2023-03-14 いつも使うシリーズ

Ethernet LANケーブルについて

スタジオ構築をするプロジェクトに関わっており、一旦Ethernetについてまとめてみようと思いました。

そもそもLANケーブルとEthernetケーブルって一緒？

IEEE (アイ・トリプル・イー、Institute of Electrical and Electronics Engineers)という世界最大の学会(電気・情報工学分野の学術研究団体)があり、IEEE802という委員会でLAN規格を決めており、IEEE802.3というセクションでイーサネット有線LANに関するワーキンググループがあるんだとか。
WikiでDig できます。IEEE802.3

LANとは、Local Area Networkの略称なので、同一建物や敷地内の範囲で構築する構内データ通信ネットワークとのこと。
有線LANは、物理的に機器同士を接続するネットワークになります。そのケーブルをLANケーブルと言えますね。

では無線LANって。。。
IEEE802.11がそのセクションになるそうで、また別物として考えるようです。

では、Ethernetって。。
Ethernet規格のことで、この規格に対応したケーブルが3種類あり、コネクターの種類はとっても色々。。

同軸ケーブル＋BNCコネクター

LANケーブル＋RJ-45コネクタ

光ファイバーケーブル＋SC/SCコネクター

同軸ケーブル

テレビのアンテナ線やCATVのインターネット接続などに使われています。
10BASE-5や10BASE-2の規格で使われていました。

LANケーブル

インターネット接続に使われるスター型のイーサネットです。有線接続によってパソコンでインターネットを利用するためには、LANケーブルが欠かせません。
10BASE-Tから10GBASE-Tの規格がある

光ファイバケーブル

大容量のデータを高速で送受信することができます。そのため従来の方式よりも高速通信が可能です。回線を流れる信号が減衰したり散乱したりするリスクが低く、伝送損失が少ないという特徴があり、画質や音質の低下、速度低下が起こりにくいです。
1000BASE-LXや10GBASE-LX4などの規格がり、規格には波長(nm)、帯域(MHz)と最長距離が変わる

ということで、LANケーブルは、Ethernet規格に対応したケーブルになります。
なんかスッキリしませんが、Ethernetの規格に対応したケーブルの中で、LANケーブルが最も普及しているので、Ethernetって言うとLANケーブルって言う印象が強いんですね。

結局”イーサネットランケーブル”って言えば正解のようだと思う。

カテゴリ	最大通信速度	伝送帯域	最大配線長	配線規格名	IEEE 802.3an （10GBASE-T） 10GbE	IEEE 802.3bz （2.5/5GBASE-T） 2.5/5GbE	IEEE 802.3ab （1000BASE-T） 1GbE
Cat5e	1Gbps	100MHz	100m(注1)	ANSI/TIA/EIA-568-B.2	×非対応	◯対応	◯対応
Cat6	1Gbps	250MHz		ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1	△対応
Cat6a	10Gbps	500MHz		ANSI/TIA-568-B.2-10	◯対応
Cat7		600MHz		ISO/IEC 11801 (注2)
Cat7a		1000MHz		ISO/IEC 11801 (注2)
Cat8	40Gbps	2000MHz	30m	ANSI/TIA-568.C-2-1

(注1)10GbEで通信できるケーブル長上限は55m。ケーブル長55m以上、100m以下の場合は1GbEになります。
(注2) カテゴリーを含めたLANケーブルの標準規格は、【ISO/IEC】と【JIS】（日本工業規格）と【ANSI/ TIA】─の三つの標準化団体が定めている。しかしながらアメリカの規格【ANSI/TIA】では【Cat7】の規格は存在しません。

LANケーブルのコネクタの規格

「RJ-45」、「GG-45」、「ARJ-45」、「TERA」があり、Cat7aには、「TERA」や「ARJ-45」、「GG-45」が採用されており、厳密なEthernet規格からは除外されているようです。

メモ※コネクタとプラグの違い
プラグ：ケーブルの差す側

ジャック：差し込み口の側

コネクタ：プラグとジャックを合わせた、ケーブルと機材をつなぐ部分全体

LANケーブルの種類について

Cat7ケーブルはデータセンター向けケーブルで、プラグの形状の互換性の問題からか、日本ではCat7ケーブルがほとんど普及していません。
さらに、市販のCat6e/Cat 7/Cat8ケーブルは、メーカーの独自解釈・独自規格であり、規格に準拠したものではないと言うことで、国内大手メーカー、電材メーカーの業者向けカタログにCat7は掲載されていないようです。

と言うことで現状Cat6a の一択でもいいのかということか。

もう少しDigると、

LANケーブルを長く使いたい場合

「単線」と「撚り線」があります。
単線：1芯が1本の銅線となっていて、安定した通信が可能。10m以上推奨

撚り線：1芯が7本の細い銅線で構成され柔くて取り回しがし易い。5m以下推奨

使用環境によってセレクトしたいケーブルの仕様

STP（Shielded Twisted Pair）：シールド処理が施されているペアの撚りケーブルで電磁波やノイズへの高い耐性を実現しています

ScTP（２重シールド）ケーブル：LANケーブルの内部で発生することがあるエイリアンクロストーク（漏話、混線、混信）にも対応しているので、安定感を求める方におすすめです。

UTP（Unshielded Twisted Pair）：シールド処理が施されていない、ペアの撚りケーブル
UTPには、ストレートケーブルとクロスケーブルの2種類あります。

ストレートケーブル：ケーブル内をストレートに配線されていて、両端のピンに同じ順番で結線されているケーブル。

クロスケーブル：ケーブル内の8本の銅線がクロスに配線されているケーブルで、両端のピンに異なる順番で結線されているケーブル。

PoE（Power over Ethernet）対応：電力供給ができ、防犯カメラPoE対応機器などで電源の個別配線が不要になる

フラット：カーペット下や床に最適

極細：極細は取り回しに最適

巻き取り：外出時の持ち運び

金属外皮：ペットが噛んでも断線しにくい

屋外用：耐候性が強く、劣化しにくい

撮影スタジオにケーブルを敷設する場合のCat6aですとこんなところでしょうか。

UTP＋単線仕様ツイストペアケーブル＋Cat6a

屋外用2重被覆＋Cat6a＋PoE

そもそもLANケーブルがMacBook PRoには搭載されていない昨今。。
スイッチングハブをを少し洗っってみます。

10Gbps対応スイッチングハブ

10GbE対応＝IEEE802.3an(10GBASE-T)ということになり、Cat6aで威力が発揮できることになります。

Buffalo製

BUFFALO スイッチングHub

Buffalo BS-MP2008(スイッチングHub)

created by Rinker

IEEE802.3an(10GBASE-T)x8〜12ポート

楽天市場

TP LINKから

TP-Link スイッチングHub IEEE802.3an(10GBASE-T)x8ポート

Buffalo 有線VPNルーター VR-U500X

created by Rinker

楽天市場

今後伝送速度は、どんどん進んで800Gbpsになると言われてますが、そうなると光ファイバケーブルが採用されていくようです。
時代はまだ先のようですが、規格としては成立しており、業務用では流通してます。

10Gbe対応Thunderboltドック

2.5Gbpsや5Gbpsがあるものの、10Gbpsがあまりないようです。

OWC Thunderbolt Pro Dock

Amazon

10GBASEの主な仕様

10GBASE-SR	マルチモードファイバケーブル	OM1/OM2準拠マルチモードファイバケーブル使用で最大伝送距離は33m OM3準拠マルチモードファイバケーブル使用で最大伝送距離は300m OM4準拠マルチモードファイバケーブル使用で最大伝送距離は550m
10GBASE-LR	シングルモードファイバケーブル	最大伝送距離は10km
10GBASE-ER	シングルモードファイバケーブル	最大伝送距離は40km
10GBASE-LRM	マルチモードファイバケーブル	OM1/OM2準拠マルチモードファイバケーブル使用で最大伝送距離は220m OM3/OM4準拠マルチモードファイバケーブル使用で最大伝送距離は260m
10GBASE-LX4	シングルモードファイバケーブルマルチモードファイバケーブル	OM1/OM2/OM3/OM4準拠マルチモードファイバケーブル使用で最大伝送距離は300m シングルモードファイバケーブル使用で最大伝送距離は10km
10GBASE-CX4	同軸ケーブル	最大伝送距離は15m
10GBASE-T	ツイストペアケーブル	最大伝送距離は100m

光ファイバケーブルにはマルチモードとシングルモードの 2 つのタイプがあり、マルチモードファイバケーブルは５種類あります。
使用するモジュールの種類や、敷設したい距離によりケーブルを選択する必要があります。

FDDI（Fiber Distributed Data Interface）：光ファイバ分散データインタフェース。LAN用として初期のネットワークで導入された100Base-Tファイバケーブル。今はあまり見かけません。
OS2：1383nm波長帯の損失を低減することで、広帯域（1260nm～1625nm）での低損失を実現する光ファイバです。汎用SMの上位互換となり既存システムへも使用できます。
OM1： FDDIのケーブルよりも帯域幅が拡張され最大距離が長くなった。
OM2：ファイバのコアがFDDI/OM1の 62.5ミクロンから50ミクロンに変更され最大距離が長くなった。
OM3：10GBASE-SRで最大300mまで通信可能。OM2よりも帯域幅がさらに拡張され最大距離が長くなった。OM4もOM5帯域幅、最大距離が長くなっている。

種類（MMF/SMF)	光源	最小モード帯域（MHz・km）	1GbE	10GbE	40GbE	100GbE
OS1	LED	/
OS2		/
OM1		200MHz*km	275m	33m	/	/
OM2		500MHz*km	550m	82m	/	/
OM3	VCSEL	2000MHz*km	/	300m	100m	70m
OM4		4700MHz*km	/	550m	150m	150m
OM5		28000MHz*km	/	550m	150m	150m

光ファイバの種類

SMF（Single Mode Fiber）シングルモードファイバコア径が小さく1310nmでの伝送特性に優れています。伝送損失が小さいため、安定した通信が可能で、1km以上の長距離通信に適しています。

MMF（Multi Mode Fiber）マルチモードファイバ広帯域低損失シングルモード。コア径50μm、クラッド径125μmのGI型光ファイバです。シングルモードに比べて伝送損失は大きいですが、対応ネットワーク機器が安価で、1km以下の中距離通信に適しています。ステップインデックス型（SI）グレートインデックス型（GI）の2タイプ。

DCF（Double-clad fiber）：ダブルクラッドファイバ。クラッドが二重になるタイプ

PCF（Photonic Crystal Fiber）：フォトニック結晶ファイバは次の3タイプに分けられる。エンドレス・シングルモード用フォト結晶ファイバ（ESM（Photocrystalline fiber for endless single mode））スーパーコンティニウム光発生用フォト結晶ファイバ（SC）フォトニックバンドギャップ型フォト結晶ファイバ（PB）。

VCSEL (Vertical cavitiy surface emitting laser) ：製造されたウェーハの表面から垂直に円錐形のビームで光を放射するレーザダイオードです。VCSEL は、チップの片端あるいは両端から光を放射する従来の端面発光レーザダイオードに比べて、多くのメリットがあります。産業用、民生用を問わず、VCSELはさまざまな波長で利用できます。標準波長は、760 nm、850 nm、940nm の範囲です。

光ケーブルのコネクタ形状

主な種類はLCコネクタとSCコネクタですが、色々他にもあります。
LCコネクタ：小型なので高密度実装ができます。

SCコネクタ：最も一般的なコネクタで、LANの世界標準となっています。

FCコネクタ：ネジ締め型で、計測器やLAN、公衆通信回線などに最適です。

STコネクタ：バヨネット締結型で、計測器やLAN、公衆通信回線、伝送システム内などに最適です。

MUコネクタ：非常に小型で高密度実装が可能です。一般的にデータセンター、テレコミュニケーション、ケーブル配線およびLAN等に使用されます。

MTコネクタ・MPOコネクタなど存在するようです。

そして研磨。。

PC(Physical Contact)研磨 MMF用
SPC(Super Physical Contact)研磨 SMF用
UPC(Ultra Physical Contact)研磨 SMF用
APC(8 degree Angled Physical Contact) 研磨
Flat研磨
斜め研磨(8 degree angled rectangular)

使用環境・用途

屋内オフィス

光ファイバケーブル（屋内用2芯）：ギガビットイーサネット対応、ノイズ対策万全の光ファイバケーブル。
10G対応光ファイバケーブル：10GBASE-SR/SW規格伝送に対応し、10ギガビット高速通信が可能なOM3仕様準拠。

屋内コンサート・公演会場・建物内の基幹線

ロバスト光ファイバケーブル：高強度・高信頼性に加えて柔軟性も兼ね備えた光ファイバケーブル。

コンサート・フェスなどの屋外会場・工場建屋間・ビル同士の間の接続

防水ロバスト光ファイバケーブル：高強度・高信頼性に加えて柔軟性も兼ね備えた防水タイプの光ファイバケーブル。

各種工業用ロボット接続・移動体間の伸縮追従接続・屋外観測器・直射日光や雨などが直接当たる場所

タクティカル光ファイバケーブル：引張りにも強く、柔軟性、防水性を兼ね備えた光ファイバケーブル。

Ethernetとはいえ、とても深く、要素のみ追っかける程度になってしまった。
一番驚いたのは、Ethernetは、富士ゼロックス社の登録商標です。

reference:
https://www.netgear.com/jp/business/solutions/feature/10g/
https://www.sanwa.co.jp/seihin_joho/hikaricable_select/index.html
https://www.trumpf.com/ja_JP/
https://www.cybernet.co.jp/optservice/column/trust/05.html