ビット詰め

データ伝送および電気通信において、ビット スタッフィング(または、まれにポジティブ ジャスティフィケーションとも呼ばれる) とは、非情報ビットをデータに挿入することです。スタッフィングされたビットをオーバーヘッド ビットと混同しないでください。

ビット スタッフィングは、必ずしも同じまたは合理的に関連するビット レートを持たないビット ストリームを共通のレートに引き上げたり、バッファーやフレームを埋めたりするなど、さまざまな目的で使用されます。スタッフィング ビットの位置はデータ リンクの受信側に伝達され、そこでこれらの余分なビットが削除されて、ビット ストリームが元のビット レートまたは形式に戻ります。ビット スタッフィングは、多重化の前に複数のチャネルを同期したり、2 つの単一チャネルのレートを相互に一致させたりするため に使用できます。

ビット スタッフィングのもう 1 つの用途は、ラン レングス制限コーディングです。これは、送信されるデータ内の同じ値の連続ビットの数を制限するものです。連続ビットの最大許容数の後に、反対の値のビットが挿入されます。これは一般的なルールであるため、受信機はデスタッフィングを実行するためにスタッフィング ビットの位置に関する追加情報を必要としません。これは、信頼性の高い受信を保証するために追加の信号遷移を作成するため、またはデータにフレーム同期シーケンスなどの特別な予約済みコード ワードが含まれている場合にそれらを回避するために行われます。

ビット スタッフィングでは、ペイロードが無傷であること (つまり、送信エラーによって破損していないこと) は保証されません。これは、送信が正しい場所で開始および終了するようにするための方法にすぎません。フレームの配信後にフレームが破損していないかどうかをチェックするためにエラー検出および修正技術が使用され、必要に応じてフレームが再送信されます。

NRZIコーディング方式では、0 ビットは信号遷移として送信され、1 ビットは変化なしとして送信されます。この場合、ビット スタッフィングは、1 ビットが長く続いた後に 0 ビットを挿入することとして最も簡単に説明できます 。

これは IBM のSDLC (後にHDLCに改名)によって普及し、低速および全速USBでも使用されています。

1 ビットの長いシーケンスの後は、送信されたデータに遷移がなくなり、送信機と受信機のクロックの同期が失われる可能性があります。5 ビット (SDLC) または 6 ビット (USB) 連続した 1 ビットの後に 0 を挿入することで、送信機は遷移間の最大 6 ビット (SDLC) または 7 ビット (USB) の時間を保証します。受信機は遷移に対してクロックを同期させ、適切なデータ回復を確実に行うことができます。

SDLCでは、6つの隣接する1ビットを含む送信ビットシーケンス「01111110」がフラグバイトです。ビットスタッフィングにより、このパターンが通常のデータには決して発生しないことが保証されるため、通常のデータと混同されることなく、フレームの始まりと終わりのマーカーとして使用できます。^[1]

ビットスタッフィングの主な欠点は、コード レートが予測不可能であり、送信されるデータに依存することです。

出典: MIL-STD-188をサポートする連邦規格 1037Cより

• 一貫したオーバーヘッドバイトスタッフィング