33 関係: 変調方式、差動符号化、平衡接続、伝送、伝送線路、位相、マンチェスタ符号、ハミング符号、ハードディスクドライブ、バーコード、プリアンブル、テープドライブ、デジタル信号、ベースバンド、クロック・データ・リカバリ、コンパクトディスク、光子、光ディスク、符号、符号理論、物理層、DVD、電子媒体、電圧、電流、ITFコード、Modified Frequency Modulation、Non-return-to-zero、Return-to-zero、Run Length Limited encoding、波形、4B5B符号化、8b/10b。
変調方式
変調方式(へんちょうほうしき)の記事では、電気通信などにおいて「搬送」と呼ばれる通信方式、すなわち、搬送波を媒体としてその振幅や周波数や位相などを変動させる(変調する)ことによる方式における、各種の方式について解説する。 歴史的に先に現れた有線の電信や電話では、当初は、信号電力の断続や、音波をそのまま電気信号としたものを通信していた。 それに対し無線通信では、「搬送波」と呼ばれる基本信号(素朴には正弦波であることを理想とする)の電波を発生し、それを変調することにより「情報を乗せる」必要がある。これは20世紀の始め頃、三極管に始まる各種の増幅作用を持つ真空管の発明により始まった、エレクトロニクスにより実用的に可能になったものである。有線においても同じ頃に、多重化による設備(電話ケーブル)の有効利用などを目的とし、無線と同様にして搬送波を変調する方式の通信が始まった。現代の、媒体として光ケーブルを用いる光通信でも、搬送波が電気信号でなく光になる以外は同様である。 通信以外にも、磁気記録などのような物理メディアの特性が非線形な場合などにも、高周波の変調によって記録する、といった手法は使われる。例えばビデオテープでは5MHz前後のキャリアに周波数変調でNTSCを記録している。 以上のような伝送方式に対して、音声などを原信号のまま(ベースバンドで)伝送する方法をベースバンド伝送と呼んでいる。 またベースバンド伝送の一種として、ディジタル通信では、0と1の列を、どのようなLとHの列による電気信号とするか、という方式が目的などに応じて各種あり、それらを伝送路符号(line code)という。さらにそれをディジタル変調に乗せることもある。.
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差動符号化
差動符号化(さどうふごうか)は、デジタル通信における符号化方式である。.
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平衡接続
平衡接続(へいこうせつぞく、balanced line)とは、音響・有線通信回線で、等長、等間隔の2本の電線を利用して電気信号を送る方法で、1本の線に元の信号を、もう1本の線に位相を反転させた(逆位相の)信号を送る(信号が平衡関係にある状態)こと。 差動信号 (differential signaling) ともいう。 2本の電線はどちらも接地されない。耐ノイズ性能が高い伝送方式である。.
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伝送
伝送(でんそう)とは形を変えて一ヶ所から別の場所に移動することを表し、主に工学分野で使われる言葉である。一方、英語では伝送と転送(てんそう)を区別せずトランスミット(transmit)やトランスミッション(transmission)と言う場合が多い。.
伝送線路
伝送線路(でんそうせんろ、transmission line)は、電力信号をある地点から別の地点へ送信するための配線のことである。伝送路と同義であるが、伝送路、伝送線路の語は、日本語で広い意味で利用される(参照: 伝送路)。ここでは、その中で電信方程式に関連し、電子回路などで使用される、高周波信号を伝送するための配線に関する内容に関して述べる。なお、高周波信号を通す伝送線路は導波路(どうはろ、waveguide)とも呼ばれる。 一般に、ここで述べる伝送線路を構成するものとして、配線、同軸ケーブル、スタブ、光ファイバー、電力線、導波管などがある。.
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位相
位相(いそう、)は、波動などの周期的な現象において、ひとつの周期中の位置を示す無次元量で、通常は角度(単位は「度」または「ラジアン」)で表される。 たとえば、時間領域における正弦波を とすると、(ωt + &alpha) のことを位相と言う。特に t.
マンチェスタ符号
マンチェスタ符号(マンチェスタふごう、Manchester coding)とは伝送路符号の一種である。磁気記録方式においては位相符号化(いそうふごうか、phase encoding、PE方式)とも言う。 マンチェスタ符号において、各データビットの符号化は「高→低」「低→高」のいずれかである。従って、同じレベルが連続することはないのでがなく、信号自体にクロックが含まれている()。これは、あるいは容量結合であり、符号化データからクロック信号を復元できることを意味する。その結果、マンチェスタ符号を使用した電気接続は、簡単な1対1であるを使用して簡単にされる。.
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ハミング符号
ハミング符号(ハミングふごう、Hamming code)とはデータの誤りを検出・訂正できる線型誤り訂正符号のひとつ。.
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ハードディスクドライブ
AT互換機用内蔵3.5インチHDD(シーゲイト・テクノロジー製) ハードディスクドライブ(hard disk drive, HDD)とは、磁性体を塗布した円盤を高速回転し、磁気ヘッドを移動することで、情報を記録し読み出す補助記憶装置の一種である。.
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バーコード
バーコード(一次元)下段に書かれた文字が記載されている バーコードスキャナ QRコード(二次元コード)より多くの文字を記載できる MaxiCode トイザらス店内「プライスチェッカー」 バーコード(barcode)は、縞模様状の線の太さによって数値や文字を表す識別子。数字、文字、記号などの情報を一定の規則に従い一次元のコードに変換し、レジスターなどの機械が読み取りやすいデジタル情報として入出力できるようにしている。 バーコードは横方向にのみ意味があり、表すデータも数列や文字列でどちらも一次元だが、ドットを縦横に配列し多くの情報を表す、二次元コードも普及してきた。代表的なものにデンソーウェーブのQRコードがある。 バーコードをラベルに印刷するプリンターを「バーコードラベルプリンター」といい、バーコードを読み取るスキャナを「バーコードリーダー」又は「バーコードスキャナ」という。.
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プリアンブル
プリアンブル(preamble)とは、ディジタル・データをシリアル(直列)に伝送する場合に,データの始まりに付加する区切り用の特殊ビット列(同期符号)。データの終わりに付加する区切りビット列はポストアンブル(postamble)と呼ぶ。 デジタル通信の分野で、受信側に「これからデータが送られてくる」ことを知らせるためにデータ本体に先立って送信される、決まったパターンのビット列のことをプリアンブルという。通信規格などで規定された常に変わらない特定のビット列で、受信側では回線を監視中にこのパターンを受信するとデータを受け取る準備を開始する。 コンピュータネットワークにおいてデータリンクをする際、データ本体の前に送られるビット列(1、0で構成されるデータ列)。データ本体の開始部分を定義し、通信の同期をとる役割をもつ。 磁気テープなどに情報を記録する際に、各ブロックの先頭に記録される2進文字列で、順方向読取り時に同期をとるために用いる。 また、目的プログラムの最初の部分に付加される情報で、そのプログラムの実行に必要な記憶容量、入出力装置の種類と数などを記録したものをさすこともある。 他のデータ局との同期確立を目的として、データ局からフレームに先行して伝送される特定のビットパターン。 プロトコルによっては、プリアンブルがフレームの一部となることがある。磁気媒体において、各ブロックの先頭に記録する、同期を目的とする2進数字の列。 プリアンブルは PLCP (Physical Layer Convergence Protocol/Procedure: 物理レイヤー集中プロトコル/プロシージャ) フレームにおける PDU (Protocol Data Unit: プロトコル・データ・ユニット) の最初の部分を構成している。データパケットの残りの部分であるヘッダーには、変調スキーム、転送レートおよび全データフレームの転送にかかる時間を指定する情報が含まれる。.
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テープドライブ
LTO Ultrium規格のテープドライブ(写真右) テープドライブとはテープメディアにデータの記録再生を行う外部記憶装置である。ここではデータ/コンピュータ用のドライブについて述べる。.
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デジタル信号
デジタル信号(Digital signal)は、離散信号の量子化されたもの、あるいはデジタルシステムでの信号の波形を指す。.
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ベースバンド
ベースバンド(baseband)は、伝送工学において、情報そのものを含む信号の帯域である。搬送波を利用する、各種の無線方式をはじめとする電気通信が一般化した現在では、そのような帯域の電気信号そのものも指す。 アナログの電気通信または媒体への記録においては、物理現象が最初に電気信号に変換されたときの電気信号の帯域、または変調を経た後、復調されて再び元の物理現象に変換される前の最後の電気信号の帯域である。 ディジタルの電気通信または媒体への記録(伝送路符号化を参照)においては、アナログ信号がディジタル信号に変換されたときの電気信号の帯域、または変調を経た後、復調されて再びアナログ信号に変換される前の最後のデジタル信号の帯域である。 変復調をするシステムでは、アナログ・ディジタルいずれの場合においても、変調前の信号および復調後の信号をベースバンド信号と言い、ベースバンド信号を扱う回路をベースバンド回路と言う。他にも、ベースバンド部(BB部)、ベースバンドモジュール(BBモジュール)、ベースバンドユニット(BBユニット)、ベースバンドIC(BBIC)、ベースバンド担当(ベースバンド部を担当する設計者)という風にも使われる。無線機ではRFの対義語として使われることもある。 古典的な(19世紀の)電話などのように、ベースバンドの信号をそのまま伝送する方式をベースバンド伝送という。.
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クロック・データ・リカバリ
ック・データ・リカバリ (Clock Data Recovery、CDR) は、デジタル通信において、データにクロックが重畳されている伝送路上の信号を受信し、クロックとデータを分離する機能である。デジタル信号受信における3R機能(波形整形-reshaping、タイミング再生-retiming、識別再生-regenerating)の一つである。 デジタル信号を送受信するには、受信側で各データビットを正しいタイミングで判定する必要がある。そのため、データを送信する伝送路と並列して、タイミング情報(クロック)を送信する伝送路を設けることが多い。 ところが、磁気ディスクや光ディスク等の読み取りヘッドからの信号、あるいは、最近の高速シリアル伝送等では、クロックを別にもうけることなく、データ信号にタイミング情報を重畳して送信している。無線通信では、安定した送信クロックに同期したNRZ信号で送信している。受信側では、データ信号のエッジ(信号遷移)を検出し、内部のリファレンスクロックの位相を調整することで、タイミング情報(クロック)を再生する。このプロセスを、一般に、クロック・データ・リカバリ、クロック再生、クロック抽出、タイミング再生、タイミング抽出、retimingなどと呼んでいる。 クロック再生を正しく行うためには、データ信号にエッジが高頻度で出現する必要がある。さもなければ、受信側の内部リファレンスクロックのドリフトによって同期が外れてしまう。CDRが正しくクロックを再生するために必要な、データ列に出現する連続した同じビットパターンの最大長をmaximum consecutive identical digits (CID) specificationと呼ぶ。 データ信号に、十分なエッジが現れることを保証するため、マンチェスター符号、8b/10b符号、64b/66b符号、Run Length Limited encoding(RLL)、Eight to Fourteen Modulation(EFM)といった符号化をほどこすことが多い。無線通信の場合は、占有帯域幅が厳しく制限されるため、情報帯域よりも帯域幅が広がるこれらの符号化は一部を除いておこなわれず、一般的にはスクランブラを通すことで、データ信号に十分なエッジが現れることを保証する。その場合、同期が確立するのにかなりの時間を要するため、送信開始時にプリアンブルを挿入する。.
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コンパクトディスク
ンパクトディスク(、CD(シーディー))とはデジタル情報を記録するためのメディアである。光ディスク規格の一つでレコードに代わり音楽を記録するため、ソニーとフィリップスが共同開発した。現在ではコンピュータ用のデータなど、派生規格の普及により音楽以外のデジタル情報収録(画像や動画など)にも用いられる。音楽CDについてはCD-DAも参照。.
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光子
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光ディスク
光ディスク(ひかりディスク)とは光学ドライブ装置を使い、光(半導体レーザー)の反射により情報を読み書きする情報媒体(電子媒体/ディスクメディア)である。光学ディスクともいう。.
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符号
モールス符号 符号理論において、符号(ふごう)またはコード(code)とは、シンボルの集合S, Xがあるとき、Sに含まれるシンボルのあらゆる系列から、Xに含まれるシンボルの系列への写像のことである。Sを情報源アルファベット、Xを符号アルファベットという。すなわち符号とは、情報の断片(例えば、文字、語、句、ジェスチャーなど)を別の形態や表現へ(ある記号から別の記号へ)変換する規則であり、変換先は必ずしも同種のものとは限らない。 コミュニケーションや情報処理において符号化(エンコード)とは、情報源の情報を伝達のためのシンボル列に変換する処理である。復号(デコード)はその逆処理であり、符号化されたシンボル列を受信者が理解可能な情報に変換して戻してやることを指す。 符号化が行われるのは、通常の読み書きや会話などの言語によるコミュニケーションが不可能な場面でコミュニケーションを可能にするためである。例えば、手旗信号や腕木通信の符号も個々の文字や数字を表していることが多い。遠隔にいる人がその手旗や腕木を見て、本来の言葉などに戻して解釈することになる。.
符号理論
号理論(ふごうりろん、Coding theory)は、情報を符号化して通信を行う際の効率と信頼性についての理論である。符号は、データ圧縮・暗号化・誤り訂正・ネットワーキングのために使用される。符号理論は、効率的で信頼できるデータ伝送方法を設計するために、情報理論・電気工学・数学・言語学・計算機科学などの様々な分野で研究されている。通常、符号理論には、冗長性の除去と、送信されたデータの誤りの検出・訂正が含まれる。 符号化は、以下の4種類に分けられる。.
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物理層
物理層(ぶつりそう、physical layer)は、OSI参照モデルにおける第一層で、伝送媒体(電気信号や光)上にてビット転送を行うための物理コネクションを確立・維持・解放する電気・機械・機能・手続き的な手段を定義する。 具体的にはモデムやDSUの制御を行い、WANやLANなど通信回線を介しビット単位で信号を伝送している。TCP/IPにおけるリンク層に相当する。 この層は技術的な参照モデルの最下層であり、上位層から要求された仕様を満たすような物理現象の存在を要求する。実装可能な物理層の仕様は利用する物理現象により制約される。利用する物理現象の制約を超えた通信を行うことは不可能である。.
DVD
市販のDVDレコーダー(ソニー製) 市販のDVD録画用生ディスク(パナソニック製DVD-RAM) DVD(ディー・ブイ・ディー)は、デジタルデータの記録媒体である第2世代光ディスクの一種である。.
電子媒体
電子媒体(でんしばいたい)は、映像機器や音響機器での映像や音楽の記録再生や、電子計算機(コンピュータ)での情報処理に使用する記録媒体の総称。コンピュータで扱う情報については、記録内容は全てデジタルデータである、という特徴がある一方、映像機器や音響機器においては、アナログ方式で記録再生されるものもある。かつては磁気テープ(ビデオテープやコンパクトカセットなど)が主流であったが、近年はハードディスクドライブなど、ディスク形状のものが主流になりつつある、と認識している者がいるようだが、1956年に:en:IBM 305 RAMACが誕生して以来、ディスクも同様に主流として使われており、パソコンしか知らない一般消費者にありがちな誤謬である。 また、CD-ROM、DVD-ROM、BD-ROMなどは、全く物理的(機械的)に作られており、「電子」メディアと言うには無理がある。また「電子媒体」という語は電子書籍など、「オンラインの伝達メディア」といった意味に使われることも多く、正確には、電子媒体という記事名が変で、記事名として記録メディアないしデータメディアとした方が良い。.
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電圧
電圧(でんあつ、voltage)とは直観的には電気を流そうとする「圧力のようなもの」である-->。単位としては, SI単位系(MKSA単位系)ではボルト(V)が使われる。電圧を意味する記号には、EやVがよく使われる。 電圧は電位差ないしその近似によって定義される。 電気の流れに付いては「電流」を参照の事。.
電流
電流(でんりゅう、electric current電磁気学に議論を留める限りにおいては、単に と呼ぶことが多い。)は、電子に代表される荷電粒子他の荷電粒子にはイオンがある。また物質中の正孔は粒子的な性格を持つため、荷電粒子と見なすことができる。の移動に伴う電荷の移動(電気伝導)のこと、およびその物理量として、ある面を単位時間に通過する電荷の量のことである。 電線などの金属導体内を流れる電流のように、多くの場合で電流を構成している荷電粒子は電子であるが、電子の流れは電流と逆向きであり、直感に反するものとなっている。電流の向きは正の電荷が流れる向きとして定義されており、負の電荷を帯びる電子の流れる向きは電流の向きと逆になる。これは電子の詳細が知られるようになったのが19世紀の末から20世紀初頭にかけての出来事であり、導電現象の研究は18世紀の末から進んでいたためで、電流の向きの定義を逆転させることに伴う混乱を避けるために現在でも直感に反する定義が使われ続けている。 電流における電荷を担っているのは電子と陽子である。電線などの電気伝導体では電子であり、電解液ではイオン(電子が過不足した粒子)であり、プラズマでは両方である。 国際単位系 (SI) において、電流の大きさを表す単位はアンペアであり、単位記号は A であるアンペアはSI基本単位の1つである。。また、1アンペアの電流で1秒間に運ばれる電荷が1クーロンとなる。SI において電荷の単位を電流と時間の単位によって構成しているのは、電荷より電流の測定の方が容易なためである。電流は電流計を使って測定する。数式中で電流量を表すときは または で表現される。.
ITFコード
ITFのバーコードのサンプル ITF (Interleaved Two of Five) は、バーコードの体系の1つである。1972年にインターメック社が開発し、現在は商品物流の標準シンボルとして、国内外で使用される。.
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Modified Frequency Modulation
Modified Frequency Modulation (修正周波数変調 MFM) は、主に倍密度フロッピーディスクでのデータ記録に用いられている方式である。 単密度フロッピーディスクで用いられているFrequency Modulation(周波数変調 FM)方式は、データビット間にクロックビットとして1が付加されている。記録時は1が現れるごとに磁性を反転させる。この方式で再生すると、データビットが1のときにデータビットの間隔と同じ波長が、0のときにその倍の波長が観測される。MFM方式では、クロックビットとして通常は0を、データビットとして0が連続するときはその間に1を付加する。こうしてエンコードしたものは0が4つ以上連続せず、1は2つ以上連続しない。よって読み取り時にはデータビットの間隔の2,3,4倍の波長が観測される。よって、書き込み周波数をFM変調に比べ倍にすることが可能になる。.
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Non-return-to-zero
non-return-to-zero(NRZ、非ゼロ復帰)は、電気通信の信号伝送で使用される伝送路符号の一種で、各ビットの間で「ゼロ」に復帰しない方式である。 ビットの1と0を2つの状態(例えば正の電圧と0ボルト、または正の電圧と負の電圧)で表し、それ以外の状態は有しない。これに対し、return-to-zero(RZ)では1と0以外に「休止」の状態を有するので、NRZのパルスはRZよりも多くのエネルギーを持つ。 RZと異なり、NRZではパルス自体で同期をとることができないため、を防ぐために他の手段で同期をとる必要がある。例えばRun Length Limited encodingや並列同期信号などである。.
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Return-to-zero
複流RZ return-to-zero(リターン・トゥー・ゼロ、RZ, RTZ、ゼロ復帰)は、電気通信の信号伝送で使用される伝送路符号の一種で、各ビットの間で必ず「ゼロ」に復帰する方式である。これは、伝送したい信号に1や0のビットが連続する場合でも、ゼロが挿入される。これにより、他にクロック信号を送信しなくても同期をとることが可能となるが、non-return-to-zeroの方式に比べて2倍の帯域幅が必要になるという欠点がある。 ここで言う各ビット間の「ゼロ」とは、0のビットを表す有意状態とは異なり、パルス振幅変調(PAM)におけるゼロ振幅、位相シフトキーイング(PSK)におけるゼロ位相シフト、周波数シフトキーイング(FSK)における中間周波数のことを指す。この「ゼロ」状態は、典型的には、1のビットを表す有意状態と0のビットを表す有意状態との中間にある。 return-to-zero(RZ)には同期のための規定が含まれているが、non-return-to-zeroの伝送路符号と同様に、0や1のビットが連続する場合に "ベースラインワンダー"という直流成分が残ってしまう。.
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Run Length Limited encoding
Run Length Limited encoding(RLL、アールエルエル)は、主にハードディスクでのデータ記録に用いられている方式である。 IBMにより開発され、1980年代後期からパーソナルコンピュータ用ハードディスクにも用いられ始めた。MFM変調より高い記録密度を実現できる。 通常、データやクロックビットである「1」の間に出現する「0」の最小個数と最大個数を添えて、(1,7) RLL、(2,7) RLL等と表記する。 なお、MFM変調は(1,3) RLLと言いかえる事も可能である。.
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波形
波形(はけい、英語:waveform)とは、.
4B5B符号化
電気通信において、4B5B 符号化とはデータ通信におけるブロックコーディング法の一つである。NRZ 伝送路符号を用いる際、受信側が正しくクロックを同期するには一定の期間内に必ず遷移が起こる必要がある。例えば、0000 の様な一続きの 4 ビットは遷移を含まず、クロック問題を引き起こしうる。4B/5B では、この問題を 4 ビットを対応する 5 ビットワードに割り当てることにより解決する。その 5 ビットワードは、ブロックごとに最低 2 回の遷移が起こるように選ばれ、あらかじめ辞書に定義される。 この符号化の副作用として、4 ビットをそのまま送るよりも多くのビットが必要となる。4B5B 符号化の代替として、を使う方法がある。標準や規格によっては使われない 4b5b キャラクタが存在する場合もある。このデータストリーム中の「不使用」キャラクタの存在は、リンク上の不具合の検出に使うことができる。したがって、実際上不使用キャラクタはデータストリーム上のエラー検知に使うことができる。 4B5B は1980年代中盤に fiber distributed data interface (FDDI) により普及し、後に以下の規格に採用された。.
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8b/10b
8b/10bはIBMが開発した高速シリアル転送方式である。10b/8bとも。8ビットのデータを10ビットのデータに変換して転送することから、こう呼ばれる。 シリアル・データの転送にはデータと、そのデータを拾うタイミングを作るクロックの存在が欠かせない。8b/10b方式はシリアル・データの中にクロックを埋め込むことで、データとクロックの転送を同じ配線で行うことが特徴である。 生のシリアル・データは、LowやHighの状態が長期間、或いは不定期に渡って続く可能性があるため、そこからクロックを取り出す事が出来ない。8b/10bでは、どのようなデータであっても、Low又はHigh状態の期間が4クロック以下になるように変換を行う。これによって、帯域の20%をロスする代わりに、データとクロックを同じ配線で同時に送受信する事が可能になる。 現在のシリアル転送方式の主流であり、イーサネット、ファイバーチャネル、IEEE 1394、PCI Express 2.0、Serial ATA、USB 3.0などがこの方式を採っている。PCI Express 3.0では128b/130bが採用されている。.
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