Cat 6A:ファクト ファイル
Cat 6A:20 年の時を経て、現在も成長を続けています
Cat 6A は 2004 年にコムスコープの SYSTIMAX® GigaSPEED® X10D 形式で最初に登場しましたが、2009 年まで正式には標準として公開されていませんでした。しかしその頃までには、高帯域の銅ケーブル接続の次の波を可能にする将来の配線カテゴリとして業界全体に知れ渡っていました。このためケーブルメーカーたちはすぐに複製を試み、標準化団体は合意された規格の公表を余儀なくされました。
今振り返ってみると、このことによって今日の企業には欠かすことができない、帯域幅を大量に消費する多くのアプリケーションの開発と展開が可能になったことがわかります。そして、これはまだ完成には至っていません。現代の新しく構築された推奨されるインフラストラクチャiであり、今後何年にもわたってその重要性を保っていくことを約束しています。その成功の証は、規格の最初の草案から 20 年近く経っても未だ成長を続けるこの販売量にも見られます。
この記事ではまた、Cat 6A が以前のカテゴリ(Cat 5、Cat 5e、Cat 6)に取って代わった理由と、Cat 7、Cat 7A、Cat 8 などの(理論上ではより優れている)銅ケーブルタイプよりも優れたオプションである理由についても説明します。
SYSTIMAX 配線の技術概要
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私たちは、帯域幅を大量に消費するアプリケーションの需要の高まりに対応するために、エンタープライズ ネットワークを急速に進化させていく必要があることについて常に認識しています。エンドユーザーは、これらのアプリケーションの利点を最大限に活用して、新しい方法でより多くの情報を交換します。そして企業の組織は通常、提供された帯域幅をできるだけ多く、非常に迅速に消費する方法を発見します。
このことを念頭に置き、2004 年にこの業界は 1000Mbps Cat5 と Cat6 ケーブル配線カテゴリの制約から逃れる必要性に気付きました。ネットワーキングの進化における次のステップは明らかでした。世界は、10 ギガビット イーサネットを必要としており、IEEE 802.3an 10GBASE-T タスクフォースは、規格開発のタスクを任されたのです。
10GBASE-T をサポートする電気系が複雑になることが予想されたため、カテゴリ 5e をサポートする当初の目標は中止され、最小限のカテゴリ 6 準拠ケーブル配線上の正確な最大距離はまだ未定でした。IEEE 802.3an プロジェクトの最終的な必須目標は、カテゴリ 6 かそれよりも良い配線で「少なくとも 55m~100m 以上」でした。このプロジェクトにさらに賢いチップ設計者が加わることで、多くの人々が、汎用的なカテゴリ 6 配線の最低保証距離を延ばす新しい技術の開発を期待するようになりました。
簡単に言うと、ケーブル配線でより高いビットレートを送信するためには 3 つの方法がありました。1 つはケーブル配線性能の向上、2 つ目は電気系の技術の向上、3 つ目は両者の混合です。後者は、銅線上での 10 ギガビットに当てはまります。4 対のそれぞれで 2.5 Gb/s を送信するのは簡単なことではありません。そのためには、1 ヘルツあたり複数ビットを送信するマルチレベル・コーディングと、既存のカテゴリ 6 標準で指定されているものよりも広いチャンネル帯域幅が必要でした。また、リターンロスやクロストーク(NEXT や FEXT)などのチャンネル内障害の影響を低減するために、高度なデジタル シグナル プロセッシング (DSP) 技術も必要でした。しかし、電子系では補正できないパラメータが 1 つあります。それは、エイリアン クロストーク(隣接する配線チャネルからのノイズ)です。
IEEE 802.3an タスクフォースは、これらの問題を積極的に調査し、ISO や TIA ケーブル配線規格と連結を取り、ケーブル配線チャネル要件に収束させました。これらの開発の結果、IEEE 802.3an タスクフォースは 10GBASE-T の最低ケーブル チャネル仕様を採用し、モデル 1 Alien NEXT と挿入損失と呼ばれるものが「拡張型」カテゴリ 6 または「新規」クラス E(クラス EA)に適用されるモデルとして正式に認識されました。さらに、タスクフォースは、必要な最大チャネル周波数を 500 MHz に設定することで合意しました。
そのため、 2004年10月にドラフト規格が公表され、Cat 6A が誕生しました。これは時代を先取りしており、最大限に「未来を見越した」ものを提供するように意図的に設計されています。新世代のアプリケーションと用途のインフラストラクチャとして、その適合性の 1 つの重要な側面は、PoE (Power over Ethernet) の可能性をもたらしたことです。Cat 6A は 10Gbps のスピードをサポートするだけでなく、デバイスメーカーが、距離に対する制限なしに、より高度な電力と帯域幅をどこにでも届けられる能力を大幅に拡張します。これは、デバイスが AC コンセントが届く範囲というわけでなく、100 PoE スイッチが届く場所に配置することができるためです。
およそ 20 年後、Cat 6A は銅線ツイストペア カテゴリをほぼ支配し、現在もすべての新規構築アプリケーションで推奨されていますii。将来のマルチギガビット アプリケーションや構築される予定のサービスの基盤となる仕組み、実装方法、ネットワーク基盤については続きをお読みください。
Cat 6A に最適なアプリケーションは何ですか?
大企業各社は、ますます高度になっていくアプリケーションに対応する必要性に迫られています。構内配線の実装では、このような考慮事項から独立し、テクノロジーに依存しない安定した高速インフラストラクチャを提供する必要があります。
水平的な標準オフィスアプリケーション: ほとんどの携帯電話やノートパソコンは、まだ 10 Gbps の帯域幅を必要としていませんが、Cat 6A を規定の配線インフラとして使用することで、将来に対応するインフラを提供します。このような日常的に使うアプリケーションがここまでの帯域幅を必要とするようになるには数年かかるかもしれませんが、必要となればそこにあります。
IoT: IoT デバイスが普及し始めるにつれ、Cat 6A は帯域幅と電力要件の両方を提供します。IoT がビジネスと日常生活の構造をどのように変えているか、詳細をご覧ください。
PoE / 照明: 前述のように、センサーやカメラなどの IoT デバイスは、Cat 6A 全体ですぐに使用できる電源を持ち、低電圧 LED の開発によって可能になる照明システムにも使用されるようになっています。Cat 6 ケーブルは PoE を可能にしますが、熱の問題に発展しやすい場合がありますiii。
Wi-Fi 6/6E:Cat 6A は、次世代の Wi-Fi に必要なマルチギガビット バックホールを提供するために必要です。Wi-Fi 6 と 6e が、モバイルユーザー、IoT デバイス、レイテンシーの影響を受けやすいアプリケーションに必要なパフォーマンスと容量をどのように提供するかについてご覧ください。
ビル内セルラー: また、マルチギガビット バックホールは DAS 設備にも必要で、Wi-Fi とともにセルラーネットワークへの依存度の高まりによって必要とされています。
ストレージエリア ネットワーク (SAN)/ ネットワーク接続型ストレージ (NAS): 10 ギガビット イーサネットは、ネットワーク接続型ストレージ (NAS) とストレージエリア ネットワーク (SAN) の両方で、コスト効果の高い高速インフラストラクチャを実現します。10 ギガビット イーサネットは、光ファイバー チャネル、ATM OC-3、OC-12、OC-192、InfiniBand など、他の多くのストレージ ネットワーク テクノロジーと同様のレイテンシーで同等または優れたデータ伝送容量を提供できます。銅線上の 10 ギガビットの開発は、従来のファイバーベースの技術と比較して、100 メートル未満の接続に対して非常にコスト効率の高いソリューションを提供します。
高性能コンピューティング:多数の業界セクターが、ストリーミングビデオ、医療用画像処理、集中型アプリケーション、ハイエンドグラフィックス、可視化技術、データ クラスタリングなどの高帯域幅を消費するアプリケーションをサポートするために高性能なコンピューティング プラットフォームを利用しています。
マルチサイト コラボレーション:会議参加者が白紙のスライド上に文字や図を描いたり、ウェブサイトに接続したり、会議ホストやその他の参加者とプライベートなコミュニケーションを取ることができる、コラボレーションツールが新たに登場しています。それらの有効性を確保するために、これらのコラボレーションツールには、より多くの帯域幅がますます必要になり、10 ギガビットイーサネット接続は、企業内でのマルチサイトコラボレーションを可能にするための主要なリンクになります。
ストリーミングメディア、AV システム、デジタルサイネージ:ストリーミングメディアは、会社の内部および外部通信を強化します。また、ミーティングの主催、記者会見の開催、新製品のデモ、マーケティング/広告活動のサポート、従業員のトレーニング、ユーザーサポートの提供、HDTV、ビデオオンデマンド、インターネットゲームなどの楽しいイベントなど、さまざまな役割を担っています。ストリーミングメディアで送信されるデータにはソースとユーザー間の途切れることのないパスが必要とされるため、帯域幅がストリーミングメディアの採用の鍵となります。
グリッドコンピューティング:グリッドコンピューティングは、ネットワーク全体で必要な大規模なジョブに対して「スペア」のデスクトップ CPU 馬力を提供します。アレイのコンピューティングパワーを必要とする多くの科学アプリケーションがありますが、スーパーコンピューターや超並列アレイのコストはこれまで非常に高額でした。グリッドコンピューティングは、この種のアプリケーションをサポートするために、「ネットワーク全体」に処理能力を効果的に提供する技術です。グリッドコンピューティングは、参加するすべてのコンピューティングプラットフォーム間の非常に高速な相互接続に大きく依存しています。今日、グリッドコンピューティングは、データセンター内の予備のコンピューティングサイクルを蓄積し、製薬研究、財務ポートフォリオリスク分析、電子設計自動化、その他のコンピューター集約型アプリケーションなどのアプリケーションにおける複雑なモデリングとシミュレーションに利用されています。グリッドが企業のインフラストラクチャの基盤となるには、グリッドを利用することができるアプリケーションの種類が今後増える必要がありますが、現在でも、グリッド技術は増え続けるアプリケーションや産業のためのリソース共有、利用、コラボレーションの促進のために利用されています。
10. カテゴリ 6A は、医療施設への新しい設備に推奨されます。
2010 年に発表された TIA-1179 は、医療施設のすべての新規インストレーションにカテゴリ 6A を推奨しました。これはデータセンター外での新規設備にカテゴリ 6A を推奨した最初の規格です。
9. カテゴリ 6A は、教育施設への新規設備に推奨されます。
2014 年に公表された TIA-4966 は、有線および無線接続に必要な高性能インフラストラクチャーの必要性に基づいた新規教育施設に、カテゴリ 6A を推奨しています。
8. カテゴリ 6A は 10GBASE を最長 100 メートルまでサポートします。
カテゴリ 6A では 10GBASE が 100 メートルサポートされることにより、市販のツイストペアメディア上の最速のイーサネットアプリケーションを、規格で指定されているチャネル長全体まで確実にサポートできます(TIA-568 や ISO/IEC 11801 などがあります)。これは、高パフォーマンスのワークステーションが 10 ギガビットフォーマンスを必要とし始めたときに起こります。
7. 10GBASE-T は、改善された価格性能と低消費電力を提供します。
過去数年間の 10GBASE-T での大幅な改善により、ギガビットあたりの総価格と電力効率は 1000BASE-T よりも大幅に低下しました。かつて業界で言われていた「今日のサーバーは明日のデスクトップ」は、10GBASE-T にも言えるかもしれません。
6. カテゴリ 6A は、おなじみで下位互換性のある RJ45 ユーザー インターフェースをサポートします。
カテゴリ 6A は、実証済みで、おなじみの、下位互換性のある RJ45 インターフェースをサポートしています。RJ45 は標準化のパワーを実証し、私たちが知っているようにイーサネットの世界的な成長を実現させ、幅広いアプリケーションのユニバーサルインターフェイスとなりました。
5. カテゴリ 6A は10G 技術に依存する新しいビル内ワイヤレスシステムをサポートしています。
一般的に信じられていることとは裏腹に、ワイヤレスにはワイヤーが必要です。10GBASE LAN 技術とカテゴリ 6A 上のリモート電源に依存する新しいビル内ワイヤレスシステムは、ビルのマルチオペレーターやマルチテクノロジー カバレッジと容量ソリューションをサポートしています。
4. カテゴリ 6A は、すでに 1 Gbps を超える Wi-Fi 技術をサポートしています。
今日の 802.11ax (aka Wi-Fi 6) アクセスポイントは、最大速度 6.77 Gbps まで達しており、10GBASE 接続で最高速度のデータ転送速度で動作する必要があります。また TSB-162 ワイヤレスアクセスポイント用通信ケーブルガイドラインでは、すべてのワイヤレスアクセスポイントに対して、少なくともカテゴリ 6A 以上のケーブル接続での稼働を推奨しています。
3. カテゴリ 6A は、シールド無しとシールド付きバージョンがグローバルで販売されています。
シールド無しソリューションとシールド付きソリューションの利点についての議論は今後も続いていくでしょう。カテゴリ 6A (そしてコムスコープ) はどちらもサポートしていますが、顧客は、使い慣れた、インストールが容易なシールド無しのソリューションについてコストの面でも好感を持っています。
2. カテゴリ 6A は、Power over Ethernet (PoE) アプリケーションで優れた性能を発揮します。
PoE 規格が更新され、ケーブルの 4 対すべてを使用してデバイスに供給する電力が 2 倍に増えた時点で、カテゴリ 6A は、カテゴリ 5e やカテゴリ 6 の先行製品よりも優れた熱放散性能を提供します。PoE のカテゴリ 6A のメリットについては、このホワイトペーパーを参照してください。
1. カテゴリ 6A は、既存および新規アプリケーションをサポートするシンプルかつコストパフォーマンスに優れたプロビジョニングを提供します。
カテゴリ 6A は、現在だけでなく将来のアプリケーションに向けて今あるビルディングを準備するための、最もコストパフォーマンスに優れたシンプルなプロビジョニングを提供します。10 ギガビットのアプリケーションが登場し始めた今、カテゴリ 6A のツイストペア接続に基づいて、適切なメタル配線インフラで建物のプロビジョニングを検討する時期が来ています。
伝送ギガビットあたりのコストが最も低い!
Cat 6A を選択する 10 の理由
10 reasons to choose CAT6A
最初の懸念事項
カテゴリ 6A ケーブルの最初の波が出た時、平均的な Cat 6 ケーブルよりもはるかに大きく重いと言われることがありました。しかしこの 10 年ほどの間に、このような懸念に対処するための改善が行われ、よりスリムに軽量化されました。また、便利なプルボックスではなくリールでしか利用できないなど、最初の頃はそれ以外にも違いはありましたが、ほとんどのサプライヤーはこれに対処しました(例:コムスコープが使用した WeTote ボックス)。
仕様の不足の可能性
さらに、Cat 6A は比較的複雑かつ高度なため、テストをおこなうことが重要ですが、多くのベンダーは保証性能や仕様書は提供していません。その結果、多くの Cat 6A 導入では、十分なテストを行わずに運用が開始されることになります。ただし、SYSTIMAX GigaSPEED X10D の全仕様については、このガイドを参照していただけます。
重さに見合った価値
Cat 6A は、以前のケーブルよりはしっかりした造りのケーブルとなっていますが、より長い距離にわたって 10 Gbps を伝送し、クロストークを低減する能力は、そのような懸念をはるかに勝っています。Cat 6A の性能に匹敵するために必要な 10 本の Cat 6 ケーブルのほうが、よっぽど扱いにくいケーブルとなります!
カテゴリ 5 システムやケーブリング規格が登場するまで、LAN のパフォーマンスは、主に建物の配線や、ケーブルによって歪んだ信号を適切にデコードする LAN 機器の能力によって制限されていました。当時のカテゴリ 5 ではパフォーマンスの改善が見られ、この問題は軽減されました。しかし、LAN のスピードが高速化するにつれ、機器設計者たちはインフラ上のギガビットレベルの速度をサポートするための要件への取り組みを余儀なくされ、同様の問題が浮上してきました。その結果、カテゴリ 5e や 6 の仕様へと移行されました。LAN の速度が 10 Gbps にまで向上し、ケーブルやコネクタに関連する技術が必然的に上がるにつれ、LAN の設計者たちは、すべてのチャネルコンポーネントと彼らが実施するインストレーションがパフォーマンスに与える影響を考慮する必要が出てきました。
GigaSPEED X10D ソリューションは、新しい 10 Gbps イーサネット要件をサポートするために設計された拡張型のケーブルおよびコネクタ性能を使って特別設計されています。特許取得済みの技術と SYSTIMAX Labs の科学技術により、GigaSPEED X10D ソリューションは、従来のソリューションでは非常に優れたチャネル性能と、物理層に 10 Gbpsがもたらす特定の要求を満たす革新的なエンジニアリング技術を発揮します。
通信チャネルの提供に使用されるこのケーブリングアーキテクチャは、4 コネクタチャネルに基づいています。水平型サブシステムと呼ばれる配線システムのこの部分(フロアの配信部と作業エリアの間)は、LAN と配線のパフォーマンスに関する議論が最も多いエリアです。
構内配線システムのデータ伝送容量は、システムコンポーネントとその周辺環境によってチャネルに導入された多数の障害の影響を受けます。構内配線システムのスループットに悪い影響を与える障害のいくつかを以下に示します。
- 外部ノイズ
- 遅延と遅延スキュー
- 挿入損失/減衰
- インピーダンスの不一致/リターンロス
- クロストーク
このような障害が発生すると、ビットエラーが発生し、構内配線システムチャネルの全体的なスループットが低下する可能性があります。Bit-Error-Rate (BER) は、送信されたビット数に対する誤って受信したビット数の比率です。高速で帯域幅を集中的に使用するアプリケーションがますます出てきていることから、スループットを最大化するためにビットエラーを最小化する必要性が重要になってきています。データアプリケーションでは、BER が高いほど、信号の再送によりネットワークパフォーマンスが低下します。ビデオアプリケーションでは、BER が高いほど、途切れたディスプレイ、フレームの欠落、白い斑点(雪)が発生します。各アプリケーション分野では、BER が高くなるとパフォーマンスの満足度が落ちます。
鍵となるケーブリングパラメーターは、インピーダンス、チャネルのリターンロス、挿入損失、クロストークです。これらの特性を理解することは、この配線システムの可能性を評価する上で不可欠です。
ノイズは、チャネル近傍にある外的な電界や磁場を介してチャネルへと入り込んできます。静電気放電 (ESD) や電気高速過渡 (EFT) イベントによる非直接的な放電は、外部ノイズソースの一例です。GigaSPEED X10D 配線システムを使うことで、製品に優れたバランスを持たせこの問題を克服できます。
バランスとは、ある 1 対の一本のワイヤーにある信号は振幅と等しいものの、同じ対のもう一本のワイヤーの位相が逆になるその度合いのことです。各信号は、接地に対して測定されます。信号が完璧なバランスをもって印加されると、平均電圧はゼロになります。ただし、このバランスは乱れる可能性があります。バランス障害の主な原因は、そのリンクのコネクタです。
そのチャンネルのバランスが悪い場合(例えば、ケーブルのシールドがバランスを劣化させる場合)、追加される対との間に送信信号にコモンモードノイズとして電圧が存在するため、ビットエラーの発生が増加します。このシステムは、次に、レシーバのコモンモード除去 (CMR) を使って、このような影響を除去します。さらに、バランスが崩れるとノイズを増加させ、ノイズ耐性を低下させます。
LAN 環境では、バランスのとれた電子系とケーブルによるバランスの取れた伝送を使用することで、接地やボンディングを心配することなく、その対を外部干渉や放射ノイズに対する対策としてシールドする必要を取り除きます。アースや接地要件は国によって規定が異なるため、真に「ポータブル」な配線システムと「オープン」な配線システムと言えるのは、UTP ケーブルシステムのみです。
配線チャネルの端から端まで伝送する信号は、ケーブル長をその伝送媒体の伝播速度で割ったものに等しい量だけ時間的に遅延します。この遅延は伝播遅延と呼ばれます。実際のケーブルの場合、伝搬速度は導体を取り巻く誘電体の特性によって異なります。ケーブルの伝搬遅延は、最悪のケースとなる対によって特徴付けられます。
遅延スキューは、同じケーブルシース内の 2 つの対の間の伝播遅延の差です。このパラメータは長さに依存し、100 m でパスしなくても、短い長さではパスする可能性はあります。その対の誘電体組成と組み合わさったツイストレートの変動がスキューを決定し、これは秒単位で表されます。遅延スキューの最小化は、複数のツイストペアで信号を伝送し、同時にチャネルのレシーバ端にも到達する必要があるアプリケーションでは極めて重要になります。
SYSTIMAX GigaSPEED X10D チャネルは、伝搬遅延と遅延スキューに対して優れたマージンを持っています。
減衰としても知られている挿入損失は、信号が伝送媒体を通過するときに損失あるいは減少します。損失はあらゆる種類の伝送媒体で発生します。挿入損失の影響はとても重要です。なぜならこれは、2 台のデバイスがどれだけ離れることができるかの最大距離を決定するからです。
銅線の挿入損失は、次の 2 つの要因に起因します。
- 1 つは銅線損失。これは不可避で、100 オームのツイストペアすべてに対して同じです。RJ45 コネクタに挿入する絶縁ワイヤのサイズには制限があるため、これが大きく増加することはありません。したがって、減衰を劇的に増加させるには、新しいコネクタを採用することでしか達成されず、これを好むユーザーはあまりいません。
- 次は誘電体損失または消失です。これは導体やケーブルに使用される絶縁材および被覆材によります。絶縁材と被覆材の放散損失を最小限に抑えることは、ケーブルの減衰を最小限に抑えるために重要です。消失係数は、材料の損失の相対測定値です。
挿入損失は通常、単位長あたりの dB(例:dB/1,000 ft)で表され、信号がケーブルを通過する際にどの程度弱まったか、または振幅が減少したかを測定します。
挿入損失は 10GBaseT で使用する利用可能な帯域幅を決定する際の重要なパラメータです。
特性インピーダンスは、無限の長さの均一化された伝送線の入力インピーダンスに相当します。
また、その特性インピーダンスで終端される有限長の伝送線の入力インピーダンスにも相当します。これは、ケーブル構成と印加信号の周波数の関数であり、長さには関係ありません。非常に高い周波数では、この特性インピーダンスは抵抗値である固定値となる傾向があります。たとえば、ツイストペアの電話ケーブルのインピーダンスは 1MHz 超、100 Ωです。
負荷インピーダンス ZL が送信ライン特性インピーダンス ZO と等しい場合、最大電力はソースからその負荷に転送されます。別の言い方をすると、すべてのエネルギーが伝送され、ケーブルの終端で反射されるエネルギーはありません。終端または負荷インピーダンスが特性インピーダンスと異なる場合、ケーブル/負荷接合部でケーブルに流れる信号が部分的に反射されます。反射信号のパワーは、dB で表され、反射損失 (R) と呼ばれます。
ケーブルの形状が長さと共に変化すると、そのインピーダンスも変化します。このインピーダンスの変動は、反射も生じます。
チャンネルリターンロス (RL) は、ケーブルだけでなく、接続やパッチケーブルの長さにわたるインピーダンスの一貫性を測定したものです。チャネルの均一性に影響するパラメータには、対の 2 つの導体間の平均分離距離、ペアのツイスト均一性、絶縁コア自体の断面均一性が含まれます。これらのパラメータは、ケーブル、コネクタ、パッチコードの製造品質を測るものです。これらのパラメータのわずかな変動でさえも、RL パフォーマンスを著しく低下させます。
RL が懸念対象となる理由は、チャネルのインピーダンスの変動により、レシーバにノイズが生じるためです。したがって、クロストークなどの他のノイズ源と比較して効果を小さくするために、許容される不均一性を制御することが重要です。リターンロスは、一方の対を使用して、同時に送受信を行う、双方向送信方式(デュアルデュプレックス)では重要になります。送信方式は、デュアルデュプレックス(例えば、1 つの対で送信、別の対で受信)ではなく、フルデュプレックスにもできることに注意してください。
インターフェース回路にハイブリッド機能を採用した 1000BASE-TX や 10GBASE-T などのアプリケーションをサポートする場合、チャネル内のインピーダンスの不一致を最小限に抑えることが重要です。このハイブリッド機能は、フルデュプレックス(双方向)のデータ情報の伝送を実現するために使用されます。ハイブリッド回路は、1 つの端子の対で進入する信号が分割され、2 つの隣接する対から出て、反対側の端子の対に到達できないように配置された 4 つの端子ペアを表示します。ハイブリッドとチャネルインピーダンスが一致し、反射された伝送エネルギーが受信回路で生成され、ノイズとして現れることが非常に重要です。エコーキャンセル回路は、ハイブリッド機能に起因するエコーを大幅に削減するために 1000BASE および 10GBASE インターフェース回路に組み込まれています。
インピーダンスが異なる、または一致しないケーブルとコネクタから構成されるチャネルは、接続で発生しているすべての反射が原因となりリターンロスが悪化します。
SYSTIMAX GigaSPEED X10D ソリューションでは、すべての終端ハードウェア、機器、ワークエリアコードがケーブルのインピーダンスに合わせて設計され、最適なパフォーマンスを保証する「調整済み」チャネルを提供します。
チャンネルリターンロスは、次の条件によって支配されます。
- 非常に低い周波数:ケーブルインピーダンス > 100 Ω
- 中帯域周波数:ケーブル/コード インピーダンスの不一致
- 高い周波:コネクタリターンロス(ケーブルの SRL は無視できます)
クロストークは、高速データアプリケーションの配線で最も重要となる特性です。これは、他の信号パスからカプリングした結果、1 つの信号パスに表れる望ましくないエネルギーのことです。誘発された信号は、データを破損し、エラーを引き起こすのに十分な大きさを持っています。
クロストークの測定方法
クロストークを参照する方法として現在マーケットで一般的に使われている方法は 2 つあります。ペアツーペアと電力和です。
ペアツーペア方式では、ケーブルの各ペアの組み合わせに対してクロストークを測定する必要があります。特に 4 対ケーブルの場合、クロストークは合計 6 対の組み合わせで測定されます。「最悪のペアツーペアクロストーク」とは、6 つの測定値のうち、最悪とされたクロストーク値です。4 対ケーブルに対してペアツーペア方式が選択された理由は、当時の LAN アプリケーションでは、データ送信に通常 2 対 (1 対の組み合わせ) しか使用されなかったためです。
10GBaseT など、同じケーブルシースまたはパラレル伝送方式がアプリケーションで使用されている場合は、同じケーブル内で完全なペア構造を使用します。たとえば、ギガビットネットワークを自分たちの 4 対ケーブリングチャネルで実行するには、単にクロストークをペアツーペア ベースで指定するだけでは十分ではありません。各対の組み合わせのクロストークカップリングは、ペアツーペア ベースで関連するカテゴリ仕様を満たすことができますが、他の対から 1 つの対への TOTAL クロストークカップリングは、過剰でデータ完全性の損失を引き起こす可能性があります。測定方法を電力和に変更すると、使用中のすべての対を持つケーブルの合計クロストークは、使用中の 2 対のみを持つケーブルで検出されたクロストークを超えないことが保証されます。これは、パフォーマンスが損なわれないようにするために重要です。
ケーブルの電力和クロストーク計算は通常、対の間クロストーク パフォーマンスよりも 3-6 dB 劣ります。ただし、これは異なる測定方法であり、一つに準拠するからといって他に準拠するかどうかは想定できない事から、ユーザーは配線ベンダーに両方とも必ず指定する必要があります。
またこのセクションでは、ほとんどのシステムにはトランスミッタとレシーバが両端にあるため、ケーブルの両端からのテストも、すべてのチャネルのパフォーマンスを完全に理解するために必要であることも説明します。ケーブルの一端のクロストークの結果は、もう一つの端の結果とは異なる場合があります。
クロストーク測定では、低い値よりも高い数値(dB 単位)が推奨されます。この値が高いほど、低いレベルのノイズが隣接する対に転送されます。クロストークは周波数に依存するため、周波数が増加するとクロストークが小さくなります(つまり、より多くのノイズが伝播されます)。
近端クロストーク、遠端クロストーク、エイリアンクロストーク
LAN が伝送媒体として UTP ケーブリングシステムを初めて使用し始めたとき、その使用を制限したノイズは、ケーブリングシステムの外部ソースと、同じケーブル内の他の対の信号から発生しました。この外部のノイズソースは、より良いケーブルと機器の設計、政府の排出基準への準拠、改善されたケーブル設置手順によって大幅に削減されました。外部ノイズの 1 つの形態として参照されるのがエイリアンクロストークです。これは、隣接するケーブルで作動している他の信号から検出されたノイズで、エイリアンクロストークを発生させます。敷設されたケーブルシステムのパフォーマンスには、ケーブルを実装する方法や注意が重要な要素です。敷設やケーブル管理の予防措置には、張力、鋭利な曲げ、固く束ねられたケーブルなどによるケーブルのストレスの除去などがあります。
規格の観点から言うと、現場でのエイリアンクロストーク測定は単純とは言えません。実際のテスト構成では、試験対象となるケーブルの 1 対を囲む 24 ケーブルの 6 対からのエイリアンクロストークノイズの電力和の計算を行います。これは 6-around -1 構成として知られています。
GigaSPEED X10D ソリューションの主なメリットの 1 つに、エイリアンクロストークの大幅な削減があり、これにより 10GBaseT に必要とされるチャネル容量の実現を可能にします。6-around-1 テスト構成を使用した、PSANEXT と PSAELFEXT の以下のテストグラフは、GigaSPEED X10D ソリューションの優れた性能を示しています。
また、ケーブルや接続ハードウェア自体にも、他の種類のクロストークが存在します。
CTAT スピニングペアのアニメーション
近端クロストーク (NEXT) は、同じ(=近)端で送信ペアから受信ペアへの信号の望ましくないカップリングを指します。NEXT 絶縁は dB で表され、ケーブルの対が互いにどの程度分離されているかを測定します。
ペアツーペア NEXT
ペアツーペア方式は、小さいペアカウントケーブル(つまり 4 対以下)に最適で、NEXT を測定する通常の方法です。測定は、干渉する 1 対を仮定し、ケーブル内の他の対に結合された信号量を決定します。
電力和 NEXT (PSNEXT) は、他のすべてのペアからの信号の 1 対への望ましくないカップリングを指します。基本的に電力和はより厳しい仕様になります。
遠端クロストーク (FEXT) は、送信側の対からもう一方の(=遠)端の受信側の対への信号の望ましくないカップリングを指します。FEXT 絶縁も dB で表されます。新しいハイエンドアプリケーションでは、これは重要なパラメータです。
等レベル遠端クロストーク (ELFEXT) は、リモートエンドで結合された信号が、ローカル エンドで信号が印加されたペアのリモートエンドで減衰された信号に相対していることを除いて、FEXT と同じです。
電力和等レベル縁端クロストーク (PSELFEXT) は、ケーブル内の他のすべての対からの ELFEXT 電力の合計です。この測定は、各方向(例:1000BASE-T)などへの伝送に 3 対以上のケーブルが使用されている場合の並列伝送方式に適用されます。
従来、クロストークは主にケーブルが原因でしたが、LAN の速度が増加し、ケーブルが改善されたため、他のチャネルコンポーネントがクロストークの原因となっていました。累積効果はコンポジットクロストークとして知られるようになり、これに寄与する主なチャネルコンポーネントは、コード、接続ハードウェア、ケーブルです。また、クロストーク値は、特に機器、パッチ、作業エリアコードの長さ、ケーブル内のペアーのねじれ量など、設置方法にも影響されます。コネクタの設計で補償されない限り、コネクタのクロストークは厄介な問題になることがあります。また、クロストークは、パッチコード、コネクタ、水平ケーブル間のミスマッチによっても増加します。これはショートリンクで最も顕著です。チャネルを構成するすべてのコンポーネントの設計でこれを考慮しないと、明らかに標準準拠のコンポーネントを含むチャネルは、インストール後にテストが失敗することがあります。
プラグやジャックのクロストークキャンセリングの改善
モジュラージャックとプラグの嵌合時にカテゴリ 6A 性能を達成するには、ジャックをクロストークキャンセリング技術で設計し、プラグが示すクロストークを補正する必要があります。それでは、この「弱いリンク」のパフォーマンスをどのように改善できるのでしょうか?
その答えは、下位互換性プラグとジャックの「完全一致」にあります。プラグとジャックの嵌合にまつわるハードルを克服することで、カテゴリ 6A 接続の一貫した性能を実現することができます。最初のハードルは、プラグに見られる性能のばらつきを克服することです。主な課題がプラグ内部のケーブル対の終端処理であることから、SYSTIMAX ラボは GS10E GigaSPEED X10D プラグを導入しました。これは、ばらつきをごくわずかなレベルまで低減する終端処理設計です。コードが後部からプラグに入るとすぐに、ペアが制御され、ペアのねじれや従来のプラグで必要な導体のネストが回避されます。2 つ目のハードルは、ジャックの嵌合性能を向上させることです。既存のプラグとの下位互換性を維持しながら、ジャックの性能を新しいレベルに引き上げるために、SYSTIMAX Labs は GigaSPEED X10D ジャックに組み込まれており、業界独自のクロストークのキャンセリング技術を追加しています。
電界モデリング
磁場モデリング
ケーブルと接続ハードウェアのクロストーク性能が向上した結果、設置済みチャネルの最適なチャネル性能が実現しました。
Cat 6A 仕様を超える周波数の解明
2006年6月08日に IEEE は IEEE 802.3an-2006 を承認しました。これは、10 Gbps イーサネット用の新しい物理コーディングサブレイヤーインターフェイスと新しい物理メディアアタッチメントサブレイヤーインターフェイスを指定しています。10GBASE-T は、最大 100 メートルの平衡ツイストペア構内配線システム用の LAN 相互接続を指定します。指定されると、TIA、EN、ISO/IEC などの標準化団体は、10GBASE-T アプリケーションをサポートする Cat 6A ケーブルのコンポーネント仕様を確認しました。これらの標準化団体はそれぞれ、500 MHz までの Cat 6A コンポーネントの最大周波数を定義しています。IEEE 仕様では使用されないため、 500 MHz を超える周波数は定義されませんでした。
一部の企業では、Cat 6A ケーブルの宣伝に、650 MHz またはそれ以上のパフォーマンスを謳っています。ただし、一部のケーブル会社 (コムスコープを含む) は、安定した製造プロセスを確保する手段として、500 MHz を超える周波数のデータを日常的に収集していますが、Cat 6A コンポーネントでは 500 MHz の最大周波数を超えるパフォーマンスは促進しません。コムスコープは、10GBASE-T または Cat 6A のパフォーマンスに実際的な影響を与えないと考える機能を強調せず、10GBASE-T アプリケーションを運用したいお客様にとって実用的なメリットがあると考える機能に焦点を当てています。
LAN 速度がますます増加するにつれ、ケーブリングシステムの伝送能力は、ケーブルだけでなく、LAN チャネルのすべてのコンポーネントのパフォーマンスに依存しています。
エンドツーエンドのケーブリングシステムのメーカー(個々のコンポーネントのメーカーではなく)は、エンドツーエンドのチャネルパフォーマンスに関して大きなメリットがあります。この場合、ケーブル、ジャック、プラグのコンプリメンタリー設計により、信頼性と性能の向上が実現されていることは明らかです。他のケーブルシステムコンポーネントの相互関係にも同様の考慮事項が当てはまります。また、ケーブルチャネルの各コンポーネントの相対的な強度と弱点を慎重に評価するだけで、必要な微調整が可能になります。
GigaSPEED X10D ソリューションが示す挿入損失の改善とあらゆる種類のクロストークの劇的な低減は、UTP よりも 10GBASE の IEEE 要件、最大 500 MHz までの TIA/EIA カテゴリ 6A と ISO クラス EA チャネル性能仕様を超えています。
2004 年に初めてお客様に提供された SYSTIMAX GigaSPEED X10D は、コムスコープ独自の Cat 6A の実装であり、Cat 6A のすべての互換性と機能にコムスコープの専門知識と信頼性が組み合わさっています。
- Cat 6A の発明者
- 世界でナンバー 1 の Cat 6A ベンダー
- 150 か国以上で一貫したソリューションが利用可能
- 世界各地の製造施設
- 保証された性能(アプリケーション保証と 25 年保証)
- HD、A/V、Wi-Fi 6 & 6E セルラー、IoT などをサポート
- 収束型アプリケーションをサポートする単一ネットワーク
- 同じメディア上の電源とデータ
- シングルソースのエンド・ツー・エンド・ソリューション
- 設計の容易さ、導入の容易さ
- 定評ある信頼性
- 基準を超えるパフォーマンス
- ソリューションプロバイダーとコムスコープのエンジニアのグローバルネットワークによるサポート
- IT システムと OT システムをサポート
- 複数のフットプリント (パネル)
- 終端処理済みオプション
- 自動インフラストラクチャー管理ソフトウェア
その他のリソース
構内配線システムの注文ガイド
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コムスコープは、SYSTIMAX を使用した標準ベースの設計と、「インテリジェントビル」のコンテキストで実装する方法の両方について、ユーザーが十分に理解できるように、オンライントレーニング資料を提供します。
携帯電話よりも、Cat 6A が長年にわたって愛用されてきた理由
Cat 6A は誕生以来 16 年、今もなお愛され続けています。Cat 6A がこれほどまで高い耐久性を持つテクノロジーである理由がわかります。