目的
私自身の勉強のために調べた結果をまとめたものです。
カテゴリと最大通信速度
| カテゴリ | 最大通信速度 | 伝送帯域 | 伝送距離 | 配線規格名・コメント |
|---|---|---|---|---|
| CAT8 | 40 Gbps | 2000 MHz | 30m | ANSI/TIA-568.C-2-1 |
| CAT7a | 10 Gbps | 1000 MHz | 50m | ISO/IEC 11801 |
| CAT7 | 10 Gbps | 600 MHz | 100m | ISO/IEC 11801 |
| CAT6a | 10 Gbps | 500 MHz | 100m | ANSI/TIA-568-B.2-10 |
| CAT6 | 1 Gbps | 250 MHz | 100m | ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1 |
| CAT5e | 1 Gbps | 100 MHz | 100m | ANSI/TIA/EIA-568-B.2 |
| CAT5 | 1 Gbps | 100 MHz | ? | ANSI/TIA/EIA-568-B.1 |
| CAT4 | 20 Mbps | 20 MHz | ? | RJ45ではない専用コネクタ |
| CAT3 | 16 Mbps | 16 MHz | ? | 規格外だが100Mbpsまでは使える |
| CAT2 | 4 Mbps | 1 MHz | ? | LANケーブルとしては使えない(結線違い) |
※1 ： 1バイト＝8bit なので 1Gbps＝125MB/s に相当します。
一般的なLANケーブル＝RJ45コネクタ は間違い
現時点で一般的なLANケーブルは、RJ45ではなく厳密には8P8C（8極8芯）のコネクタになる。
しかし、8P8Cと同一規格でRJ45（8極2芯）コネクタがあり、デファクトスタンダードになってしまっている為通称的にRJ45と呼ばれているに過ぎない。
単線 or より線
| 線 | メリット | 伝送帯域 |
|---|---|---|
| 単線 | ノイズに強い | より線と比べると線が太く、硬くなる |
| より線 | ケーブルを細く柔らかく出来る | 単線と比べるとノイズに弱い |
一般的な家庭において、部屋の中での配線は基本的にはより線で問題なく、
長距離を接続する場合に単線を活用すると良い。
規格名称
IEEE802.3 が有線LANに関するもので、
IEEE802.11 が無線LANに関するもの。
| IEEE名称 | メリット |
|---|---|
| IEEE802.3 | 10BASE5 / 10BASE2 / 10BASE-T |
| IEEE802.3u | 100BASE-TX / 100BASE-T4 |
| IEEE802.3ab | 1000BASE-T |
| IEEE802.3an | 10GBASE-T |
伝送帯域の限界
100 MHzの周波数でデータビットを送信しようとした場合、
単純計算では 100 Mbpsが限界速度となります。
そこで様々な技術を使って100MHzで1Gbpsを実現したり、500MHzで10Gbpsという速度も実現できるようになっている。
1000Base-T
1000Base-T は 8B/1Q4 と PAM5 という技術を使って、1パルスあたり8bitのデータを転送。
1Hzで2パルス送れるので、1Hzあたり16bit送信できます。
1Gbpsの速度で送信する為には、1,000,000,000 bit ÷ 16bit ＝ 62,500,000 Hz (62.5MHz) の伝送帯域が必要。
なので 100MHz の帯域に対応している CAT5 以上のケーブルが必要になる。
また、1000Base-TはCAT5ケーブルでの利用を想定しており、8極8芯すべて結線されているCAT5ケーブルで、短距離の通信であれば1Gbpsでの通信ができる。
ただし、LANケーブルの8つの線のうち4線しかないものもCAT5ケーブルとして扱われていた時期もあり、
この4線しかないCAT5ケーブルでは100Mbpsが上限となる。
PAM2、PAM5、PAM16
電圧差を利用して一度に複数のデータ送信を実現するイメージ。
10GbpsではPAM16が採用されているが、実際にはDSQ128と組み合わせてPAM12相当での利用になっている。
これは電圧差を広げるわけではなく、電圧差が少しでも大きくなるような組み合わせを選択するイメージ。
| PAM | 電圧パターン数 | 一段階当たりの電圧差 |
|---|---|---|
| PAM2 | 2 | 2.0V |
| PAM5 | 5 | 0.5V (+1.0V, +0.5V, 0V, -0.5V, -1.0V) |
| PAM16 | 16 | 0.13V (+1.0V～-1.0V) |
CAT5eケーブルで2.5Gbps?
10Gbpsの伝送速度を実現するために採用された技術(PAM16、DSQ128、LDPC、THP)を利用して
旧規格であるCAT5eケーブルの伝送帯域で2.5Gbpsを実現しているようです。
なので確実に100mが伝送できるわけではないうえ、
ケーブルから考えるとそもそも規格外の利用になるため
全てのCAT5eケーブル(種類や長さ)で2.5Gbpsが出るか？というと疑問を持っておく必要があります。
- 事前にトレーニングしてTHPで信号の補正をする前提で
- PAM5→PAM16として電圧差を多くし
- DSQ128で少しでも電圧差が大きくなる組み合わせを選択し
- LDPCでデータの誤り訂正を実現する
※ THP : Tomlinson-Harashima Precoding
※ 事前にトレーニング : ケーブルを含めた接続機器同士でノイズ特性を事前に測定
| カテゴリ | 最大通信速度 | 伝送帯域 | 伝送距離 | 変調方式 | 誤り訂正 |
|---|---|---|---|---|---|
| CAT5e | 2.5 Gbps | 100 MHz | ?m | PAM16 & DSQ128 & THP | LDPC |
| CAT5e | 1 Gbps | 100 MHz | 100m | PAM5 | 8B/1Q4 |
オートネゴシエーション
異なる速度のケーブルや通信機器が混ざっている場合に、
機器間で最大の速度でリンクできるよう自動検出する機能。
ギガビット機器同士なのにリンク速度が100Mbpsならケーブルを疑ってみると良い。
Auto MDI/MDI-X
LANケーブルの差し込み口の違いが、MDI/MDI-X。
この違いを自動的に認識して問題なく利用できるようにしてくれる機能。
| 種類 | 機器 |
|---|---|
| MDI | パソコン、端末側の差し込み口 |
| MDI-X | ハブ、スイッチ等の集線装置側の差し込み口 |
そして差し込み口同士を接続する場合に使用するケーブルは下記の通り。
| 接続形態 | 使用ケーブル |
|---|---|
| MDI ⇔ MDI-X | ストレートケーブル |
| MDI ⇔ MDI | クロスケーブル |
| MDI-X ⇔ MDI-X | クロスケーブル |
このため、一昔前はパソコン同士を直接接続するならクロスケーブルが必要であった。
しかし 1000BASE-T 以降は標準でAuto MDI/MDI-Xに対応しているため、
現在ではよほど気にしなくて良い。
リピータハブとスイッチングハブ
リピータハブは受け取ったパケットをすべてのポートに送信する
スイッチングハブは受け取ったパケットを、決められた宛先にのみ送信する