パルス伝送距離の謎 - EIA-422

ケーブルによるパルス伝送では、距離が長くなるに従って速い伝送が困難になりま すが、例えば、「RS-422-A」の「APPENDIX」には、下記のようなグラフを「保守的 な選択のためのガイド」(coservative guide) として利用するように勧めています。

そして、この規格では、この図の根拠が経験的 (based upon empirical data) な もので、100 Ohm の抵抗で終端した銅導体の電話線 (24AWG, 52.5pF/m) を使った 実験データを元に、

a. パルスの立ち上がりと立ち下がりの時間が、パルス幅の 1/2 以下
b. 信号から負荷までの電圧降下が 6dB 以下。

この基準そのものは、「立ち上がりと立ち下がりの遅さは、なんとかパルスに追従 できればよいだろう」ということで、パルス幅の 1/2 まで許すことにして、「電 圧降下は 1/2 まではよかろう」という、これまた電気工学伝統の割り切りになっ ています。日本の最高裁判所では、選挙権の限界などで、もっと差別しても平等と 見なすという判例を作っていますが、工学には「１：２より開いたら同じとはみな さない」という伝統があって、法律家以外なら妥当な判断と考えて良いでしょう。

さて、上のグラフの理論的根拠ですが、90kbps 以下の伝送速度で、ケーブル長の 限界が、約 1.2Km 「一定」になっている原因が、ケーブルの直流抵抗にあること は容易に予想できると思います。この直線は「直流まで続いている」のですから！

以下、この点を計算で確かめてみましょう。まず、24 AWG の銅導体の直流抵抗は 0.0842Ohm/m ですから、往復だと、この２倍になります。一方、送信機のインピー ダンスと受信機のインピーダンスが、それぞれ 100Ohm ですから、受信機の入力電 圧が直流で 1/2 に低下するのは、ケーブルの直流抵抗が 200Ohm になったときで すが、この点をケーブル長さの限界とすることにしたのですから、

  ケーブルの長さの限界 = 200/(0.0842*2) = 1200 m		(1)

問題は、90kbps 以上の直線ですが、こちらは基準 (a) によるもので、ケーブルが 長くなるに従って、パルス波形の立ち上がりと立ち下がりが遅くなるため、速い伝 送ができなくなることを意味し、いろいろな長さのケーブルといろいろな伝送速度 で実験したら、こうなったというわけです。

しかし、実験的なデータとしては、

  ケーブル長の限界 = 1.2e8 / s (m)				(2)

  ここに、s = 伝送速度 (bit/s)

さらに、実験的データの欠点は、一般性のないことで、例えば、この規格にしても、 24 AWG の電話線という特定の１品種のデータを示しているだけで、

1) 他のサイズだとどうなるのか
2) 他の構造だとどうなるのか

果たして、(2) のような関係が、実験的経験的にしか説明のつかないもので、 「EIA-422-A」の作者や、これを引用したり孫引きした多くの著者のように理論的 根拠の追求をあきらめて、居心地の悪い「経験的」な世界に仮住まいするしかない のでしょうか。

これが今回の問題ですが、このあたりの記述を入れる良心が日本の規格にはない、 アメリカの規格の良いところです。日本の規格は、いかにも官僚国家らしい、天下 り主義、暗記主義になっていて、あまり役にたちません。

(注) 同様の実験データは、「EIA-423-A」等の規格とか、書籍ですと、例えば、

ジョン E. マクナマラ,-「コンピュータ・データ通信技術」
	(ＣＱ出版者)

  宮崎誠一,-「データ通信技術セミナー」
	(ＣＱ出版) ISBN4-7898-3020-9

平林 浩一

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