データ通信と伝送時間、媒体アクセス制御

要点と定義

ビット誤り率は、伝送した全ビット数に対する誤りビット数の割合である。伝送速度をRビット/秒、伝送時間をt秒、誤りビット数をeとすると、ビット誤り率はe/(R×t)で求める。 伝送時間は、送信データ量を実効伝送速度で割った値である。伝送効率を考慮する場合、実効伝送速度は回線速度に伝送効率を掛けて求める。ターンアラウンドタイムは、端末が送信を始めてから応答データを受信し終わるまでの時間で、条件に応じて上り・下りの伝送時間とホストの処理時間を含む。 CSMA/CDは、媒体の使用状況を確認して送信し、衝突を検出したときに再送するメディアアクセス制御方式である。ブロードキャストは、同一セグメント内の全ノードを宛先とする伝送形態である。

適用条件と例

データ量をビット単位にそろえ、実効速度で割ると伝送時間を求められる。実効速度は、回線速度に伝送効率を掛けて見積もる。例えば、100 Mビット/秒で伝送効率が50%なら実効速度は50 Mビット/秒となる。1,000件の1,000バイトのデータは8,000,000ビットなので、伝送時間は0.16秒である。 複数回線の所要時間を比べるときは、回線ごとの伝送時間に加え、共通の処理時間や各パケットの間隔があるかを分けて考える。同じデータ長なら、回線速度が10分の1の回線での伝送時間は10倍になる。 CSMA/CDでは媒体の使用状況を確認して送信し、送信中に衝突を検出した場合は送信を中断し、ランダムな時間の後に再送する。ブロードキャストは同一セグメント内の全ノードを宛先とする通信であり、送信元は一度送信する。

ビット誤り率は誤りビット数を総伝送ビット数で割って求める。30 Mビット/秒で100秒間送信した総量は3×10⁹ビットであり、誤りが1ビットなら比率は約3.33×10⁻¹⁰となる。

CSMA/CDでは各ステーションが媒体の使用状況を確認して送信し、送信中に衝突を検出すると送信を中断してランダム時間待機した後に再送する。時間枠による分割やトークンの受渡しとは異なる方式である。

同じデータ長を送る場合、伝送時間は回線速度に反比例する。回線速度が10倍異なり、処理時間が共通なら、ターンアラウンドタイムの差から片道時間を求められる。Aの片道時間をt、共通処理時間をPとすると、条件は2t+P=100、20t+P=820であり、差を取ってt=40ミリ秒となる。

ブロードキャストフレームは同一セグメント内の全ノードを宛先とするため、送信元が一度送信したフレームをセグメント内の各ノードが受信する。選択された複数ノード宛ての通信とは宛先範囲が異なる。

伝送時間はデータ量を実効速度で割って求める。1,000バイトのデータを1,000件送ると8,000,000ビットであり、100 Mビット/秒の50%に当たる実効速度50 Mビット/秒では所要時間は0.16秒となる。

1,250バイトは10,000ビットである。このパケットの送信時間は100 Mビット/秒では0.1ミリ秒、1 Gビット/秒では0.01ミリ秒となる。各パケットに共通する1ミリ秒の送信間隔は両方に等しく加わるため差から相殺され、N個での差は0.09Nミリ秒となる。