used within
telecommunication networks. The numbers
in the plan can either have uniform length or
variable length or include both numbers of
uniform and variable lengths.
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4.1 公衆電気通信番号計画
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国際電気通信番号計画
(ITU-T勧告E.164)
国際プ
レフィ +国番号
ックス
(00)
1∼3桁
国内宛先コード
加入者番号
最大15桁
(a) 国際ダイヤル手順
国内プ
国内宛先コード
レフィ +
ックス
(0)
加入者番号
(b) 国内ダイヤル手順
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国内宛先コード
(National Destination Code)
1. 
2. 
3. 
4. 
Destination Network Code
Trunk Code
Destination Network Code + Trunk Code
Trunk Code + Destination Network Code
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•  Destination Network Code
–  identifies the destination network serving the
destination subscriber
–  サービス種別および事業者を識別�
•  Trunk Code
–  identifies the numbering area within a country
–  地域を識別:市外局番�
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非地理的国番号
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
800: 国際フリーフォンサービス
808: 国際分担課金サービス
870∼874: インマルサット
878: UPT
881+1桁: 国際衛星移動通信サービス
882+2桁: 国際ネットワーク
979: 国際プレミアムレートサービス
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日本国内の電話番号計画
00XY- (X≠0)
0100A0-CDE-FGHJK(A≠0,1;C≠0)
0A00-DEF-GHJK(A≠0,1)
0AB0-DEF-GHJ(A≠0;B≠0)
091-DEF上記以外の0ABCDE-FGHJ
1XY(Z)
2 9
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事業者選択
国際プレフィックス
移動通信サービス
高度通信サービス
第二種電気通信事業者
固定電話
緊急通報等
市内通話
68
移動通信サービス
•  020-CDE-FGHJK: 発信者課金ポケベル
(C=4)
•  050-CDEF-GHJK: IP電話(C=1∼9)
•  060-CDE-FGHJK: FMC(実績なし)
•  070-CDE-FGHJK: PHS(C=5,6)、携帯電話
•  080-CDE-FGHJK: 携帯電話
•  090-CDE-FGHJK: 携帯電話
16/04/02
69
電気通信番号規則
電気通信番号規則
(平成九年十一月十七日郵政省令第八十二号)
最終改正:平成一六年三月二二日総務省令第四四号
電気通信事業法 (昭和五十九年法律第八十六号)第四
十八条の二第一項 の規定に基づき、及び同法 を実施
するため、電気通信番号規則を次のように定める。
16/04/02
70
第一章 総則 (目的) 第一条 この省令は、電気通信番号の基準及び電気通信
事業法 の規定を施行するために必要とする事項を定め
ることを目的とする。 (遵守義務) 第三条 電気通信事業者は、この省令で定めるところによ
り、電気通信番号を使用しなければならない。ただし、他
の電気通信事業者との間で中継系伝送路設備との接続
をしていない電気通信事業者については、第十一条を除
き、この限りではない。 16/04/02
71
(電気通信番号の基準) 第四条 電気通信事業者は次の各号に掲げる基準に従っ
て電気通信番号を使用しなければならない。 一 電気通信番号の使用は電気通信役務の提供のために
必要なものに限ること。 二 電気通信番号により電気通信設備又は電気通信役務
の種類若しくは内容を識別できるようにすること。 三 電気通信番号の効率的な使用を図ること。 四 利用者が公平に電気通信番号を使用できるようにする
こと。 五 第三章に規定する電気通信番号の指定に係る手続に
基づき総務大臣が指定する電気通信番号を使用するこ
と。 16/04/02
72
緊急通報
第十一条 緊急通報に関する電気通信番号は、次のとおり
とする。 一 警察機関への通報については、一一〇とする。 二 海上保安機関への通報については、一一八とする。 三 消防機関への通報については、一一九とする。 16/04/02
73
プレフィックス 第十四条 プレフィックス(特定の電気通信番号に前置する
電気通信番号)は、次のとおりとする。 一 国際プレフィックス(国際電気通信連合条約に基づく勧
告に規定する国番号から始まる電気通信番号に前置す
る電気通信番号)は、〇一〇とする。 二 国内プレフィックス(第九条(第六号を除く。)又は第十
条第一号若しくは第二号に定める電気通信番号又は総
務大臣が別に告示する電気通信番号に前置する電気通
信番号)は、〇とする。 16/04/02
74
電気通信事業者の電気通信回線設備等を
識別するための電気通信番号
第五条 法第四十一条第一項に規定する電気通信設備を
設置する電気通信事業者の設置する電気通信回線設備
(第七条の信号用伝送装置並びに第九条及び第十二条
の端末系伝送路設備を除く。)を識別するための電気通
信番号(第十条及び第十三条の電気通信番号を除く。)
は、別表第一第一号に定めるものとする。ただし、利用者
の利便性の確保の観点から総務大臣が特に必要と認め
るときは、他の方法によることができる。
16/04/02
75
2 前項に規定する電気通信事業者以外の電気通信事業
者の電気通信設備(中継系伝送路設備及びこれを用い
て相互に接続される当該電気通信事業者の設置する電
気通信設備の総体をいう。第九条第二号において同
じ。)を識別するための電気通信番号は、別表第一第二
号に定めるものとする。
16/04/02
76
別表第一 第一号(第5条第1項関係)
00X1X2(X1は0、2及び9を除く。)又は002Y1Y2
ただし、X1X2及びY1Y2は、総務大臣の指定により第5条第
1項の電気通信事業者ごとに定められる数字とする。
注 英字に添字を付したものは、十進数字とする。
16/04/02
77
別表第一 第二号(第5条第2項関係)
0091N1N2
ただし、N1N2は、総務大臣の指定により第5条第2項の電
気通信事業者ごとに定められる数字とする。
注 英字に添字を付したものは、十進数字とする。
16/04/02
78
第一種電気通信事業者の事業者識別番号
0
番号 1
2
3
4
001
5
6
7
8
9
KDDI
003
アドベ
ント
アドベ
ント
NTTコ
ミュニ
ケー
ション
ズ
NTTコ
ミュニ
ケー
ション
ズ
NTTコ
ミュニ
ケー
ション
ズ
NTT東
日本
フュージョ
ンコミュニ
ケーショ
ンズ
フュージョ
ンコミュニ
ケーショ
ンズ
NTT西
日本
004
日本テ
レコム
日本テ
レコム
日本テ
レコム
日本テ
レコム
日本テ
レコム
ジェイ
フォン
005
メディア
KDDI
KDDI
KDDI
KDDI
KDDI
KDDI
KDDI
KDDI
KDDI
006
メディア
C&W
IDC
C&W
IDC
C&W
IDC
C&W
IDC
C&W
IDC
C&W
IDC
C&W
IDC
007
KDDI
MCI
ワール
ドコム
ジャパ
ン
MCI
ワール
ドコム
ジャパ
ン
サーク
ル・アジ
ア
サーク
ル・アジ
ア
KVHテ
レコム
KVHテレ
コム
KDDI
KDDI
008
Tシステ
ムズ
パワー
ドコム
パワー
ドコム
平成電
電
平成電
電
九州通信
ネット
ワーク
日本テレ
コム
Tシステ
ムズ
16/04/02
79
第二種電気通信事業者の事業者識別番号
0
番号 1
2
3
4
5
6
7
8
9
00910�
00912
ブラス
テル
00913
NTTド
コモ
ブラス
テル
イクア
ント
イクアン
ト
00914
アル
ファー
ネット
ワーク
00915
アル
ファー
ネット
ワーク
NTTエ
ムイー
NTTエ
ムイー
00916
00917
00918
スピー
ディア
00919
関西コ
ムネット
ぷらら
ネット
ワーク
ス
16/04/02
平成電
電
ぷらら
ネット
ワーク
ス
サードラ
インコミュ
ニケー
ションズ
ソフトバ
ンクBB
NTTエム
イー
中国
80
電気通信役務の種類又は内容を識別するた
めの電気通信番号(第十条)
一 電気通信事業者が利用者からの随時の請求により特
定される端末系伝送路設備を介して提供する電気通信
役務を識別するための電気通信番号は、別表第一第十
号に定めるものとする。 二 端末系伝送路設備(無線呼出しの役務に係るものを除
く。)から利用者の使用に係る端末設備等(インターネット
プロトコルを使用してパケット交換網に接続されるものに
限る。)に提供される音声伝送役務を識別するための電
気通信番号は、別表第一第十一号に定めるものとする。 三 電気通信事業者が付加的な機能を用いて提供する電
気通信役務の内容を識別するための電気通信番号は、
総務大臣が別に告示する電気通信番号とする。 16/04/02
81
別表第一
第十号(第10条第1号関係)
60CDEFGHJK(Cは0を除く。)
ただし、CDEは、総務大臣の指定により電気通信事業者ご
とに定められる数字とする。
注 英字は、十進数字とする。
第十一号(第10条第2号関係)
50CDEFGHJK(Cは0を除く。)
ただし、CDEFは、総務大臣の指定により電気通信事業者
ごとに定められる数字とする。
注 英字は、十進数字とする。
16/04/02
82
告示別表第二号
付加的な機能
電気通信番号
着信課金機能(契約者の番号への呼に係る料金 120DEFGHJ又は800DEFGHJK が当該契約者に課される機能をいう。)
ただし、DEFは、総務大臣の指定により電気通
信事業者ごとに定められる数字とする。 情報料代理徴収機能(契約者の番号への呼に対 990DEFGHJ して有料の情報を提供する場合であって、そ ただし、DEFは、総務大臣の指定により電気通
の料金がサービスの契約者が契約する電気通 信事業者ごとに定められる数字とする。 信事業者により徴収される機能をいう。)
大量呼受付機能(契約者の番号への二以上の呼 180DEFGHJ に対して同時に同一の情報を提供する機能又 ただし、DEFは、総務大臣の指定により電気通
は当該サービスの契約者の番号への呼の数を 信事業者ごとに定められる数字とする。 集計する機能をいう。)
統一番号機能(契約者の番号への呼を当該契約 570DEFGHJ 者からの請求によりあらかじめ指定される端 ただし、DEFは、総務大臣の指定により電気通
末系伝送路設備を介して電気通信役務を提供 信事業者ごとに定められる数字とする。 する機能をいう。)
特定者向けメッセージ蓄積・再生機能(特定者 170DEFGHJ に向けたメッセージを蓄積及び再生する機能 ただし、DEFは、総務大臣の指定により電気通
をいう。)
信事業者ごとに定められる数字とする。 16/04/02
注 英字は、十進数字とする。 83
告示別表第三号
付加的な機能
電気通信番号
指定端末系伝送路設備を識別する電気通信番号以外の電気通信番号を案内する
機能
103
指定端末系伝送路設備を識別する電気通信番号を含む電気通信番号を案内する
機能
104
故障受付機能(故障等の問合わせの受付に関する機能をいう。)
113
電報受付機能(電報の受付に関する機能をいう。)
115
時報機能(時刻の通知に関する機能をいう。)
117
災害時音声メッセージ蓄積・再生機能(災害時等に音声のメッセージを蓄積及び
再生する機能をいう。)
171
天気予報機能(気象情報の通知に関する機能をいう。)
177
固定優先接続機能解除機能(電気通信事業者の電気通信設備を識別する電気通 122
信番号を加入者交換機に登録し、当該加入者交換機により、加入者回線ごとに
あらかじめ指定された電気通信事業者の電気通信設備に固定的に接続するため
に、その登録した電気通信番号を識別する機能を解除する機能をいう。)
発信電話番号非通知機能(発信元の電気通信番号を着信先に通知しない機能を
いう。)
184
発信電話番号通知(発信元の電気通信番号を着信先に通知する機能をいう。)
186
上に掲げる以外の機能 1から始まる3桁以上の十進数字 ただし、1以降の数字は総務大臣の指定により定められる数字とする。 16/04/02
84
端末系伝送路設備を識別するための電
気通信番号(第九条 )
一 固定端末系伝送路設備(その一端が特定の場所に設
置される利用者の電気通信設備に接続される伝送路設
備であって、次号に規定するものを除く。)、無線呼出し
の役務に係る端末系伝送路設備(第五号の端末系伝送
路設備を除く。)その他総務大臣が別に告示する電気通
信役務に係る端末系伝送路設備を識別するための電気
通信番号は、総務大臣が市町村等の区域を勘案して別
に告示する電気通信番号とする。ただし、固定端末系伝
送路設備において、別に告示する電気通信番号によるこ
とが著しく困難であると総務大臣が認めるときは、他の電
気通信番号とすることができる。 16/04/02
85
二 第五条第二項に規定する電気通信事業者の電気通信
設備にその一端が接続される端末系伝送路設備であっ
て他の一端が当該電気通信事業者の利用者(電気通信
事業者を除く。次条において同じ。)の使用に係る端末設
備に接続されるものを識別するための電気通信番号は、
別表第一第五号に定めるものとする。
16/04/02
86
告示別表第一号
番号区画コード
番号区画
1�
北海道江別市、札幌市、北広島市、空知郡南幌町
11�
CDE�
2�
北海道恵庭市、千歳市
123�
DE
3�
北海道夕張市(富野を除く。)(注1)
123�
DE�
4-2�
北海道夕張市富野、夕張郡(注1)
123�
DE
6�
北海道芦別市
1242�
E
7�
北海道赤平市、歌志内市、砂川市、滝川市、雨竜郡雨竜
町、樺戸郡(浦臼町及び新十津川町に限る。)、空知郡(上
砂川町及び奈井江町に限る。)
125�
DE�
8-2�
北海道岩見沢市(宝水町を除く。)、美唄市、石狩郡新篠
津村、樺戸郡月形町、空知郡(北村及び栗沢町に限る。)
(注2)
126�
DE
10�
北海道岩見沢市宝水町、三笠市
1267�
E
(注1)
�平成16年9月1日施行�
16/04/02
(注2)
�平成16年11月1日施行
�
市外局番 市内局番
87
別表第一
第五号(第9条第2号関係)
91CDEから始まる13けたを超えない十進数字
ただし、CDEは、総務大臣の指定により第5条第2項の電
気通信事業者ごとに定められる数字とする。
注 英字は、十進数字とする。
16/04/02
88
端末系伝送路設備を識別するための電
気通信番号(第九条 )
三 携帯電話に係る端末系伝送路設備を識別するための
電気通信番号は、別表第一第六号に定めるものとする。 四 PHSに係る端末系伝送路設備を識別するための電気
通信番号は、別表第一第七号に定めるものとする。 五 無線呼出しの役務(当該役務に係る料金を発信側の者
が負担するものに限る。)に係る端末系伝送路設備を識
別するための電気通信番号は、別表第一第八号に定め
るものとする。 16/04/02
89
別表第一
第六号(第9条第3号関係)
80CDEFGHJK又は90CDEFGHJK(Cは0を除く。)
ただし、CDEは、総務大臣の指定により第5条第1項の電
気通信事業者ごとに定められる数字とする。
注 英字は、十進数字とする。
第七号(第9条第4号関係)
70CDEFGHJK(Cは0を除く。)
ただし、CDEは、総務大臣の指定により第5条第1項の電
気通信事業者ごとに定められる数字とする。
注 英字は、十進数字とする。
16/04/02
90
別表第一
第八号(第9条第5号関係)
20CDEFGHJK(Cは0を除く。)
ただし、CDEは、総務大臣の指定により第5条第1項の電
気通信事業者ごとに定められる数字とする。
注 英字は、十進数字とする。
16/04/02
91
北米の番号体系(NANP: North
American Numbering Plan)
•  1-NPA-NXX-XXXX
•  特殊サービス用NPA
–  500: Personal Communication Service
–  800, 888, 877, 866: フリーフォン�
–  900: プライムレート�
•  固定電話と携帯電話は区別できない
–  差額通話料金は着信側で負担(cf. ポケベル)
16/04/02
92
番号逼迫対策
•  桁ずらし
•  エリアコード分割
•  オーバレイ→全桁ダイヤル
16/04/02
93
4.2 インターネットにおける識別子
16/04/02
94
MACアドレス
ネットワーク中での伝送順�
製造元コード22ビット�
製品固有番号24ビット�
00000000 11000000 11001001 11010110 01000001 01000100
00000000 00000011 10010011 01101011 10000010 00100010
表記法 00:03:93:6b:82:22 または 00-03-93-6b-82-22"
マルチキャストアドレス�
プロトコル�
1
マルチキャストグループ�
ブロードキャストアドレス�
11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 16/04/02
95
IPアドレス
•  32ビットの2進数
–  例:10011101 01010010 11110110 01111000
•  8ビットずつ区切って10進数で表したものを
ドット(ピリオド)でつないで表記
–  例:157.82.246.120
16/04/02
96
IPアドレスのクラス
32ビット
ホスト A 0 ネットワーク ネットワーク B 1 0 ホスト ネットワーク ホスト C 1 1 0 D 1 1 1 0 マルチキャスト・アドレス E 1 1 1 1 0 将来の使用に備え予約 クラス
1.0.0.0∼ 127.255.255.255 128.0.0.0∼ 191.255.255.255 192.0.0.0∼ 223.255.255.255 224.0.0.0∼ 239.255.255.255 240.0.0.0∼ 247.255.255.255 アドレス範囲
cf. 市外局番
16/04/02
97
97
特殊なIPアドレス
Special IP addresses.
16/04/02
98
サブネット
16/04/02
99
サブネットマスク
32ビット
サブネット ホスト ネットワーク (サブ)ネット マスク 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
cf. 市外局番─市内局番─加入者番号
•  組織の外からはサブネットは見えない
•  ドット表記または「IPアドレス/(サブ)ネットマ
スク長」で表記
16/04/02
100
100
東京大学のサブネットの例
サブネット
アドレス
工学部2号館(旧館)
133.11.82.0/23
工学部3号館
133.11.64.0/22
工学部14号館
133.11.76.0/22
新領域創成科学研究科物質系専攻
157.82.242.0/23
新領域創成科学研究科先端エネルギー工学専攻 157.82.247.0/24
新領域創成科学研究科基盤情報学専攻
157.82.246.0/24
新領域創成科学研究科複雑理工学専攻
157.82.244.0/23
•  可変長サブネットマスク
16/04/02
101
CIDR
(Classless Inter Domain Routing)
•  クラスCより大きな組織に対してクラスBではなく
連続する2n個のクラスCを与える
•  トポロジ的に近いネットワークに近いアドレスを与
える
→経路情報をまとめる�
194.0.0.0
198.0.0.0
200.0.0.0
202.0.0.0
195.255.255.255
199.255.255.255
201.255.255.255
203.255.255.255
ヨーロッパ�
北米�
中南米�
アジア・太平洋�
•  プロバイダを変えるとアドレスも変わる
16/04/02
102
プライベートアドレス
•  10.0.0.0/8(クラスA×1)
•  172.16.0.0/12(クラスB×16)
•  192.168.0.0/16(クラスC×256)
16/04/02
103
NAPT (Network Address and Port
Translation)
172.20.6.1
172.20.6.2
172.20.6.3
NATルータ
157.82.246.115
送信元IP=172.20.6.1
送信元IP=157.82.240.115
①
送信元ポート=54321
送信元ポート=1234
宛先IP=172.20.6.1
宛先ポート=1234
インターネットへ
②
宛先IP=157.82.240.115
宛先ポート=54321
①  内から外に向かうパケットがあるとNATルータはポート番号を割当
②  その後外から来るパケットについてもIPアドレスとポート番号を変換
16/04/02
104
IPv6アドレスの表記法
•  原則:16ビットずつ区切って16進表記
–  2001:DB8:0:0:8:800:200C:417A
•  連続する:0:を::に省略可能(1箇所のみ)
–  2001:DB8::8:800:200C:417A
–  ::1(ループバックアドレス)�
–  ::(未指定アドレス)�
•  最後の32ビットはドット記法でも可
–  ::FFFF:129.144.52.38
16/04/02
105
IPv6アドレスの種類
prefix
Address type
Binary
IPv6 notation
Unspecified
00…0 (128 bits) ::/128
Loopback
00…1 (128 bits) ::1/128
IPv4-Mapped
:0:0:0:0:0:FFFF::/96
Multicast
11111111
Link-Local unicast 1111111010
Global Unicast
Anycast
16/04/02
FF00::/8
FE80::/10
(everything else)
106
ユニキャストアドレスの構成
•  前半64ビット:サブネットプレフィックス
•  後半64ビット:Modified EUI-64形式のイン
タフェース識別子
–  MACアドレスのuniversal/localビットを反転し
(グローバルアドレスの場合1となる)製造元
コードと製品固有番号の間に11111111
11111110 を挿入�
16/04/02
107
DNS (Domain Name System)
汎用トップレベルドメイン�
. . ."
com"
edu"
gov"
mit" stanford"
org"
国別トップレベルドメイン�
net"
icann" isoc"
jp"
kr"
uk"
us"
. . ."
ac" co" go"ne" or"
keio" u-tokyo" waseda"
icrr" issp" k" t"
aida"
16/04/02
108
DNSの問い合わせ手順
ルートDNSサーバ
②
jpドメインのDNSサーバ
③
④
⑤
ac.jpドメインのDNSサーバ
⑥
①
⑦
⑧
⑩
⑨
パソコン(DNSク
ライアント)
① 
② 
③ 
④ 
⑩ 
u-tokyo.ac.jpドメインの
DNSサーバ
加入プロバイダの
DNSサーバ
パソコンは加入しているプロバイダのDNSサーバに問い合わせを送る
プロバイダのDNSサーバはルートDNSサーバに問い合わせを送る
ルートDNSサーバはjpドメインのDNSサーバのIPアドレスを返す
プロバイダのDNSサーバはjpドメインのDNSサーバに問い合わせを送る
u-tokyo.ac.jpドメインのDNSサーバからの返答をパソコンに返す
16/04/02
109
5. ノード技術
16/04/02
110
5.1 回線交換
16/04/02
111
手動交換
16/04/02
112
Strowger Gear
16/04/02
113
上昇回転スイッチ
•  http://techchannel.att.com/play-video.cfm/
2011/7/22/AT&T-Archives-The-Step-byStep-Switch
16/04/02
114
蓄積ダイヤル交換
クロスバ→電子交換→デジタル交換
16/04/02
115
クロスバスイッチ
16/04/02
116
空間スイッチと時間スイッチ
16/04/02
117
非閉塞条件
16/04/02
118
T-S-T
16/04/02
119
5.2 パケット交換
16/04/02
120
入力バッファ
16/04/02
121
出力バッファ
16/04/02
122
共通バッファ
16/04/02
123
6. 信号方式とサービス
16/04/02
124
加入者線信号
16/04/02
125
個別線信号と共通線信号
16/04/02
126
共通線信号網
16/04/02
127
新たなサービスの実現法
•  サービスを実現するための装置をネット
ワークに接続することで実現
•  加入者線交換機のソフトウェアにより実現
•  加入者線交換機のソフトウェアに加えて端
末との間で新たな信号を定義
•  共通線信号網を用いてネットワーク中の複
数の交換機等が連携することで実現(イン
テリジェントネットワーク)
16/04/02
128
8
The CCITT determined, at Mar del Plata in 1968, that it was not practicable to specify a standardization of
the levels for the frequencies transmitted when a push-button is pressed, as these level conditions depend essentially on
national transmission plans which are not the same in all countries.
However, the sending level conditions must be such that on an international connection they do not exceed the
values specified in Recommendation Q.16 (maximum permissible value for the absolute power level of a signalling
pulse).
Dual Tone Multiple Frequency
1209
1336
1477
1633
697
770
852
941
16/04/02
129
Content Delivery Network
負荷
集中
ミラー/キャッシュ
サーバ
負荷
集中
従来のWebサーバシステム
16/04/02
オリジナル
コンテンツ
サーバ
オリジナル
コンテンツ
サーバ
ミラーリング/キャッシング
コンテンツ配信システム
130
•  参照側のアンカータグのURLを書き換える
•  クライアントプル
–  <meta http-equiv=“refresh”
content=“1;url=http://xxx.yyy.zzz”>
•  HTTPリダイレクト
–  301 Moved Permanently ステータスコード
•  動的DNS
•  IPエニキャスト
16/04/02
131
7. 媒体アクセス制御
16/04/02
132
配線形態
•  メッシュ(網状網):n(n-1)/2本
•  スター(星状網):n本+交換機
•  バス(多重アクセス):1本
16/04/02
133
媒体アクセス制御
•  あらかじめ帯域をn分割すると所要時間1/
(µ/n-λ/n)=n/(µ-λ)(もとのn倍になる)
•  コンテンション(競合)方式
ex. Ethernet
•  ポーリング方式
ex. トークンパッシング�
16/04/02
134
7.1 Ethernet
16/04/02
135
ALOHA
16/04/02
136
ALOHA
•  各地上局からランダムに衛星に向かって送
信�
–  衝突がなければACKが返る�
–  衝突した場合にはランダム時間待ってから再
試行�
→パケット発生:到着率λのポアソン到着�
(λ=λin+λretry)
–  ステーション数が多く、各ステーションには同
時に1つの送信要求しか発生しないと仮定�
16/04/02
137
ALOHAの特性�
•  パケット長一定Τの場合、あるパケットの前後Τ以
内に他のパケットが送出されると衝突�
→送信成功確率P=e-2λΤ
Collides with
the start of
the shaded
frame
t<T
Collides with
the end of
the shaded
frame
T
t
t+T
t+2T Time
Vulnerable
16/04/02
138
ALOHAの特性�
•  スループット�
S=λΤP=λΤe-2λΤ
→λΤ=0.5のとき最大値S=1/2e≒0.184
•  平均試行回数�
Σ i (1-P)i-1P=1/P=e2λΤ
16/04/02
139
Slotted ALOHA
•  衛星からのタイミング信号にあわせてパ
ケットを送出
→衝突の危険のある期間が半分になる�
→S=λΤe-λΤ
→λΤ=1のときS=1/e≒0.368
16/04/02
140
S (throughput per frame time)
ALOHAのスループット
0.40
Slotted ALOHA: S = λΤ
e- λΤ
0.30
0.20
Pure ALOHA: S = λΤ
e- 2λΤ
0.10
0
16/04/02
0.5
1.0
1.5
2.0
λΤ
(attempts per packet time)
3.0
141
CSMA
•  送信する前に他のステーションが送信中で
ないか聴取し(Carrier Sense: 搬送波検知)、
送信中でないことを確認してから送信する。�
•  送信中だったら
–  Non-persistent: 送信をやめて再送に回る。
–  1-persistent: 送信中の信号が止まるのを待っ
てただちに送信する。
–  p-persistent:送信中の信号停止後平均1/p-1の
指数分布時間待ってから再試行�
16/04/02
142
Non-persistent�
I
B
I
B
I
B
T�
τ�
O
16/04/02
t1 t2 t3 t4 t6
t5
t7
143
1-persistent�
I
B1
B2
B1
I
B1
T�
τ�
O
16/04/02
t1 t2 t3 t4 t6
t5
t7
144
衝突検出
•  送信を始めてからも他のステーションが送
信していないか確認し(Collision Detection:
CD)、送信している場合にはジャム信号を
送信した後自分の送信をやめる。�
16/04/02
145
Non-persistent with CD�
I
B
I B
I
B
T�
τ�
O
16/04/02
J�
t1 t2 t3 t4 t6
t5
t7
146
1-persistent with CD�
I
B1
T�
τ�
O
16/04/02
B2
B1
I
B1
J�
t1 t2 t3 t4 t6
t5
t7
147
CSMAの性能解析
•  理想的なCSMAシステムにおけるパケット到着率と媒体
の有効利用率の関係について考えてみよう。ここで理想
的とは各ステーション間に信号の伝搬遅延がなく、また
各ステーションは送信直前までキャリアセンスを継続し、
他のステーションからの信号が検出されたら、送信をや
める(non-persistent CSMAの場合)または、その信号が
止まるのを待ってただちに送信する(1-persistent CSMA
の場合)ものとする。また、ステーション数は十分に大きく、
再送トラフィックを含む全ステーションからの送信要求は
到着率λのポアソン到着で発生し、全てのフレームの継続
時間はTであるものとする。
16/04/02"
148"
I
B
I
B
I
Non-persistent
I
B
I
1-persistent
I
B
I
1-persistent/CD
O
16/04/02
t1 t2
t3 t4
t5
149
•  図のように、媒体に信号が送出されていない期間をI
(Idle)、媒体に信号が送出されている期間をB(Busy)と
すると、Iの平均継続時間はnon-persistent、1-persistent、
1-persistent/CDいずれの場合も(ア)である。�
•  理想的なnon-persistent CSMAの場合、2つのステーショ
ンがほぼ同時に送信しようとした場合であっても、少しで
も遅かった方が送信をやめるので、衝突は起こらない。B
の継続時間は常に(イ)であり、媒体の有効利用率SをIと
Bで表せば(ウ)、λとTで表せば(エ)となり、λT= 1のときS
=(オ)である。
•  一般に、あるステーションが送信中に他の少なくとも1つ
のステーションにおいて送信要求が発生する確率はp =
(カ)である。
16/04/02
150
•  1-persistent CSMAにおいて、Bの平均継続時間はT(1−p)
+2Tp(1−p)+3Tp2(1−p)+…で与えられるので、これをT
とpで表すと(キ)、λとTで表すと(ク)となり、ある時点にお
いて媒体に信号が送信されていない確率はP0 =(ケ)であ
る。1-persistent CSMAにおいて、衝突が起きずに送信に
成功するのは、(i)送信要求発生時点で媒体に信号が送
信されていない場合(図2のt1およびt5)か、(ii)送信要求
発生時点で送信中のフレームの継続時間中に他のス
テーションからの送信要求が発生しない場合(図のt2)の
いずれかであるので、送信成功率をP0とpで表せば(コ)、
λとTで表せば(サ)である。従って媒体の有効利用率Sをλ
とTで表せば(シ)となり、λT= 1のときのSの値はおおよそ
(ス)である。
16/04/02
151
•  一方、理想的な1-persistent CSMA/CDでは、衝突が検出
されればただちに送信が中止されるので、衝突を起こし
たフレームが媒体に送出されている時間は無視できるも
のとする。Bが継続するのは、直前のフレームが送出され
ている間に送信要求が1回だけ発生する場合であり、そ
の確率はq =(セ)である。Bの平均継続時間BはT(1−q)+
2Tq(1−q)+3Tq2(1−q)+…で与えられるので、これをTとq
で表すと(ソ)、λとTで表せば(タ)である。従って媒体の有
効利用率SをλとTで表せば(チ)となり、λT= 1のときのSの
値はおおよそ(ツ)である。
•  式の形から、同じλTに対するnon-persistent CSMAのSの
値と1-persistent CSMA/CDのSの値を比べると(テ)。
16/04/02
152
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-./0-"
!#("
123456"-./0-"
737895:;<;=57="
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0
0.5
16/04/02
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
153
$"
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0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
"
16/04/02
154
Ethernetの歴史
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
1973 Xerox PARC (3Mbps)
1978 DIX(DEC, Intel, Xerox) 10Mbps
1980 Ethernet version 1.0
1982 Ethernet version 2.0
1983∼85 IEEE 802.3, ISO 8802/3
1995 802.3u (100Mbps: Fast Ethernet)
1998 802.3z (1Gbps: Gigabit Ethernet)
16/04/02
156
マンチェスタ符号と衝突検出
50Ω
50Ω
40mA
トランシーバ�
0V
1
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
-1V
100ns
16/04/02
157
Exponential Backoff
•  衝突が検出されたときには、0∼2i-1の範
囲の乱数を発生させ、その時間だけ待って
から再度試みる
•  時間の単位:スロット時間=512ビット
–  信号がネットワーク中を往復するのに十分な
時間�
–  衝突検出のため最小パケット長もこれだけ必
要�
16/04/02
158
パケット長 < 往復時間
時間�
16/04/02
ケーブルの途中で衝突が起きて�
いるにもかかわらず、送信元で�
は検出されない�
159
パケット長 > 往復時間
時間�
16/04/02
衝突が確実に検出される�
160
CSMA/CDの動作状態
競合�
スロット�
t0
フレーム�
転送�
期間�
16/04/02
フレーム�
競合�
期間�
フレーム�
時間�
フレーム�
アイドル�
期間�
161
Ethernetの特性
•  各スロットにおいて再送確率が一定pであ
るとすると、あるスロットにおいてk個のス
テーションのいずれかが送信に成功する
確率Pは
P=kp(1-p)k-1
→p=1/kのとき最大、k→∞でP=1/e
16/04/02
162
Ethernetの特性
•  競合スロットがちょうど j スロット続く確率
は (1-P) j-1P
→平均競合回数=Σ j (1-P) j-1P=1/P
→e
•  チャネル効率=平均フレーム長÷
(平均フレーム長+平均競合時間)
16/04/02
163
Ethernetのスループット
1.0
0.9
1024 byte frames
Channel Efficiency
0.8
512 byte frames
0.7
256 byte frames
0.6
0.5
128 byte frames
0.4
0.3
64-byte frames
0.2
0.1
0
16/04/02
1
2
4
8
16
32
64
Number of stations trying to send
128
256
164
フレーム構成
96ビット�
64ビット�
搬送波検知� 1010…1011
48ビット�
宛先�
48ビット� 16 46 1500バイト�
送信元�
データ�
32ビット�
誤り検出�
プリアンブル�
≦1500: データ部の長さ(802.3形式)�
>1500: プロトコル種別(Ethernet形式)�
16/04/02
165
配線の種類(バス型)
•  10BASE-5
–  0.4インチ径50Ω同軸、500m、2.5m間隔�
•  10BASE-2
–  5mm径(RG58A/U)、185m、0.5m間隔30台�
16/04/02
166
リピータ
•  1本のケーブルでは収容しきれないとき、
双方向に増幅、波形整形を行う装置で
ケーブル間を接続する
16/04/02
167
リピータ
•  リピータを接続するトランシーバではSQEを
offにしなければならない
•  リモートリピータ(10BASE-FL)
–  0.85µm帯光ファイバ、2km
16/04/02
168
10BASE-T
•  バス型配線では能動機器は無いが、
ショート、接触不良などの検出が困難
→機器をリピータ(ハブ)に1対1で接続(スター型
配線)�
•  10BASE-T
–  2対のUTP (Unshielded Twisted Pair: シールド
無しの撚り対線)、100m
16/04/02
169
10BASE-T
+
16/04/02
170
ブリッジ
•  リピータでは配線長は長くできるが、ある
瞬間に送信可能な端末は1台だけ
→必要な時だけパケットを中継する装置�
–  トランスペアレントブリッジ�
–  ソースルーティングブリッジ�
•  スター配線 → スイッチングハブ
•  バッファリング→全2重通信が可能
16/04/02
172
ブリッジ
#4
#1 ブリッジ�
#2
#3
MACアドレス
ポート番号
00:01:02:03:04:05
#1
00:01:02:03:05:07
#2
00:12:34:01:02:03
#1
00:23:45:67:89:AB #3
16/04/02
173
トランスペアレントブリッジ
•  各ポートに到着するパケットの送信元アドレスを
見て学習
•  宛先コンピュータが到着ポートと同じポートに接
続されている場合→何もしない
•  宛先の所在のわかっているパケット
→そのポートでCSMA/CDを用いて送信
•  宛先の所在不明やマルチキャストのパケット
→到着ポート以外のすべてのポートにコピー
•  ループが存在する場合→スパニングツリー
16/04/02
174
ファストイーサネット
•  クロックを10倍に高速化
→到達距離10分の1(リピータ2段)�
•  100BASE-T4
–  カテゴリ3(16MHz)のUTPを4対、8B6T、100m
•  100BASE-TX
–  カテゴリ5(100MHz)のUTPを2対、4B5B、100m
•  100BASE-FX
–  1.3µm帯光ファイバ、2km(全2重)�
16/04/02
175
ギガビットイーサネット
•  半2重ではパケット長を512バイトに延ばすことで
衝突検出を確保
•  1000BASE-LX
•  1000BASE-SX
–  光ファイバ、50, 62.5/125µm
•  1000BASE-T
–  エンハンストカテゴリ5のUTPを4対双方向伝送�
–  8bit→4D-PAM5
•  1000BASE-TX
–  カテゴリ6(250MHz)のUTPを上り下り2対ずつ�
16/04/02
176
10ギガビットイーサネット
• 
• 
• 
• 
全2重モードのみ
LAN向け仕様「LAN PHY」: 10Gbps
WAN向け仕様「WAN PHY」: 9.2942Gbps
850nm帯MMF、1310nm帯SMF、1550nm帯SMF、
1310nm帯WWDMとの組み合わせで計7種類の
規格
•  10GBASE-T
–  Augmented カテゴリ6またはカテゴリ7(600MHz)を4対、
3200bit→256×PAM16(800Msymbol/s)、100m
–  カテゴリ6だと55m
16/04/02
177
7.2 無線LAN
16/04/02
178
無線LAN:隠れ端末問題
B
A
C
Aからの電波はCに届かないのでAがBに送信中に
Cが電波を出すとBのところで衝突が起こる�
16/04/02
179
CSMA/CA(Collision Avoidance)
B
A
C
Bが通信予約中でない時、AはBに通信時間を記
したRTS(Request To Send: 送信要求)を送る�
16/04/02
180
CSMA/CA(Collision Avoidance)
B
A
C
Bは通信時間を記したCTS(Clear To Send: 送信許
可)を返し、通信を予約する�
16/04/02
181
CSMA/CA(Collision Avoidance)
B
A
C
AがBに通信中、CはCTSに記された時間送信を控
える�
16/04/02
182
CSMA/CA(Collision Avoidance)
B
A
C
通信が終了するとBはACKを返し、通信の予約が
解ける�
16/04/02
183
802.11 MAC副層
The use of virtual channel sensing using
CSMA/CA.
16/04/02
184
802.11のフレーム間隔
16/04/02
185
802.11のバックオフアルゴリズム
•  送信しようとする端末はDIFS時間待った後、
0∼CWの乱数スロット時間さらに待ってか
らRTSを送信
•  CWの初期値: CWmin、再送のたびに2倍、
最大CWmax
•  メディアがbusyである時間帯はカウントダ
ウンを中断
16/04/02
186
IEEE 802.11
• 
• 
• 
• 
• 
• 
802.11(1997): 2.4GHz/赤外線、2Mbps
802.11b(1999): 2.4GHz、11Mbps、数十m
802.11a(1999): 5GHz、54Mbps、屋内のみ
802.11g(2003): 2.4GHz、54Mbps、屋外可
802.11aの周波数変更(2007): 一部屋外可
802.11n(2009): 130∼600Mbps、MIMO (Multiple Input Multiple Output)
16/04/02
187
802.11の時間パラメータ
802.11a
802.11b
802.11g
SIFS
PIFS
DIFS
EIFS
スロット時間
プリアンブル長
CWmin
CWmax
16/04/02
16µs
10µs
10µs
SIFS+スロット時間
PIFS+スロット時間
SIFS+ACKパケット長+DIFS
9µs
20µs
9µs
16µs
96µs
20µs
15
31
15
1023
1023
1023
189
802.11n: MIMO
(Multiple Input Multiple Output)
t1
t2
h11
h22
h12
r1
h21
r2
−1
⎛ r1 ⎞ ⎛ h11 h12 ⎞⎛ t1 ⎞ ⎛ t1 ⎞ ⎛ h11 h12 ⎞ ⎛ r1 ⎞
⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜
⎟⎟⎜⎜ ⎟⎟ ⇒ ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜
⎟⎟ ⎜⎜ ⎟⎟
⎝ r2 ⎠ ⎝ h21 h22 ⎠⎝ t 2 ⎠ ⎝ t 2 ⎠ ⎝ h21 h22 ⎠ ⎝ r2 ⎠
16/04/02
190
802.11のデータフレーム
16/04/02
191
フラグメントバースト
16/04/02
192
802.11eのAccess Category
16/04/02
193
端末のアクセスモデル
16/04/02
194
802.11eのフレーム間隔
16/04/02
195
7.3 コンテンション以外のアクセス制御
方式
16/04/02
196
IEEE802.4 トークンバス
•  General Motorsが中心となってファクトリー
オートメーション用に開発
•  4段階の優先度
•  75Ω同軸ケーブル、1, 5, 10Mbps
"
Bytes
1
" 1"
1
2 or 6
"
"
Source"
address"
2 or 6
"
Destination
address
"
"
"
Frame control
Start delimiter
Preamble
"
16/04/02
"
0-8182
"
Data
4
"
1
"
"
Checksum
"
End
delimiter
197
"
IEEE802.4 トークンバス
フレーム制御フィールド
名前
意味
00000000
Claim_Token
リング初期化の際のトークン要求
00000001
Solicit_successor_1
局をリングに追加
00000010
Solicit_successor_2
局をリングに追加
00000011
Who_follows
トークンが紛失したときの回復
00000100
Resolve_contention
複数の局がリングに入ろうとしたときに
使われる
00001000
Token
トークンの受け渡し
00001100
Set_successor
局をリングから削除
16/04/02
198
IEEE802.4 トークンバス
•  各ステーションは自分の「前」と「後」のス
テーションのアドレスを保持
•  最初に電源の入ったステーションは
Claim_tokenによりトークンを獲得
•  トークンを保持しているステーションは一定
時間データを送信することが可
•  トークンを保持しているステーションは定期
的にSolicit_successorを送出
16/04/02
199
IEEE802.4 トークンバス
•  トークンを渡した時は次のステーションが
応答することを確認
•  次のステーションが応答しないときは再度
試みた後Who_followsを送出
•  次の次のステーションはSet_successorで応
答
•  離脱する際は自分でSet_successorを送出
16/04/02
200
FDDI
(Fiber Distributed Data Interface)
•  デュアルリング
•  1.3µm帯62.5/125µm光ファイバ、ノード間
2km
16/04/02
201
フレーム構成
•  4B5B符号化 → データに現れないパター
ンを制御信号に使用
•  MSB First(アドレスだけはLSBから)
•  最大長4500バイト
64ビット�
8 8 48ビット�
48ビット�
宛先�
送信元�
プリアンブル�
スタート�
デリミタ�
16/04/02
フレーム�
コントロール�
32ビット� 4 12
データ�
誤り検出�
エンド�
デリミタ�
フレーム�
ステータス�
202
トークンパッシング
•  トークン: 送信権を表す特殊なパケット
–  トークンを獲得したステーションはトークン保持時間
(=トークン周回目標時間 ー トークン周回時間)の間
送信できる�
•  データを受け取ったステーションはフレームス
テータスを設定する
–  E: エラー�
–  A: 自分宛であることを認識�
–  C: 受信確認�
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トークンパッシング(続き)
•  データを送り終わったらトークンを送出
(アーリーリリース)
•  送信データが1周して戻ってきたら取り除く
•  同期伝送: あらかじめ予約した時間だけ送
信権を得る(リアルタイムデータ用)
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IEEE 802.6 DQDB
(Distributed Queue Dual Bus)
•  数十kmのケーブル長に対応(MAN)
•  固定長スロット(ATM互換)
•  Request Counter
–  Requestが通るとカウントアップ
–  空きスロットが通るとカウントダウン
•  Countdown Counter
–  自局が送信しようとしたときのRequest Counter
の値をコピー
–  0になったら次の空きスロットを使用可�
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205
Head end
A bus
A
B
C
D
E
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
Head
end
B bus
(a)
A
B
C
D
RC = 1
CD = 0
RC = 1
CD = 0
RC = 1
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
C
D
E
RC = 1
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
REQ
Pkt
E
(b)
A
B
RC = 2
CD = 0
RC = 0
CD = 1
Pkt
REQ
(c)
Data
A
B
RC = 1
CD = 0
RC = 0
CD = 0
Pkt
C
D
E
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
(d)
Data
A
B
C
D
E
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
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(e)
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