フレーム同期
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用語解説
受信側が連続する信号又はビット列の中から、データリンク層などの一つのフレームが始まる位置と終わる位置を正しく識別することです。プリアンブル、同期文字、フラグ、固定長又は長さ情報など、通信方式ごとに異なる境界検出方法を使います。
■ 試験で押さえるポイント
ビット同期は受信ビットを判定するクロック位相を合わせ、キャラクタ同期はビットを文字単位へ区切り、フレーム同期は複数文字・ビットからフレーム境界を見つけます。対象とする単位が異なり、下位の同期が成立した上で上位の境界を検出します。
フラグ同期ではHDLC等の特定ビット列を開始・終了境界として使い、ビットスタッフィングでデータ中の同一パターンを透過化します。キャラクタ同期ではSYN等の制御文字を使い、データ中の制御文字を区別する透過化が必要です。
固定長方式は一定数ごとに区切り、長さフィールド方式はヘッダに示された長さから末尾を求めます。長さ情報が誤ると後続フレームまで境界を見失うため、同期パターンや誤り検出による再同期を組み合わせます。
Ethernetでは7オクテットのプリアンブルで受信クロックを安定させ、続く1オクテットのSFD（Start Frame Delimiter）でMACフレームの開始を示します。プリアンブルとSFDはMACフレーム本体の宛先MACアドレスより前に送られます。
EthernetはHDLCのような終了フラグをMACフレーム末尾に置きません。ヘッダの長さ／種別、物理層の信号終了、規定されたフレーム構造及びFCSなどによって末尾と正当性を扱います。
雑音やビット欠落で同期を失うと、受信側は誤った位置をヘッダとして解釈し得ます。十分に識別しやすい同期パターン、FCS、妥当な長さ検査及び次の同期点からの再同期によって誤受信の波及を抑えます。
■ 過去問での着眼点
フレーム同期はフレームの開始・終了を識別する処理であり、ビット判定用クロックを合わせるビット同期とは対象の単位が異なります。方式ごとに境界の示し方を確認します。EthernetはプリアンブルとSFDで開始を示し、HDLCはフラグとスタッフィングを使います。Ethernetの開始はプリアンブル7オクテットとSFD 1オクテットであり、HDLC型の終了フラグを付けるわけではありません。
例: Ethernet受信機は交互ビットが続くプリアンブルでクロックを合わせ、SFDの末尾パターンを検出した直後から宛先MACアドレスを読みます。FCSが一致しなければ、その境界で受信したフレームに誤りがあるとして破棄します。