「データ通信とネットワーク」を理解する・・・ 大学での「情 … ·...
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情報処理工学：
第8章 データ通信とネットワーク第8章 デ タ通信とネットワ ク
8.1 ~ 8.3.3
講義範囲講義範囲
1 8 1 デ タ通信の変遷とその守備範囲1. 8.1 データ通信の変遷とその守備範囲
2. 8.2 情報理論
3. 8.3 通信の種類と機能1. 8.3.3 ディジタル同期方式1. 8.3.3 ディジタル同期方式
2. 8.3.44 8 44. 8.45. 8.5
8 31. 8.5.36. 8.67. 8.78 8 88. 8.82013/12/4 2
「データ通信とネットワーク」を理解する・・・「データ通信とネットワーク」を理解する・・・
医療関係のデ タ通信（情報通信）にはどの医療関係のデータ通信（情報通信）にはどのようなものがあるか？
「第 章 医療情報シ ム を見 みよう「第１２章 医療情報システム」を見てみよう
・・・その前に私たちが大学で「お世話」になる情報通信 デ タとは通信、データとは・・・
2013/12/4 3
大学での「情報通信」大学での「情報通信」
教育教育
学生情報（単位取得状況、成績、学費、等々）情 、 、 費、
出席管理、成績管理
授業用DB 休講などの出講管理授業用DB、休講などの出講管理
研究
研究機材購入管理
出張管理出張管理
外部（産業、官公庁、他）
共同研究の契約管理
特許出願事務特許出願事務
2013/12/4 4
病院関係での「情報通信」病院関係での「情報通信」
病院内病院内
勤務者（医師、看護師、技師）勤 、 護 、技
勤務時間管理
所在（院内の所在）情報管理所在（院内の所在）情報管理
患者
病状病状
必要経費の支払い
資材
医療機器の管理（所在、校正）医療機器 管 （所在、校 ）
医薬品の在庫管理
2013/12/4 5 2013/12/4 6http://www.tsmed.co.jp/tsmed/happy/index.htm
電子カルテ/オーダシステム HAPPY ACTIS電子カルテ/オーダシステム HAPPY ACTIS
HAPPY ACTISは大中規模病院様向けの電子カルテ/オ ダシステHAPPY ACTISは大中規模病院様向けの電子カルテ/オーダシステムです。
HAPPY ACTISは最新テクノロジーにより、空間や時間を超えて患者HAPPY ACTISは最新テクノロジ により、空間や時間を超えて患者さんの病状を俯瞰でき、治療計画の作成や指示を可能とする新しい診療プラットフォームを搭載し安心・安全な医療を提供するとともに効率のよ 病院 経営を支援します率のよい病院 経営を支援します。
2013/12/4 7
電子カルテ画面例
https://www3.toshiba.co.jp/tmd/products/clinic/trinity_wide/index.html
電子カルテ画面例
2013/12/4 8
http://www.tsmed.co.jp/tsmed/happy/actis.htm
2013/12/4 9
第１２章４節 ICT活用による進化 p204第１２章４節 ICT活用による進化 p204
1 センサ 技術およびデ タ解析技術1. センサー技術およびデータ解析技術
心電図計の小型化
心電図波形異常検出、通知機能の追加
患者モニタの進化患者モニタの進化
心電図波形
脈拍
呼吸数
動脈血酸素飽和度（血中酸素飽和度；SpO2)
2013/12/4 10
第１２章４節 ICT活用による進化第１２章４節 ICT活用による進化
2 無線通信技術2. 無線通信技術420-450MHｚ Un-Licensed Bandの使用
無線LANの活用IEEE802.11系列
Bluetooth病院内ではほぼ安心して使用可能病院内ではほぼ安心して使用可能
3. ナースコールシステムへの無線通信適用PHSの使用PHSの使用
PHS/PDAをHIS(Hospital Info. System) 端末として使用端末として使用
安全な使用が進みつつある
2013/12/4 11
第１２章４節 ICT活用による進化第１２章４節 ICT活用による進化
4 ICタグ(RF ID)4. ICタグ(RF-ID)タグの存在、蓄積データ蓄積データを送信、蓄積蓄積
バーコードに代わるものとして注目
入院患者に対する点滴内容の確認入院患者に対する点滴内容の確認
輸血時の患者/薬品の確認
無線LAN/GPSとの組合せで位置情報位置情報の取得無線LAN/GPSとの組合せで位置情報位置情報の取得
患者/医療機器の所在確認、等
2013/12/4 12
ここまで見てくると・・・ここまで見てくると・・・
第8章第8章
生体情報
データの共有デ タの共有
処理データ蓄積データ
2013/12/4 13
処 デ タ
第８章で学ぶ事柄第８章で学ぶ事柄
データ
通信
通信ネットワー
ク
通信ネットワーク
通信プロトコル
伝送路 通信方式ネットワーク構成
イーサネット
無線 有線
構
NWトポロOSI無線 有線
トポジー
OSI
2013/12/4 14
通信の変遷通信の変遷
1869 東京 横浜で電報の取り扱い開始1869 東京・横浜で電報の取り扱い開始
以後、電信から電話へ
アナログからディジタルへ
有線・無線通信の発展有線・無線通信の発展
2013/12/4 15
固定無線通信における主な出来事固定無線通信における主な出来事
2013/12/4 16
衛星通信利用における主な出来事衛星通信利用における主な出来事
2013/12/4 17
有線通信における主な出来事有線通信における主な出来事
2013/12/4 18
携帯電話の主な出来事（DoCoMoを例に）携帯電話の主な出来事（DoCoMoを例に）
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1 基本デ タ1. 基本データ
1. 人口 128百万人（H23）2. 世帯数 51.8百万世帯（H22）3 人口ピラミッド H22現在3. 人口ピラミッド H22現在
2013/12/4 20
2013/12/4 21 2013/12/4 22
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2013/12/4 23★
我が国の携帯電話加入者数の推移我が国の携帯電話加入者数の推移
2013/12/4 24
我が国の携帯電話加入者数の推移我が国の携帯電話加入者数の推移
2013/12/4 25
我が国の携帯電話加入者数の推移我が国の携帯電話加入者数の推移
2013/12/4 26
2013/12/4 27
IEEE 802 11系列IEEE 802.11系列
規格 最高速度 周波数帯 高速化技術 策定年
802 11 2Mbps 2 4GHz N/A 1997802.11 2Mbps 2.4GHz N/A 1997
802.11a 54Mbps 5.2GHz OFDM 1999.10
802.11b 11Mbps 2.4GHz DS-SS-CCK 1999.10
802.11g 54Mbps 2.4GHz OFDM 2003.6
802.11n 600/300Mbps 2.4/5GHz MIMO 2009.9
802.11ac 0.29-6.9Gbps 5.2/5.5GHz OFDM 2013.12(予)p / ( )
802.11ad 4.6-6.8Gbps 57-66GHz OFDM 2013.1
2013/12/4 28
我が国のインターネット加入者数の推移我が国のインターネット加入者数の推移
2013/12/4 29
我が国のインターネット加入者数の推移我が国のインターネット加入者数の推移
12 000
10,000
12,000
8,000
,
6,000
4,000
2,000
0
2013/12/4 30
我が国のブロードバンド契約者数の推移我が国のブロードバンド契約者数の推移
2013/12/4 31 2013/12/4 32
2013/12/4 33
8 1 通信の変遷 – まとめ1 -8.1 通信の変遷 – まとめ1 -
通信の黎明期通信の黎明期有線電話 電信（有線）時代は『電線』として利用電話、電信（有線）時代は『電線』として利用
無線クスウ ル/ ルツ/ ル などの先駆者マクスウェル/ヘルツ/マルコニーなどの先駆者
「タイタニック号のSOS」 ⇒ 『移動体（船舶）』通信でスタート
いずれも信号は「アナログ（連続）信号」
伝送容量（通信回線数）を増加させるため、「大容量化」の時代が始まる。量化」の時代が始まる。
TV番組の全国配信（マイクロ波中継網）
まだ 「アナログ信号」まだ、「アナログ信号」
2013/12/4 34
8 1 通信の変遷 – まとめ2 -8.1 通信の変遷 – まとめ2 -
通信内容の変化通信内容の変化音声、TV から ディジタルデータ へ
通信網 「高速化 「大容量化 期待通信網への「高速化」「大容量化」の期待
「通信のデ ジタル化 が進展「通信のディジタル化」が進展
有線 ブ バ有線：同軸ケーブルから光ファイバへ
Gbitクラスの伝送を各家庭へ提供(FTTH)光ファイバの低損失特性から長距離伝送路に利用
無線：固定無線から携帯（スマホ）・無線LANへ無線 固定無線から携帯（ス ホ） 無線
ケーブル接続の煩雑さからの開放
携行可能な情報端末の利便性提供携行可能な情報端末の利便性提供
2013/12/4 35
8 2 情報理論8.2 情報理論
シ ノン トレ の定理シャノン・ハートレーの定理
10
)
1
bit
/se
c/H
zC
/W
(b
0.1-10 0 10 20 30 40
S/N(dB)
ハートレーの法則ハ トレ の法則
2013/12/4 36
各種変調方式の周波数利用効率各種変調方式の周波数利用効率
37
斎藤洋一「新しい変調方式を求めて-256QAMの後は－」
電子情報通信学会誌 Vol.72, No.1, pp97-106, 1989
ここから具体的な話になりますここから具体的な話になります
単位単位
bit/sec (bps) :情報の速度。ビット毎秒/ ( p ) 情 度
Hz : 周波数の単位。１秒間の繰り返し数
2013/12/4 38
8 3 有線通信8.3 有線通信
8 3 1 伝送媒体8.3.1 伝送媒体
メタリックケーブル（Cuケーブル）
UTP と STP (LAN－CBL)周波数周波数(DC~数100MHz)周波数周波数(DC~数100MHz)用途用途：加入者電話/LANCBL
同軸CBL同軸CBL周波数周波数(数100MHz～数GHz)用途用途：大規模LAN、WAN
光ファイバ光 ァ
周波数周波数（電気信号は直接は通らない）
用途用途：長距離伝送用途用途：長距離伝送
2013/12/4 39
ツイストペアケーブル:LANコネクタRJ 45ツイストペアケ ブル:LANコネクタRJ-45
カテゴリ 1/2/3/4/5カテゴリー 1/2/3/4/5
8P8C モジュラプラグのピン配置
2013/12/4 40
同軸ケーブル同軸ケ ブル
2013/12/4 41
光ファイバ光ファイバ
2013/12/4 42http://www.optigate.jp/basic/index.html
2013/12/4 43http://www.optigate.jp/basic/index.html
光ファイバ光ファイバ
2013/12/4 44
8 3 有線通信8.3 有線通信
8 3 2 アナログ伝送/ディジタル伝送8.3.2 アナログ伝送/ディジタル伝送アナログ伝送
「電信」から歴史は始まった「電信」から歴史は始まったモールス信号から音声信号へ
銅線が電気信号を伝えた銅線が電気信号を伝えた
「そのまま電気信号を伝送」⇒数十Hz~4kHzが「通る」
世の中は「アナログからディジタルへ」中 」ディジタル信号を「銅線」に載せなければならない
ディジタル信号をアナログ信号に「重畳」させる
これには変復調器（MOD：DEM ⇒ MODEM）が必要
基幹伝送網交換機で構成
「銅線」を接続してやった
2013/12/4 45
8 3 有線通信8.3 有線通信
8 3 2 アナログ伝送/ディジタル伝送8.3.2 アナログ伝送/ディジタル伝送ディジタル伝送
アナログ網の上で実現⇒ディジタル網を構築アナログ網の上で実現⇒ディジタル網を構築ISDNと言うものがありました・・・
同期方式(STM)同期方式(STM)キャラクタ同期（SYN同期）：0110 1000フラグ同期：0111 1110
非同期方式(ATM)
網：興味深い！電話番号の決め方を知っていますか？
通信の質：S/N (シャノン・ハートレーの式)通信の質：S/N (シャノン ハ トレ の式)2013/12/4 46