令和7年度 春期 ITストラテジスト試験 システムアーキテクト試験 ネットワークスペシャリスト試験 ITサービスマネージャ試験 情報処理安全確保支援士試験 午前Ⅰ 問題【共通】 問7

IoTシステムにおいて,センサーの値をゲートウェイに送信するセンサーノードの消費電流を抑えるため,図のような間欠動作を考える。センサーノードの動作時間は10ミリ秒で,その間は平均して10mAの電流が流れる。待機中は常に0.1μAの電流が流れる。間欠動作の平均電流を1μA以下にするための待機時間として,最も短いものはどれか。ここで,平均電流の値を求める時間は十分に長いものとする。

間欠動作の波形グラフ
図の説明テキスト

電流と時間の関係を示す間欠動作の波形グラフ。
縦軸は「電流」、横軸は「時間」。原点は「0」。
電流値として「0.1μA」と「10mA」が示されている。
動作状態と待機状態が交互に繰り返される様子が矩形波で描かれている。
「動作時間 (10ミリ秒)」の期間は電流が10mA、「待機時間」の期間は電流が0.1μA流れることが示されている。
波形の途中の一部は省略記号(波線)で省略されている。

解答・解説

正解: ウ. 111.1秒

正解の根拠

間欠動作における 平均電流 を求める問題です。
各状態の電流と時間を統一した単位で計算し、条件を満たす待機時間を求めます。
電流の単位を μA\mu\text{A}、時間の単位を ms\text{ms} に揃えて計算します。

  • 動作時の電流: 10mA=10000μA10\text{mA} = 10000\mu\text{A}
  • 動作時間: 10ms10\text{ms}
  • 待機時の電流: 0.1μA0.1\mu\text{A}
  • 待機時間: x [ms]x\text{ [ms]}

平均電流 は以下の式で表されます。
10000×10+0.1×x10+x \frac{10000 \times 10 + 0.1 \times x}{10 + x}

平均電流を 1μA1\mu\text{A} 以下にするための条件は以下の不等式になります。
10000×10+0.1x10+x≤1 \frac{10000 \times 10 + 0.1x}{10 + x} \le 1
100000+0.1x10+x≤1 \frac{100000 + 0.1x}{10 + x} \le 1

この不等式を解きます。
100000+0.1x≤10+x 100000 + 0.1x \le 10 + x
99990≤0.9x 99990 \le 0.9x
x≥111100 x \ge 111100

待機時間 xx は 111100ms111100\text{ms}、すなわち 111.1111.1 秒以上である必要があります。
これを満たす最も短い待機時間は選択肢ウの 111.1秒 となります。

各選択肢の解説

  • ア (1.1秒): 待機時間が短すぎるため、動作時の電流の影響が大きく、平均電流は 1μA1\mu\text{A} を大きく超過してしまいます。
  • イ (11.1秒): 計算過程で桁を誤った場合に導かれる値であり、誤りです。
  • ウ (111.1秒): 正解です。平均電流を 1μA1\mu\text{A} 以下にするための最短の待機時間です。
  • エ (1111.1秒): 平均電流を 1μA1\mu\text{A} 以下にするという条件は満たしますが、「最も短い」待機時間ではないため誤りです。

Spineチーム