ツイストペアケーブル
イーサネットでは10Mbpsの通信速度での使用に始まり、2020年現在は40Gbpsまでサポートするツイストペアケーブル規格がある。通信速度の向上のためにさまざまな変調方式が提案され、これに伴い信号周波数が上がりケーブルの定格周波数も広帯域のものが要求される。
↑ 転送速度[Mbps] = レーン数 × スペクトル効率[bps/Hz] × 信号周波数[MHz]
↑ 信号が送受される物理的な伝送路の数。10BASE-T・100BASE-TXではツイストペアのうち送信専用に1対、受信専用に1対使うため、これを送受1レーン分と扱う。1G以上では、1対を1レーンとして送受両方で使い、4対全てを使うため全体で4レーンとなる。
↑ 1周期分の信号が持つ実質的なデータ量(信号スペクトル効率)。符号化の際に増減するビットは含めない。
↑ 信号振幅が最短で1周期分の変動となったときの周波数(信号スペクトル帯域幅)。ケーブル帯域幅以内の範囲に収める必要がある。
↑ 1秒間の出力信号数(シンボルレート)。10BASE-Tのマンチェスター符号で1シンボル/Hz、100BASE-TXのMLT-3で4シンボル/Hz、1G以上ではPAMによる正負ピークで信号1周期になるため2シンボル/Hzとなる。
↑ Cat.5e以上推奨
初期の電話では、電報線や、オープンワイヤ片側接地回路が使用されていた。1880年代、 路面電車の架線が多くの街で敷設され、それらの回路にノイズを誘導した。訴訟では解決できない状況と見るや、電話会社は平衡回路に転換した。それはまた付随的に減衰の減少をもたらし、それによって領域を拡大させた。
電力の供給がより一般的になると、この手段では不十分であると判明した。電柱の上のクロスバーの両端に張られた二本のワイヤは、送配電線と経路を共有した。何年か経つと、電力利用の成長が通話妨害を再び増加させたので、技術者たちは妨害除去のために、ワイヤトランスポジション(ワイヤ位置交換)という手法を考案した。
ワイヤトランスポジションでは、電柱何本かに一回ワイヤ位置を入れ替える。この方法では、二本のワイヤは送配電線から同等の誘導障害を受ける。これはツイストペア手法の初期の実装であり、ツイスト率はキロメートルあたり4回、またはマイルあたり6回である。このようなオープンワイヤ平衡線による周期的なトランスポジションは、農村部で今でも残っている。
ツイストペアケーブルは、アレクサンダー・グラハム・ベルによって1881年に発明された。1900年までには、アメリカの電話回線ネットワーク全体は、ツイストペアあるいはトランスポジションオープンワイヤのいずれかで妨害に対する保護を行った。今日では、世界中の何百万キロメートルものツイストペアケーブルのほとんどが屋外配線にあり、電話会社所有で、通話サービスに供されており、電気通信設備工事担任者などの資格を有する技術者によってのみ取り扱われている。
転送速度に応じた周波数特性を満たすケーブルがカテゴリとして分類され、カテゴリ1~8 の名称が広く用いられる。複数の規格で横断的に仕様が公開されており、ANSI/TIA-568ではカテゴリ3, 5e, 6, 6A, 8.1として、ISO/IEC 11801およびこの和訳版 JIS X 5150ではクラスA~Fなどとして規定している。「Cat.5」や「Cat.5e」などのカテゴリ略称が用いられる。
↑ ISO 11801:1995で定義され、2002年に削除された。
↑ Cat.5e (Enhanced Category 5)はTIA/EIA-568-A-2001で差し替えられた仕様を指す。
↑ 100m未満の長さ制限あり。
1 2 "A"は augmentedを意味する。
↑ ISO/IEC 11801で定義されたが25/40GBASE-Tでは採用されなかった。
コネクタの違いがなければ、上位カテゴリのケーブルを下位カテゴリのケーブルの代替として用いることが可能である。
ケーブルメーカーでは、STP・FTP・シールド付き・スクリーン付きなどの語が異なる意味で混用されている。ISO/IEC 11801ではシールド方式の仕様を標準化し、内外シールドを「/」区切りで明示的に表現している。
ケーブル全体を覆うシールド:「/」の前に、非シールド(U), 箔シールド(F), 網組シールド(S)
ツイストペア線を覆うシールド:「/」の後に、非シールド(UTP), 箔シールド(FTP)
特に、ペア線シールドの使用時は接続機器に接地の必要がある。多くの場合、RJ-45コネクタを用いるものはケーブル全体のみをシールドするF/UTP構造、GG45やTERAコネクタを用いるものはケーブルとペアの両方を覆うS/FTP構造を使用する。
一般にUTPと比べSTPは高価であり、等電位ボンディングなどの接地実施の困難さから用途が限定される。また、ノイズ耐性確保のためケーブル径が太くなり曲げ半径が制限される。ただし、カテゴリ6A以上の高周波用U/UTPでは要求される漏話性能を満たすために内部セパレータ・外部周囲介在が必要となり、S/FTPより太くなる場合がある。