イーサネットケーブル規格

イーサネットケーブルは、ローカルエリアネットワーク（LAN）に不可欠な構成要素であり、シームレスなデータ転送を実現する上で重要な役割を果たします。ユーザーの皆様は、イーサネットケーブルの主な用途、つまりコンピューター、ルーター、スイッチなどのデバイスを接続し、通信とデータ交換を可能にすることを既にご存知かもしれません。この記事では、イーサネットケーブルの種類とそれぞれの規格について解説し、ネットワークニーズに最適なケーブルを選択できるようお手伝いします。

イーサネットケーブルについて知っておくべきことすべて

さまざまな種類のケーブル

イーサネットケーブルにはいくつかの種類があり、それぞれに独自のパフォーマンス特性と仕様があります。以下に概要を示します。

• ツイストペア: 最も一般的なイーサネットケーブルであるツイストペアケーブルには、シールド付き（STP）とシールドなし（UTP）の2種類があります。ツイストペアケーブルは、複数の銅線を撚り合わせたもので、クロストークを低減し、信頼性を高めます。
• 銅： 銅はイーサネットケーブルで最も広く使用されている素材であり、価格、性能、使いやすさのバランスに優れています。銅ケーブルは、広く普及しているCat 5e、Cat 6、Cat 6aなど、さまざまなイーサネット規格をサポートしています。

イーサネットケーブルに関する用語

• 帯域幅: 帯域幅は MHz で測定され、ケーブルが処理できる周波数範囲を決定します。
• データ転送速度: Gbps で測定され、ケーブルを介してデータを送信できる速度を指します。
• シールドと絶縁: 高品質のケーブルは通常、干渉や信号劣化を防ぐための優れたシールドを備えています。
• 下位互換性: ほとんどのイーサネット ケーブルは下位互換性があり、古いデバイスを新しいインフラストラクチャに接続できます。

干渉とクロストーク

他の電子機器からの干渉は、ネットワークパフォーマンスの低下や信号劣化を引き起こす可能性があります。干渉の種類には、エイリアンクロストーク（AXT）、電磁干渉（EMI）、無線周波数干渉（RFI）などがあります。高品質のイーサネットケーブルは、干渉の影響を軽減するために、より優れたシールドが施されていることがよくあります。

IEEEとTIAによるイーサネット標準

IEEE 802.3シリーズの規格は、データレート、フレームフォーマット、物理層仕様など、イーサネットネットワークのさまざまな側面を定義しています。米国電気通信工業会（TIA）も、商業ビル向けの構造化配線システムをカバーするANSI/TIA-568などの規格を策定しています。

イーサネットケーブル規格

イーサネットケーブルの規格は、ネットワークデバイスが効果的かつ効率的に通信するために不可欠です。国際標準化機構（ISO）と国際電気標準会議（IEC）は共同でISO/IEC 11801規格を管理しており、この規格は様々なイーサネットケーブルのカテゴリの仕様を定めています。 

イーサネットケーブルは、様々な技術仕様に基づいて番号付きカテゴリ（「cat」）に分類されます。これらのカテゴリは、5eや6aなどの追加の試験規格に基づいて更新されることがあります。これらのカテゴリは、特定の用途に適したケーブルの種類を迅速に判断するのに役立ちます。

最も一般的な基準をいくつか紹介します

これらの規格は、様々なネットワークコンポーネント間の互換性と適切な動作を保証します。そのため、設備にイーサネットケーブルを選択する際には、これらの規格を念頭に置き、要件に最適なものを見つけてください。

さまざまなケーブルカテゴリーの内訳

Cat1は 電話音声システムによく使用されるシールドなしツイストペア (UTP) 電話ケーブルですが、現代のネットワークには適していません。

猫2 このケーブルは、1980 年代に IBM トークン リング ネットワークで音声およびデータ通信に使用され、データ伝送速度は 4 Mbps でした。

猫3 1990年代初頭、4本のツイストペア線を用いた10BaseTイーサネットネットワークとデジタル音声通信をサポートしていました。データ転送速度は10Mbpsで、現代のネットワークには遅すぎると考えられていました。 

キャット4 このケーブルは IBM トークン リング ネットワークに使用され、データ レートは 16 Mbps でした。

Cat 5ケーブル 最大100Mbpsのデータ速度を持ち、標準的な10BaseTおよび100BaseT（ファストイーサネット）ネットワークで使用されます。現在、最小規格として認められているケーブルです。 データネットワーキング アプリケーションに適しており、データ、ビデオ、電話信号を最大 100 メートル (328 フィート) まで配信できます。 

猫5e Cat5ケーブルの拡張版です。クロストーク耐性が向上しているため、最大1000Mbpsの速度でネットワークを運用し、最大100Mbpsのデータ伝送が可能です。カテゴリ5ケーブルはノイズ特性が優れています。ギガビットイーサネットネットワークケーブルには、Cat 5e以上のケーブルを使用する必要があります。

Cat6ケーブル ギガビットイーサネットおよびその他のネットワークプロトコルの標準規格です。カテゴリ5/5eおよびカテゴリ3ケーブル規格との下位互換性があり、10BASE-T/100BASE-TXおよび1000BASE-T/1000BASE-TX（ギガビットイーサネット）に適しています。このケーブルは、100mの距離で最大1Gbpsの帯域幅とデータ転送速度を提供します。さらに、シールドの強化と高帯域幅により、最長37m（121フィート）の短距離でも10Gbpsの速度を実現できます。「スプライン」と呼ばれる物理的なセパレーターとフォイルシールドにより、クロストークと電磁干渉を低減します。

Cat6aケーブル 最大 500 MHz の帯域幅を持つ「拡張」カテゴリ 6 ケーブルです。

キャット7 100mの銅線ケーブルで10ギガビットイーサネットを実現するために開発されました。従来のCat5およびCat6イーサネットとの下位互換性を備え、Cat6よりもクロストークとシステムノイズに関する仕様が厳しく、個々のワイヤペアにシールドが施されています。Cat7仕様は、企業コンソーシアムによって開発された独自の規格であり、独自のGG45コネクタと堅牢なシールドを備えています。

キャット7a Cat7をさらに改良したもので、50メートルで40ギガビット、15メートルで100Gbpsの速度を実現します。これらの規格は、他のカテゴリと比較して導入ベースが比較的小さいです。

キャット8  ケーブルは最高帯域幅を実現し、最大2000MHzの帯域幅で最大40Gbpsのデータレートをサポートします。シールドにより干渉を最小限に抑え、高性能ネットワークに適しています。

データセンターや企業ネットワークでは、4K/8KストリーミングやVRなどに広く利用されています。このケーブルは、30メートルで最大2GHz（2000MHz）の帯域幅と最大40Gbpsのデータレートを実現します。導体はフォイルで覆われているため、クロストークが排除され、実質的により高いデータレートを実現します。

さまざまなイーサネットケーブルカテゴリの最大長さ

イーサネットケーブルのカテゴリは、ケーブルの種類と伝送速度によって最大長が異なります。各カテゴリのイーサネットケーブルの最大長は次のとおりです。

• Cat5: 100メートル（328フィート）
• Cat5e: 100メートル（328フィート）
• Cat6: 100メートル（328フィート）
• Cat6a: 100メートル（328フィート）
• Cat7: 100メートル（328フィート）
• Cat8: 30メートル（98フィート）

これらの制限を超えてイーサネット ネットワークの範囲を拡張するには、リピータ、スイッチ、またはその他のネットワーク デバイスを使用して信号を増幅または再生成します。

光ファイバー ケーブルは、帯域幅容量が高く、信号減衰なしに長距離でデータを送信できるため、長いケーブル配線の代替ソリューションでもあります。

イーサネットケーブルコネクタ、ピン配置、および Ethercon

標準イーサネットケーブルコネクタ

• RJ45: ツイストペア ケーブルで使用される RJ45 コネクタには、長方形に配置された 8 つのピンがあり、複数のイーサネット規格と互換性があります。

• MTRJこれは光ファイバー イーサネット ケーブル用のコネクタであり、送信機と受信機を 1 つのデバイスに統合し、マルチモード ファイバー接続にプラスチック フェルールを使用します。
• LCこれは小型フォーム ファクタの光ファイバー コネクタであり、ファイバー ストランドを整列させるために 1.25 mm のフェルールを使用し、データ センターやエンタープライズ ネットワークのシングルモードとマルチモードの両方の接続に使用されます。
• ST: ST コネクタは、マルチモード光ファイバー イーサネット ケーブル用であり、古い光ファイバー ネットワークで一般的に使用されているバヨネット スタイルの結合機構を使用します。
• SC: これはプッシュプル結合機構を備えた光ファイバーコネクタで、シングルモードとマルチモードのバージョンがあり、エンタープライズネットワークやデータセンターでよく使用されます。
• GBIC/SFPこれらは、光ファイバー ネットワークへの接続を提供するイーサネット スイッチおよびルーターのコネクタであり、デバイスのスロットに差し込むホットスワップ可能なモジュールで、シングルモード バージョンとマルチモード バージョンの両方が用意されています。
• USB： イーサネット アダプタは、内蔵ポートのないデバイスにイーサネット接続を追加し、USB ポートをイーサネット ポートに変換します。ツイスト ペア ケーブルと光ファイバー ケーブルの両方でさまざまな速度が利用できます。

Etherconコネクタ

Etherconコネクタは、プロ仕様のオーディオ、ビデオ、照明アプリケーション向けに設計された、耐久性の高いRJ45コネクタです。過酷な環境にも耐え、安全で信頼性の高い接続を提供するように設計されています。Etherconコネクタには2つのタイプがあります。

• Ethercon Cat5コネクタ、 Cat5 イーサネット ケーブルと互換性があり、10/100Mbps ネットワークで使用するように設計されています。
• Ethercon Cat6コネクタ、 Cat6 イーサネット ケーブルに適しており、ギガビット イーサネット ネットワークで使用するように設計されています。

どちらのタイプのEtherconコネクタも、コネクタをしっかりと固定するロック機構を備えており、不意の断線を防ぎます。コネクタハウジングは、亜鉛ダイキャストなどの耐久性と堅牢性に優れた素材で作られており、物理的な損傷から保護します。

Ethercon コネクタは、安全で信頼性の高いイーサネット接続が重要なライブ イベント、放送、その他のプロフェッショナル オーディオ、ビデオ、照明アプリケーションでよく使用されます。

また、パッチ パネルをネットワーク ケーブルの接続と切断のための集中的な場所として使用することもできます。これにより、ケーブル管理が簡素化され、ケーブルの損傷や故障のリスクが軽減されます。

パッチパネルは、コンピュータネットワークで使用されるハードウェアデバイスであり、ネットワークケーブルを終端してネットワークスイッチ、ルーター、その他のデバイスに接続することができます。パッチパネルは通常、ネットワークケーブルを挿入してネットワークデバイスの対応するポートに接続するためのポート群を収容する金属製のフレームで構成されています。

イーサネットケーブルのピン配置

イーサネットケーブルのピン配置とは、ワイヤの配置とイーサネットコネクタのピンへの接続を指します。標準的なピン配置に加えて、Power over Ethernet (PoE) やイーサネットクロスオーバーケーブルなど、特定の用途で使用される特殊なイーサネットケーブルのピン配置もあります。

PoE ピン配置では、イーサネット ケーブルを介して電力を伝送できます。一方、クロスオーバー ピン配置では、スイッチやハブを必要とせずに 2 つのデバイスを直接接続できます。

ピン配列は、ケーブルに接続されたデバイス間で信号がどのように送受信されるかを決定します。イーサネットケーブルは通常、4対のツイストペア配線方式を採用しており、各ペアのワイヤには異なるカラーコードが付けられています。イーサネットケーブルのピン配列には、以下の種類があります。

• ストレートスルーピン配置: これは、コンピュータ、スイッチ、ルーターなどのネットワークデバイスを接続する際に最も一般的に使用されるイーサネットケーブルのピン配列です。ストレートスルーピン配列では、ケーブルの一方の端のピン配列はもう一方の端のピン配列と同じです。
• クロスオーバーピン配置: イーサネットケーブルのピン配置は、ハブやスイッチを必要とせずに、2台のコンピュータや2台のスイッチなど、2つの類似デバイスを接続します。クロスオーバーピン配置では、ケーブルの片方の端のピン配置が、もう一方の端のピン配置と逆になっています。

• T1/E1 ピン配置: このイーサネットケーブルのピン配置は、通信で使用されるデジタル伝送回線であるT1回線とE1回線を接続します。T1回線とE1回線のピン配置は、標準的なイーサネットケーブルのピン配置とは異なります。
• ロールオーバーピン配置: コンソールケーブルとも呼ばれるこのイーサネットケーブルのピン配置は、コンピュータまたは端末をルーターまたはスイッチのコンソールポートに接続します。ロールオーバーピン配置では、一方の端のワイヤの順序がもう一方の端で逆になります。
• USBイーサネットアダプタのピン配置: このイーサネットケーブルのピン配置は、USBイーサネットアダプターで使用されます。USBイーサネットアダプターは、ノートパソコンやタブレットなど、イーサネットポートを内蔵していないデバイスにイーサネット接続を追加するために使用します。USBイーサネットアダプターのピン配置は、アダプターによって異なります。

イーサネットケーブルの特性は、使用されているコネクタの種類によって異なります。最も一般的なイーサネットケーブルコネクタは、8ピンのRJ45です。

標準的なイーサネットケーブルは、通常、カテゴリ5（Cat 5）またはカテゴリ6（Cat 6）のツイストペアケーブルで構成され、最大長は100メートルです。ただし、光ファイバーケーブルや同軸ケーブルなど、他の種類のイーサネットケーブルでは、寸法やピン配置が異なります。

イーサネットケーブルのシールドと種類

ケーブルシールドの重要性

ケーブル シールドは、信号伝送導体を電磁干渉および無線周波数干渉から保護するための材料と技術の使用です。これにより、エラー、データ損失、およびローカル エリア ネットワークのパフォーマンス低下につながる干渉を防止します。

シールドには様々な形態があり、高速データ伝送環境で広く使用されています。また、導体と外部のEMI/RFI発生源との間にバリアを形成し、導体がアンテナとして作用して不要な信号を拾うのを防ぎます。

導体シールド

導体シールドは、ケーブルの信号伝送導体を外部の電磁干渉 (EMI) および無線周波数干渉 (RFI) から保護するために使用される技術です。シールドは各導体の周囲に配置され、干渉がケーブルを貫通するのを防ぐバリアを形成します。

導体シールドはケーブル設計において重要な要素であり、信号伝送導体を電磁干渉から保護することで信頼性の高いデータ伝送を実現します。使用するシールドの種類は、具体的な用途と予想される干渉レベルによって異なります。

ケーブルシールドの種類

編組シールド編組シールドは、ケーブルコアの周りに細いワイヤーを編み込んだメッシュで構成されています。編組シールドは高い柔軟性を提供し、高周波電磁干渉（EMI）を効果的に低減します。

ホイルシールド: フォイルシールドは、ケーブルコアをアルミニウムまたは銅箔の薄い層で覆った構造です。フォイルシールドは高周波と低周波の両方のEMIを効果的に低減しますが、編組シールドほど柔軟性はありません。

組み合わせシールドコンビネーションシールドは、編組シールドと箔シールドを1本のケーブルに組み合わせたものです。このタイプのシールドは、高周波および低周波のEMIに対する高度な保護を提供し、高速データ伝送アプリケーションでよく使用されます。

同軸ケーブルシールド同軸ケーブルは、誘電体によって分離された内部導体と外部導体で構成されています。外部導体はシールドとして機能し、EMI（電磁波干渉）から保護します。同軸ケーブルは、ケーブルテレビ、インターネット、無線周波数通信などの用途で広く使用されています。

ツイストペアケーブルシールドツイストペアケーブルは、2本の絶縁電線を撚り合わせることで、クロストークとEMIを低減します。シールド付きツイストペア（STP）ケーブルは、通常、箔または編組シールドなどの追加のシールド層を備えており、EMIに対する保護を強化します。

スパイラルシールドスパイラルシールドは、細いワイヤーを内部導体の周りに螺旋状に巻き付けた構造です。このタイプのシールドは高周波領域で良好なカバレッジを提供し、比較的柔軟性に優れています。

サーブシールドサーブシールドは、導体の周りに撚り合わせた内部配線で構成されています。このタイプのシールドは、高周波領域で良好なカバレッジを提供し、比較的柔軟性も備えています。

よくある質問

T568A と T568B の配線規格の違いは何ですか?

T568AとT568Bはどちらもイーサネットパッチケーブルの標準的な配線方式です。主な違いは、コネクタ内の色付きワイヤの順序です。緑とオレンジのペアの位置は2つの規格間で入れ替わりますが、どちらもほとんどのアプリケーションで使用できます。ケーブルの両端で同じ配線方式を使用することが、正しく動作させる上で重要です。

イーサネット ケーブルで使用される主なシールドの種類は何ですか?

イーサネットケーブルには、電磁干渉（EMI）を低減するためのシールドが施されている場合があります。シールドなしツイストペア（UTP）ケーブルにはシールドが設けられておらず、クロストークの除去はペア線のツイストのみに依存しています。シールド付きツイストペア（STP）ケーブルは、個々のペアまたはケーブル全体に追加のシールド層が施されており、EMIに対する保護性能がさらに強化されています。

イーサネット信号の電圧レベルはケーブルのパフォーマンスにどのように影響しますか?

イーサネット信号の電圧レベルは、信号対雑音比（S/N比）とケーブル全体の性能に影響を与えます。電圧レベルを高くすると、ノイズや干渉の影響を最小限に抑えることができ、データ伝送品質が向上します。ほとんどのイーサネットデバイスは差動信号方式を採用しており、コモンモードノイズを除去し、ケーブルシステム全体の性能を向上させます。

ネットワークケーブル配線のベストプラクティスは何ですか?

ネットワーク ケーブル配線を正常にインストールするには、いくつかのベスト プラクティスが重要です。

• ケーブルの長さ、電力要件、将来の拡張を考慮してレイアウトを計画します。
• 特定のアプリケーションに適したケーブル タイプとパフォーマンス カテゴリを使用します。
• インストール全体にわたって、T568A または T568B 配線規格に一貫して従ってください。
• ケーブルを整理して保護するために、ケーブル トレイやラックなどの適切なケーブル管理システムを設置します。
• 各接続をテストしてラベルを付けると、トラブルシューティングとメンテナンスが簡単になります。
• 電気配線やスプリンクラーパイプなど、電気干渉の発生源の近くにイーサネット ケーブルを配線しないでください。