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LANケーブル

キーワード

LAN、同軸ケーブル、ツイストペアケーブル(より対線)、光ケーブル、UTP、STP、カテゴリ、ストレートケーブル、クロスケーブル、PLC、PoE


ケーブルの材質による種類

LANで用いられるケーブルには、同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、光ケーブルがあります。

LANケーブルの図
同軸ケーブル
同軸ケーブルは、伝送用の一本の芯線(銅線など)を絶縁体で囲み、その外側をコーディングしたケーブルです。
LANの初期時代に、バス型の幹線で広く用いられていました。代表的な10BASE5は、被膜が黄色だっかことから、通称「イエローケーブル」と呼ばれました。
同軸ケーブルは、外部との干渉(ノイズ)が小さいという長所がありますが、硬く太いので取り扱いにくく、通信速度も低いので、現在はツイストペアケーブルに代わられています。テレビのアンテナ用に使われるケーブルは同軸ケーブルです。
ツイストペアケーブル(より対線)
2本の芯線(銅線)をより合わせてを1対(ペア)としてより合わせ、電気信号が磁気や電気的なノイズの影響を受けにくくしたケーブルです。
使用目的に応じて複数の対をまとめて1本のケーブルにしています。代表的なのは8芯4対ケーブルです。ペアにした4対をさらにより合わせて、1束の大きなより線にします。そのためコネクタには8つのピンがあります。コネクタの形状はRJ-45という規格で統一されています。
現在、(小規模)LANのほとんどはスター型のイーサネットで、スイッチングハブを中心に放射状にツイストペアケーブルでパソコンを接続しています。
光ケーブル
中心のコア(高屈折率のグラスファイバ)と外側のクラッド(低屈折率の石英ガラスなど)を被膜でかぶせたケーブルです。光信号(光のパルス)は、コアとクラッドとの間を、反射しながら進みます。
光ケーブルは、通常は送信用、受信用に2本1対になります。1対だけのケーブルもありますが、幹線部分は多数の対を1本のケーブルにして、末端部分で個々の対に分離するものもあります。 光ケーブルは、
   超高速な通信速度が得られる
   数kmにわたる長距離が接続できる
   電磁的な障害を受けない
などの特長があります。反面、
   高価である
   施工が難しい
などの欠点があります。
リング型のネットワークに用いられますが、イーサーネットではLAN間の大容量・高速接続が必要な部分に使われます。しかし、LANよりもインターネットで広く使われています。

ケーブルの規格表示

ケーブルの特性として、材質以外に、最大伝送速度、最長伝送距離などがあります。
 それらの特性を次のように表示します。この名称はイーサーネット規格名であり、IEEE802で規定されています。


ツイストペアケーブル

UTPとSTP

ツイストペアケーブルは、ケーブルの構造から、
   UTP(Unshielded Twisted Pair Code)
     ケーブル内部がツイストペアケーブルだけで構成されている。
   STP(Shielded Twisted Pair Code)
     ツイストペアケーブルをシールドという導線で保護し、そのシールドは両端でアースする。
に区分されます。電気的影響を防ぐにはSTPがよいのですが、高価なので通常はUTPを用いています。

カテゴリ

ツイストペアケーブルは、伝送速度や利用目的により、カテゴリに分類されます。現在は、カテゴリ5以上が使われています。例えば、1000BASE-TX規格の通信を行うにはカテゴリ6以上のケーブルが必要だというような関係です。

ストレートケーブルとクロスケーブル

ツイストペアケーブルは、結線方法によって、ストレートケーブルとクロスケーブルに区分されます。
 ストレートケーブルは、パソコン(サーバも含む)と接続機器(ハブなど)を接続するときに使います。
 クロスケーブルは、パソコン同士、接続機器同士を直接接続するときに使います。

1つの芯線の一端Aのピンが送信用ならば他端Bのピンは受信用に、Aが受信ならBは送信になります。
ツイストペアケーブルのほとんどのコネクタはRJ-45仕様です。これにはMDI(Medium Dependent Interface)とMDI-Xがあり、互いに送信と受信のピンの位置が逆になっています。
 MDIはパソコン用、MDI-Xは接続機器用です。

パソコンとハブの接続では、MDIの送信ピンとケーブルのA端(送信)のピンを結合すれば、ケーブルの他端Bは受信ピンとなるので、MDI-Xの受信ピンと接続できます。すなわち、MDI~MDI-Xの接続はストレートケーブルが使えます。

ところがパソコン間では、双方がMDIになっています。それをストレートケーブルで接続すると、ケーブルB端が受信ピンなのに、パソコンのピンは送信になるので、通信できません。
 パソコンに、MDIとMDI-Xの二つのコネクタを設置するよりも、ケーブルのA端が送信ならB端を受信に、A端が受信ならB端を送信にピンの位置を逆にしたケーブルにしたほうが便利です。このようなケーブルがクロスケーブルです。

通信線と電力線

PLC(Power Line Communication, 電力線通信)
電力線を用いて通信する技術です。通常はパソコンなどの機器をLAN接続するには、通信回線(無線も含む)を用いますが、電気機器に用いている電力線を利用できれば便利です。そもそも電力線は60Hzや50Hzの交流電流を対象にしており、通信では2MHz~30MHzの高周波数帯を利用しているので、アダプタを使用して分離すれば、電力と通信を同一線で送ることができます。
 その方式や規格が乱立しているので、IEEEでは、「IEEE P1901」の名称で標準化を進め、規格の共存を検討しています。
 日本では2006年に屋内に限り高速電力線通信が認められ、 家庭、集合住宅、事務所、工場内での用途ができるようになりました。それに呼応して、高速電力線通信対応製品が流通するようになりました。屋外でも電柱から建物内へのブロードバンド通信の引き込み線として既存の電力線を使用することが考えられるのですが、電力線からの漏洩電磁波の影響があり実用化は見送られています。
PoE(Power over Ethernet)
PLCが電力線に通信データをのせるのに対して、PoEはイーサネットのツイストペアケーブルを利用して電力を供給する技術です。IEEE 802.3afとして標準化されました。
 カテゴリ5以上のUTPケーブルが使われ、4対のうち2対を電力用に用います(PoE++では4対すべてを使って供給電力を高めています)。最高57V/30W(100Wも出現した)の電力を送信でき、受電側ではそのうち25.5W(51W)が使用できます。
 PoE機能をもつスイッチングハブがあります。PoE非対応機器でも外部機器(給電ユニットや受電ユニット)を併設して接続できます。
(注)USBのバスパワー
マウスやキーボードなどの周辺機器はUSBケーブルを通して電力を受けています(バスパワー)。4本の芯線のうち、2本を電力に使います。
従来は小電力に限られていましたが、近年は100Wの大電力まで送れる規格も出てきました。
バスパワーとPoEは似た機能ですが、USBはパソコンと周辺機器との接続が主であり、イーサネットのような接続には使えません。

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