INTERNET
インターネット最新テクノロジー：第 30 回員会に移し、国際標準としての地位を確立していくとともに、伝送メディアの追加など、さ既存のケーブルで超高速 LANを実現するまざまな仕様拡張が行われている。

1000BASE-T

現在のようなUTP（Unshielded TwistedPair、非シールド対より線）ケーブルがイーサネットで使われるようになったのは1980 年代の後半である。SynOptics社が対より線を使用して10Mbps の伝送を行う技術を開発し、音声や動画がIP網に統合されていくうえで、ネットワークに要求されるスピードは増すば対より線イーサネットの製品化を行った。このかりだ。こうした要求にこたえてくれるのが、1Gbpsの通信速度を実現する1000BASE-T

製品は米国の市場において大きな成功を収め、だ。光ファイバーのような特別なケーブルを使うことなく、既存のメタルケーブルで従来のその後 IEEE802 委員会において10BASE-T10倍から100倍のスピードが得られる1000BASE-Tは、これからの高速ネットワーク環境規格として標準化されるに至っている。の主流となっていくことが期待されている。今回は、1000BASE-Tが既存のメタルケーブルでいかにしてこれまでの10倍の高速通信を実現するのかを解説する。

10BASE-T 規格の標準化が完了したのは1990年だが、その頃に対より線として利用されていたのはVoice Grade（音声品質）と呼ば瀬戸 康一郎

日立電線株式会社

れる電話向けの配線ケーブルであった。しかし、10BASE-T が普及するにつれ、データ通信向けの高品質の対より線（後にカテゴリー5（Cat.5）ケーブルと呼ばれるようになる）が開発され、広く使われるようになった。この高品質なCat.5 ケーブルを活用して伝送速度100Mbpsを実現したのが100BASE-TX、いわゆる100 メガイーサネットだ。100BASETXは1995年にはIEEE802委員会において標準化が完了している。
現在、全世界の8割以上のLANがイーサネットで構成されている。1億台以上のPC、ワークステーション、サーバーがイーサネットで接続されている。まさしく、イーサネットはイーサネット普及の歴史

使って3Mbps の伝送を行った「X-Wire」が「イーサネット使ってますか?」と訊かれて宙空間の光を伝える科学物質」のEther（エ「なにそれ?」と答える人でも「会社でパソコーテル）になぞらえEthernet と命名している。

LAN の代名詞となったのである。

その原型だ。開発者のBob Metcalfe は「宇ギガビットイーサネットの登場ンをつなぐのに使っているネットワークのこと

1 9 7 0 年代後半にはD E C 社、I n t e l 社、このように10 メガ、100 メガのイーサネッですよ」と説明すると「ああ、LANのことね」

XEROX 社によってコンソーシアム（DIX コントが広く普及するにつれ、これらのトラフィッと合点がいくだろう。今ではLAN と言えばイソーシアム）が結成され、伝送速度10Mbpsのクを束ねるための、さらに高速なイーサネットーサネットのことを指すと言っても過言ではな

イーサネットがDIX Ethernetとして標準化されが求められるようになった。このため1995 年

いだろう。

た。このイーサネットは太い同軸ケーブルを使にはIEEE802 委員会において1Gbps の伝送現在、オフィス内のネットワークとして標用していたことからThick Net とも呼ばれた。

速度を持つ「ギガビットイーサネット」の標準で使われるようになったイーサネットは、その後、イーサネットは標準化の場をIEEE準化が開始された。ギガビットイーサの標準

1973 年 に XEROX 社 の Palo Alto 研 究 所（ Institute of Electrical and Electronics

化作業は、光ファイバー主体の1000BASE-（PARC）において開発された同軸ケーブルをEngineers、電気電子技術者協会）の802 委

X規格と対より線を使用する1000BASE-T規

338 INTERNET magazine 1999/12

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

格に分けて進められた（図1）。
1998 年には1000BASE-X がIEEE802.3zとして標準化を完了し、今年 6 月には1000BASE-T もIEEE802.3ab として標準化を完了した。8月にはギガビットイーサネットの普及を推進するギガビットイーサネットアライア
ンス（GEA）主催による1000BASE-T 製品の 相 互 接 続 試 験 が行 われ 、 E x t r e m e
ギガビットイーサネット

Networks 社、3Com 社、Intel 社、日立電線などが参加して、Cat.5 ケーブルを使用した伝送速度1Gbps の相互接続性が実証され1000BASE-T（IEEE802.3ab）

1000BASE-X（IEEE802.3z）

た。今年の秋には続々と対応製品が発売さ

UTPカテゴリー5ケーブルれ、2000 年春には大々的な普及が始まるものと期待されている。

1000BASE-Tの伝送技術

1000BASE- SX

1000BASE-LX

1000BASE- CX

マルチモード光ファイバー・
短波長レーザー

シングル/マルチモード
光ファイバー・
長波長レーザー

2芯同軸ケーブル

1000BASE-T においては、10BASE-T の100 倍もの超高速伝送を実現しているが、い図 1 ギガビットイーサネットの規格体系ったいどのようにこの伝送速度を実現しているのだろうか? 秘密は4 対並行送受信と5 段（a）100BASE-TX 2対送受信

階のマルチレベル送信にある。
1本のCat.5 ケーブルには2 本の電線がより受信データR合わされた対より線（ツィステッドペアケーブ
送信データル） が4 対 含 まれている。 1 0 B A S E - T やT

100BASE-TX では、これらの4 対のうちの1対を利用して信号を送信する。送信と受信はそれぞれ別の対を使用するので、合計 2 対が送受信に使用されている（図2 a）。これに対して、1000BASE-T では送信に4 対すべてが使用される（図2 b）。イーサネットでは全二（b）1000BASE-T 4対並行送受信

重通信をサポートしており、送信も受信も同HYBRIDTる。100BASE-TX ではこれが+1、0、-1 の3つのレベルに拡張された（MLT-3、MultilevelRT信である。10BASE-T では対より線に送り出される信号は0と+1 の2つのレベル（値）であRT成・分離）を行う。
もう1 つ の秘 密が5 段階のマルチレベル送R

HYBRID分で送信信号と受信信号のハイブリッド（混R

HYBRID

受信データ
送信データ

HYBRID時にできる必要があるので、各対の送受信部

TTransmit 3）。1000BASE-T においてはさらに5つのレベル（+2、+1、0、-1、-2）まで拡

図 2 イーサネットの対より線

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

INTERNET magazine 1999/12339

張している（図3）。これを4 対の信号線に並る。これによって相手の端末の備える通信モ行して行っているので、1000BASE-Tの信号ードに応じた最適なモードによる接続が可能

符 号 化 方 式 を 4D-PAM5（ 4 Dimensionalだ。たとえば、相手が100Mbps までの通信

Phase Amplitude Modulation 5）と呼ぶ。

速度しかサポートしない場合には、この条件（ただし、実際の信号送信においては不要なを自動的に認識し、100Mbps にフォールバ電磁輻射を減らすため、パーシャルレスポンックして通信リンクを確立する（ただし、自局ス処理を行い、5 レベルの信号を17 レベルのも100Mbps通信をサポートする場合に限る）。

信号に鈍らせて送信を行っている）。

（a）MLT-3（100BASE-TX）+1

このような自 動 認 識 機 能 に加 えて、このように4対が並行して5レベルの信号を1000BASE-Tでは「自動クロスオーバー修正送信することにより、1 クロックにおいて5 ×機 能 」 が追 加 されている。 これまでの5 × 5 × 5=625 種類の値を送信することがで10BASE-T や100BASE-TX 機器では、ハブきる。この625 種類の値のうち、512 種類のとNIC（ネットワークインターフェースカード）値をデータの送信に利用して、残りはデータの接続にはストレートケーブルを使用し、ハフレームの開始符号やアイドル符号などの制ブ同士やNIC 同士の接続の場合はクロスケー御用に使用する。1000BASE-Tではデータ転ブルを使用する必要があった。これに対して、送用の512 種類の値を使用して256 種類（81000BASE-TX では対より線のクロス・ストビット）のデータを表現する（すなわち、2倍レート結線を自動的に修正する機能（Autoの冗長性を持たせている）。これにより、伝送MDI/MDI-X Correction）が備わっており、エラーの検知と修正機能を実現し、耐エラー接続機器の種類にかかわらず、常に一種類の性を高めている。このようにして1000BASE-ケーブルで通信が可能となっている。これま

Tでは信頼性を保ちつつ、100BASE-TXと同では、ハブ同士をカスケード接続する場合、

じ125MHz の送信信号速度で1Gbps の高速クロスケーブルを使用するかアップリンク切り

データ送 信 速 度 を実 現 している（ 8 b i t ×換えスイッチで切り替えを行う必要があった。

125MHz=1Gbps）。

1000BASE-Tではこれらの切り替えが不要となる。

0ブラグ・アンド・プレイ+1

1000BASE-T向けの配線

このような超 高 速 伝 送 に加 え、（b）4D-PAM5（1000BASE-T）+2

1000BASE-T ではプラグ・アンド・プレイのた+1めのメカニズムも強化されている。

0

1000BASE-T を利用して伝送速度1Gbpsの通信を実現するためには、どのようなグレ-1

1 0 0 0 B A S E - T では自 動 認 識 （ A u t oードの配 線 が必 要 とされるのであろうか?

-2

Negotiation）機能の実装が必須となっていIEEE802.3ab 規格においては「Cat.5 ケーブ
ル配線が必須、さらに品質を高めたEnhanced

図 3 マルチレベル信号

Cat.5ケーブル（Cat.5e）を推奨」と規定されている。
水平配線

ワークエリア

通信クローゼット

前述のGEA相互接続試験においてはCat.5
ケーブル配線を用いた試験が行われ、アウト端末（パソコンなど）

ワークエリアケーブル

アウトレット機器
ケーブル ネットワーク機器（スイッチングハブなど）
パッチパネルレット・コネクターなどを含む総延長 100m

パッチコード中間接続点（ゾーンボックス）

パッチパネルの配線チャネル（図4）においてもエラーのな
い1Gbps 通信が行えることが確認されている。規格で規定された必要最低限のCat.5 配

チャネル

線でも問題なく1Gbpsの通信が行えることが
図 4 Cat.5 配線チャネル

D340 INTERNET magazine 1999/12

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&Dしかし、デスクトップからのトラフィックが実証されたわけである。
ただし、これらの実験で使われた配線はプ集中するスイッチングハブ間のカスケードリン

ロのケーブル屋が準備した折り紙付きのCat.5

クやサーバーとのリンクでは1000BASE-T は配線である。既設のCat.5 配線においては、非常に有用となる。たとえばサーバー接続に正しくCat.5 の特性を満たさない配線チャネ

100メガイーサネットを使用しているとすると、ルが存在することも予想される。1000BASE-

10 台のクライアント・パソコンが同時に各Tを導入するにあたっては、あらかじめケーブ10Mbps の通信を行っただけで、100Mbpsルテスターによるチャネル特性の検査を行えのサーバーリンク帯域はいっぱいになってしまばより安心であろう。もしもCat.5 特性を満う。すなわちボトルネックである（図5）。最たさない場合でも、ケーブルとコネクターの接近の高性能パソコンがファイルのダウンロード合部の結線を改善するだけでも特性を大きくを行えば10Mbpsを優に超える帯域占有が起改善できる場合が多い。これらのことは、プきることを考えると、サーバーリンクの1Gbpsロの配線屋に相談されると良いであろう。ま化はLANのボトルネック排除に効果大だ。フ

た、これから新しく配線される場合は、将来ァイルサーバー以外でも、社内のアクセスが性も考えてCat.5e 以上の配線が望ましい。

集中するイントラネット向けウェブサーバーな

図6

1000BASE-T 製品例

日立電線 CopperMattockシリーズ・スイッチングハブ

どでも1000BASE-T 接続によりアクセスの高速化が期待できる。

1000BASE-Tの適用エリア

このほか、スイッチングハブをカスケードす

このように1000BASE-T では身近なCat.5るために1000BASE-Tが利用できれば、スイケーブル配線を利用した1Gbps 通信を実現

ッチングハブ間のボトルネックを心配する必要しているが、これによりデスクトップまでの通がほぼなくなる。これまで光ファイバーケーブ信が1Gbps 化されていくのであろうか? 答え

ルを使用していた場合に比べて、廉価で取りはYES であり、NO である。

扱いが容易になる。1000BASE-T の登場に高精細なグラフィックや音声、動画データ

よりギガビットイーサネットはより身近な存在を取り扱う環境（たとえば、次世代テレビゲになっていくだろう（図6）。

ームのソフト開発や映画の特殊効果制作など）においては1000BASE-Tは直ちに利用されることになるであろう。これらのネットワーク帯域ハングリーなアプリケーションに対して1000BASE-T は福音となるだろう。
そのような特殊な環境を除いた一般的なオフィスでの1000BASE-T利用は、まずはサーバー接続やスイッチングハブのカスケード接続が中心となるだろう。通常のファイル共有やサーバーウェブアクセスなどのネットワークアプリケー（ボトルネック）

ションでは、デスクトップのパソコンまでスイッチングハブ1Gbps の通信速度が必要となる場合はほとんどない。高品位なMPEG動画のリアルタイム配信でもデスクトップまで20Mbps 程度の占有帯域が取れれば十分であり、スイッチン端末（パソコンなど）グ接続された100BASE-TXリンクでも帯域的

図 5 サーバーリンクのボトルネックには十分対応可能だ。
`インターネットマガジン／株式会社インプレスR&D©1994-2007 Impress R&D

INTERNET magazine 1999/12341

［インターネットマガジン バックナンバーアーカイブ］ ご利用上の注意
この PDF ファイルは、株式会社インプレス R&D（株式会社インプレスから分割）が 1994 年～2006 年まで発行した月刊誌『インターネットマガジン』の誌面を PDF 化し、「インターネットマガジン バックナンバーアーカイブ」として以下のウェブサイト「All-in-One INTERNET magazine 2.0」で公開しているものです。

http://i.impressRD.jp/bn
このファイルをご利用いただくにあたり、下記の注意事項を必ずお読みください。
z 記載されている内容（技術解説、URL、団体・企業名、商品名、価格、プレゼント募集、アンケートなど）は発行当時のものです。
z 収録されている内容は著作権法上の保護を受けています。著作権はそれぞれの記事の著作者（執筆者、写真の撮影者、イラストの作成者、編集部など）が保持しています。
z 著作者から許諾が得られなかった著作物は収録されていない場合があります。
z このファイルやその内容を改変したり、商用を目的として再利用することはできません。あくまで個人や企業の非商用利用での閲覧、複製、送信に限られます。
z 収録されている内容を何らかの媒体に引用としてご利用する際は、出典として媒体名および月号、該当ページ番号、発行元（株式会社インプレス R&D）、コピーライトなどの情報をご明記ください。
z オリジナルの雑誌の発行時点では、株式会社インプレス R&D（当時は株式会社インプレス）と著作権者は内容が正確なものであるように最大限に努めましたが、すべての情報が完全に正確であることは保証できません。このファイルの内容に起因する直接的および間接的な損害に対して、一切の責任を負いません。お客様個人の責任においてご利用ください。

このファイルに関するお問い合わせ先
All-in-One INTERNET magazine 編集部
im-info@impress.co.jp
Copyright © 1994-2007 Impress R&D, an Impress Group company. All rights reserved.