イーサネットケーブルとは何ですか?種類、速度、選び方

すべてのルーターの背面には、幅広の電話ソケットのような形をしたポートが少なくとも 1 つあり、そこに差し込まれるケーブルは イーサネットケーブル 。簡単に言うと、イーサネット ケーブルは、有線ネットワーク上のデバイス間でデータを伝送するツイストペア銅線ケーブルです。 4 本のツイストペアとして配置された 8 本の銅線に沿って伝わる電気パルスを通じて、ルーター、スイッチ、モデム、コンピューター、ゲーム機、産業用機器を接続します。この記事から 1 つの事実を理解すると、ジャケットに印刷されているカテゴリから、ケーブルが維持できるように設計されている最大速度と帯域幅がわかります。現在のほとんどのホーム ネットワークとオフィス ネットワークでは、 猫6 が最もバランスのとれた選択肢です .

優れたイーサネット ケーブルと粗悪なイーサネット ケーブルを分けるのは、生の銅だけではなく、製造プロセスの精度です。同じカテゴリの 2 本のケーブルは、カテゴリの仕様によって最小電気要件が設定され、撚り、絶縁、被覆の一貫性によってケーブルが理論上の限界にどれだけ近づくかが決まるため、性能が大きく異なる場合があります。そのため、ネットワーク エンジニアは、有線ネットワークに問題が発生した場合、ラベルだけでなく生産ラインにも注目します。

イーサネット ケーブルがデータを伝送する仕組み

イーサネット伝送は差動信号で動作します。各ツイストペアは同じ信号を 2 回伝送し、1 回は反転され、受信回路は一方からもう一方を減算し、残ったものをデータとして扱います。電磁ノイズが両方のワイヤに均等に当たる場合、そのノイズは減算中に消えます。ツイストにより 2 つの導体が互いに接近した状態に保たれるため、ほぼ同じ干渉を受けます。これがまさに、ツイストペアが電気的ノイズの多い環境で生き残る理由です。

イーサネット ケーブル内の 4 つのペアは意図的に異なっています。各ペアは、わずかに異なる撚り長さでねじられています。撚り長さは、360 度 1 回転するのに必要な距離です。撚り長さが異なると、ペア間のクロストークがケーブルに沿って建設的に整列するのを防ぎます。よりきつめの撚りはクロストークマージンを改善しますが、減衰も増加するため、最終的な撚り率はケーブル設計に組み込まれた妥協点となります。

最新のギガビットおよび高速イーサネットは、エコー キャンセル機能を備えた 4 つのペアすべてを両方向で同時に使用します。古い 10BASE-T および 100BASE-T ネットワークでは、ピン 1 ～ 2 および 3 ～ 6 の 2 ペアのみが使用されていたため、他のピンは 100 Mbps リンク上でデータを伝送しません。よく知られている RJ45 コネクタは 8P8C モジュラー プラグで、地域の慣例に応じて T568A または T568B として終端されます。

計画中に最も頻繁に遭遇する制限は、 100メートルの銅線チャネル 。 IEEE 802.3 仕様では、最大 90 メートルの単線水平ケーブルと 10 メートルのより線パッチ コードで構成される最大 100 メートルのチャネルが定義されています。その距離を超えると、スイッチを配置して新しいセグメントを開始します。

ネットワークケーブル製造用ツイストペア撚り機 正確なピッチ制御とストレスのない芯線の撚りを実現し、安定した電気的性能を確保します。イーサネット ケーブル用の高整合性ツイストペアに重点を置いているメーカーに適しています。 製品を見る→

イーサネット ケーブルのカテゴリ: ジャケットの数字の意味

このカテゴリは速度の上限であり、速度を約束するものではありません。これは、ケーブルが通過する必要がある周波数範囲と電気的マージンを定義し、それらの数値によってリンクがネゴシエートできる内容が決まります。以下の表は、実際に店舗で見つかるカテゴリの実質的な境界を示しています。

距離の列には計画上の間違いが隠れています。 Cat6 は 10 Gbps をサポートしますが、55 メートル以上のみをサポートします。その長さを超えると Cat6a が必要になります。建物に事前配線を行っており、将来のアップグレード後もネットワークが存続すると予想される場合は、 Cat6a はケーブルを引き抜く手間を省くカテゴリです .

Cat7 は多くのオンライン リストに掲載されていますが、TIA ケーブル配線文書ではなく ISO/IEC 11801 仕様でクラス F として定義されており、通常は標準の RJ45 の代わりに TERA または GG45 コネクタを使用します。実際には、Cat6a は、通常の機器を使用するものにとってより互換性のある選択肢です。 Cat8 は、短い機器リンクにあるデータセンターをターゲットとしています。 Cat8.1 は RJ45 フォーム ファクターを維持しますが、30 メートルの制限によりケーブル配線の構築には不適切です。

下位互換性は絶対的です。 1 Gbps スイッチに接続された Cat8 ケーブルは 1 Gbps で動作します。 10 Gbps スイッチに接続された Cat5e ケーブルは、ケーブルがサポートできる最高速度 (通常は 1 Gbps または 2.5 Gbps) でリンクを維持します。ケーブルは速度の源ではありません。それは天井です。

シールドと導体の構造: 現実世界のパフォーマンスに影響を与えるもの

壁用の単線、パッチコード用のより線、および環境が必要とする場所のみのシールド。 この 1 文で、実際の設置における導体とシールドの決定のほとんどがカバーされます。

通常、Cat6 または Cat6a の 23 AWG の単線導体は、同じ外径のより線導体よりも DC 抵抗が低く、減衰が優れており、電線管内に引き込まれるとその位置を保持します。通常 26 ～ 28 AWG のより線導体は、繰り返しの屈曲に耐えられるため、パッチ コードに使用されますが、減衰が増加します。長くて細い、完全に撚られたケーブルは、リンクが 1 Gbps ではなく 100 Mbps をネゴシエートする一般的な隠れた原因です。

絶縁層は、信号がどの程度均一に伝わるかを制御します。微細な空気セルが誘電率を下げ、高周波でのクロストークを低減するため、高性能イーサネット ケーブルには発泡ポリエチレンまたは発泡スキン ポリエチレンが使用されています。押出成形プロセスでは、ドラム全体にわたって肉厚と同心度を厳しい公差内に維持する必要があります。数百分の 1 ミリメートルの厚さの変化は、信号の一部を反射するインピーダンスの不連続として現れます。ケーブル プラントでは、絶縁押出ラインに導体を通すことによって誘電体を塗布します。そこで、ネジの設計と冷却プロファイルによって最終的な壁の厚さが決まります。

PVC/PE/PP/PU用芯線絶縁押出ライン このカスタマイズ可能な押出ラインは、インピーダンスとクロストークに直接影響する誘電体の壁の厚さと同心度を制御します。信号線や電子線に一貫した高周波絶縁を施すためには不可欠です。 製品を見る→

シールドにはいくつかの構成があり、品質ではなく電磁環境を考慮して選択します。

連続していないか、一方の端で終端されていないシールドは、フローティング スクリーンがノイズを迂回させるのではなく収集するため、優れたシールドなしのケーブルよりもパフォーマンスが低下する可能性があります。稼働時間が短い通常の家庭では、U/UTP で十分です。モーター、溶接装置、または高圧線の近くでは、F/UTP または S/FTP は目に見える違いをもたらします。

イーサネット vs Wi-Fi: 有線接続が有利な場合

レイテンシー、ジッター、安定したスループットの点で、イーサネットは同じ価格のどのワイヤレス リンクよりも優れています。 Wi-Fi はモビリティと利便性のみで勝利します。 これがトレードオフ全体を一言で表したものです。

最も目に見える違いはレイテンシーです。スイッチを介した有線ホップは 1 ミリ秒未満であり、ジッターは低いままです。 Wi-Fi を使用すると、クリーン ルーム内であっても無線アクセスの遅延が数ミリ秒追加されます。そのため、オンライン ゲーム、取引、VoIP では有線接続がデフォルトのままです。

スループットの動作も異なります。有線イーサネットは全二重です。1 Gbps リンクは同時に送受信し、940 Mbps 近くの実際の TCP スループットを管理します。 Wi-Fi は無線媒体を共有します。 Wi-Fi 7 でさえ、接続されているすべてのデバイス間で通信時間をネゴシエートするため、実際のトラフィックでは効率が低下するため、1.2 Gbps Wi-Fi リンクは 1 Gbps ケーブルよりも有用なデータを伝送できないことがよくあります。

信頼性の角度もあります。隣接するネットワークが同じチャネル上に存在する場合、または多数のデバイスがアクセス ポイントに参加している場合でも、有線リンクは低下しません。サービスを提供し続ける必要があるカメラ、ネットワーク ドライブ、プリンター、アクセス ポイントにとっては、有線がより安全な基盤となり、携帯電話やタブレットにとっては Wi-Fi が便利なレイヤーになります。

セットアップに適したイーサネット ケーブルを選択する方法

カテゴリを両端の最も遅いイーサネット ポートに合わせ、シールドを電磁環境に合わせ、ケーブルが 1 回引っ張られるか繰り返し曲げられるかに応じて単線か撚り線を選択します。この単純なプロセスにより、ほとんどの選択エラーが除去されます。

6 つの実際的な選択ステップ

1. ポートのインベントリを作成します。 ルーター、スイッチ、デバイスのリンク速度を一覧表示します。 1 Gbps ポートは Cat5e または Cat6 で快適に動作します。 2.5 または 5 Gbps ポートには、100 メートルのチャネル全体に Cat6 が必要です。 10 Gbps ポートは 55 メートルを超えると Cat6a が必要です。
2. フルパスを測定します。 壁、トレイ、キャビネットのループを 1 メートルごとに数えて、両方のパッチ コードを追加します。合計チャンネルが 100 メートル未満になるようにしてください。
3. 永続的な配線にはソリッドを選択し、パッチ コードには撚り線を選択します。 壁内ケーブル用の単線 23 AWG、パッチ パネルおよびデバイス コード用の撚り線 26 ～ 28 AWG。
4. 干渉源を調査します。 通常、電力ケーブル、モーター、溶接装置、重い開閉装置が原因となります。ルートがそれらのいずれかに近い場合は、少なくとも F/UTP を使用します。極度のノイズの場合は、S/FTP を使用してください。
5. Power over Ethernet を計画します。 802.3bt クラスの Power over Ethernet はポートあたり最大 90 W を供給でき、導体はデータに加えてその電流も伝送します。 23 AWG ソリッドなどの太い導体は、しっかりと束ねられたケーブル内の細いより線よりもはるかに優れた熱処理を実現します。
6. ジャケットの刻印をご確認ください。 適切なケーブルには、カテゴリ、AWG サイズ、製造バッチまたはリールのマーキングがリストされています。マーキングが欠けていると長期的なメンテナンスが困難になり、サプライチェーンのリスクとなります。

購入時に避けるべきこと

• 機器がサポートするよりも高いカテゴリを購入し、速度の向上を期待します。 1 Gbps ネットワーク上の Cat8 ケーブルは引き続き 1 Gbps で動作します。
• 距離ルールを無視して、完全に細いより線パッチ ケーブルで構成される 70 メートルの配線で 100 Mbps でネゴシエートするリンクをスイッチのせいにします。
• ドライブやモーターでいっぱいの機械ホールにシールドのないケーブルを通すと、ネットワークの信頼性が低くなります。
• すべてのパッチコードが同一であると仮定します。 1 本の 20 メートルの柔軟なより線コードは、壁のコンセントとコンピュータの間の 1 メートルのパッチ コードと同じ電気部品ではありません。

銅線からイーサネット ケーブルまで: 製造プロセスの内部

イーサネット ケーブルの電気特性は工場で固定されています。一般的な生産チェーンでは、導体を所定のサイズに引き抜き、その上に誘電体を押し出し、2 つの絶縁コアを撚り合わせてペアにし、4 つのペアをケーブルでつなぎ、オプションのシールドを適用し、最後に外側のシースを押し出します。各ステップにより、最終製品に電子署名が残ります。

同じカテゴリの 2 本のケーブルのパフォーマンスが異なる理由は、機械の再現性です。規律ある生産ラインでは、ねじる際の張力はドラム全体で一定に保たれ、押出機は誘電体壁をほぼ一定に保ち、テーピングヘッドはスクリーンを破れることなく貼り付けます。弱い回線では、同じ設計により局所的な欠陥が発生します。この欠陥は、リンクがホット状態または最大距離で動作している場合にのみ発生します。

ペアツイスト機構がどのようにしてロングランでタイミングとテンションを安定に保つかについての技術的な考察は、GEMWELL のこの記事でご覧いただけます。 ケーブル製造におけるツインツイスト精度 .

GEMWELL は、まさにこのチェーンのための機器、つまりコアワイヤ絶縁押出機、トーションフリーペア撚り機、テープラッピング機、およびシース押出ラインを製造しています。完全な機器範囲の概要は次のとおりです。 ジェムウェルのウェブサイト .

外側のシースは最後の層であり、最初に触れる部分です。曲げ半径が予測可能なままであり、ペアが幾何学的配置から押し出されないようにするために、ねじれたコアの中心に留まる必要があります。優れたシース押出ラインは、ライン速度で壁を均一に保ちます。そのため、ケーブルの最終品質においてシース装置が重要になります。

PVC/PE/PP/PUケーブルジャケット用シース押出ライン この押出ラインは均一な外側シースを生成し、ケーブルの形状を安定させ、曲げ半径を予測可能に保ちます。これは、最終的なケーブルの耐久性と長期間の設置にわたる一貫したパフォーマンスにとって非常に重要です。 製品を見る→

イーサネット ケーブルに関するよくある質問

家庭用に最適なイーサネット ケーブルは何ですか?

ギガビット インターネット プランと 1 Gbps ポートを備えたルーターを備えた家庭の場合、Cat6 で十分です。壁内にケーブルを引き込んでいて、後で再度引き抜きたくない場合は、Cat6a を使用して、将来の 10 Gbps アップグレードで新しいケーブルが強制されないようにしてください。

カテゴリの高いケーブルを使用するとインターネットが高速になりますか?

いいえ。インターネット プラン、ルーターのポート、デバイスのポートによって速度が設定されます。より優れたケーブルはボトルネックを取り除くだけです。機器がサポートする速度を超える速度を追加することはできません。より高いカテゴリの本当の利点は、ヘッドルームとより安定したリンク ネゴシエーションです。

イーサネット ケーブルの信号が劣化するまでの時間はどれくらいですか?

銅線チャネルの制限は 100 メートルです。つまり、最大 90 メートルの単線水平ケーブルと合計 10 メートルのより線パッチ コードです。さらに距離が必要な場合は、イーサネット スイッチを追加するか、長いセクションに光ファイバーを使用します。

一般家庭でもシールドケーブルは必要でしょうか？

ほとんどの家庭では、U/UTP で十分です。 F/UTP または S/FTP は、ケーブルが電源ケーブル、モーター、または無線送信機の近くを通る場合に役立ちます。シールド付きケーブルは適切に終端され、一端で接地されている必要があることに注意してください。そうしないと、スクリーンがブロックする以上のノイズを拾う可能性があります。

1 Gbps ポートを備えた古いルーターで Cat8 ケーブルを使用できますか?

はい。両端は相互にサポートされる最高速度をネゴシエートするため、リンクは 1 Gbps で動作し、ケーブルによる制限はありません。本当の問題は逆の状況です。高速リンク内の低カテゴリのケーブルが速度を低下させます。

あるイーサネット ケーブルが別のイーサネット ケーブルよりもはるかに硬く感じるのはなぜですか?

剛性は導体ゲージ、絶縁材料、ジャケットの構成によって決まります。 23 AWG の単線導体は細いより線よりも硬く、標準の PVC ジャケットは柔軟な化合物よりも硬くなっています。高周波ケーブルでは、剛性を高める硬質フォーム誘電体がよく使用されます。どちらが自動的に優れているというわけではありません。必要なルートと曲げ半径によって異なります。

物理層はその上のすべてを決定します。優れたケーブルは弱いルーターを修正しませんが、悪いケーブルは強力なルーターを静かに制限します。新しいランを計画するときは、ポートからカテゴリーを決定し、距離制限を尊重し、構造を環境に合わせてください。このプロセスにより、ほとんどの接続問題が発生する前に除外されます。

この記事のパフォーマンスの数値は、IEEE 802.3 仕様と、イーサネット ケーブル カテゴリを定義する TIA および ISO/IEC のケーブル配線文書に基づいています。