ネットワークで使われるケーブルには大きく3種類があります。オフィスや家庭のLANで広く使われる ツイストペアケーブル、長距離・大容量通信に使われる 光ファイバーケーブル、そして有線テレビやバス型ネットワークで使われた 同軸ケーブル です。それぞれ信号の伝え方・伝送距離・コストが異なります。用途に合ったケーブルを選ぶことが、安定したネットワーク構築の第一歩です。

はじめに

電気信号の記事では、データが電圧の高低に変換されてケーブルを流れることを学びました。入門編「ハブ」でも登場したツイストペアケーブルは「2本の電線をねじり合わせたケーブル」と紹介しましたが、なぜねじるのか、どんな種類があるのかまでは触れていませんでした。今回はケーブルの種類を整理し、それぞれの特徴と使い分けを理解します。

ツイストペアケーブル ― LAN内の標準ケーブル

ツイストペアケーブル（Twisted Pair Cable）は、2本の銅線をらせん状にねじり合わせたものを複数束ねたケーブルです。家庭やオフィスのLANで最も広く使われています。

なぜねじるのか

2本の電線をねじり合わせる理由は ノイズへの対策 です。電流が流れるケーブルの周囲には磁場が発生し、近くを通る他のケーブルの信号に干渉（ノイズ）を与えることがあります。これを クロストーク といいます。

2本の電線をねじり合わせると、各電線が受けるノイズが交互に逆向きになります。逆向きのノイズは互いに打ち消し合うため、信号への影響が最小化されます。ねじる間隔（ツイスト率）が多いほどノイズへの耐性が高まります。

UTPとSTP

ツイストペアケーブルには UTP（シールドなし） と STP（シールドあり） の2種類があります。

シールド とは、ケーブルの外側を金属箔や金属網で覆い、外部からのノイズを遮断する仕組みです。外部の電磁波が内部の信号線に影響を与えにくくなります。家庭やオフィスではUTPで十分ですが、工場の機械や医療機器など強い電磁ノイズが発生する環境ではSTPが使われます。

カテゴリ規格

ツイストペアケーブルには カテゴリ（Cat） と呼ばれる規格があり、数字が大きいほど高速・高性能です。

※Cat6は55m以内の短距離なら10Gbps対応

現在、家庭・オフィスで最も広く使われているのは Cat5e または Cat6 です。購入時に「LANケーブル」として売られているものの多くはこのカテゴリです。速度やコストのバランスがよく、一般的な用途には十分です。

コネクタは RJ-45 と呼ばれる台形型で、最大伝送距離は100mです。

光ファイバーケーブル ― 長距離・大容量通信のスタンダード

光ファイバーケーブルは、電気信号ではなく 光（レーザー光や発光ダイオードの光） でデータを伝えるケーブルです。ガラスやプラスチックでできた細い芯（コア）の中を光が反射しながら進みます。

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flowchart LR
    subgraph fiber["光ファイバーケーブルの断面"]
        CORE["コア（光が通る芯）"] --- CLAD["クラッド（光を内側に反射させる層）"] --- COAT["被覆（保護層）"]
    end

図：光ファイバーケーブルの断面構造（コア・クラッド・被覆）

光ファイバーの特徴は3つあります。

①長距離通信が可能 電気信号（ツイストペアケーブル）は100mで限界ですが、光ファイバーは種類によっては数十km〜数百kmまで延ばせます。都市間の幹線や海底ケーブルに使われているのもこのためです。

②ノイズへの耐性が高い 光は電気と違い、電磁ノイズの影響をまったく受けません。電磁波が飛び交う工場内や、電力線の近くでも安定した通信が可能です。

③大容量通信が可能 電気信号の記事で学んだように、データは「オン・オフ」の切り替えの繰り返しで送られます。つまり、単位時間あたりに切り替えられる回数が多いほど、多くのデータを送れることになります。光は電気信号よりもはるかに高速に点滅を切り替えられるため、同じ1秒間でより多くの情報を詰め込めます。1秒間に100回しか点滅できない懐中電灯と、100万回点滅できる懐中電灯を比べるようなイメージです。現代のインターネットの幹線を支えているのは光ファイバーです。

シングルモードとマルチモード

光ファイバーには シングルモード と マルチモード の2種類があります。

シングルモードは光が1本の経路だけを通るため、信号の乱れが少なく長距離向きです。マルチモードは複数の経路を通るため信号がわずかに乱れますが、短距離であれば問題なく、コストが安いためデータセンター内の接続に使われます。

同軸ケーブル ― バス型ネットワーク時代の主役

同軸ケーブルは、中心の銅線の周りを絶縁体・金属網（シールド）・外部被覆で覆ったケーブルです。「同軸（coaxial）」とは、中心の信号線とシールドが同じ軸の上にあるという意味です。

入門編「バス型ネットワーク」で登場した 10BASE5（イエローケーブル） と 10BASE2（シンイーサネット） がこれにあたります。現在はLANでほぼ使われなくなりましたが、有線テレビ（CATV）やアンテナ接続には今も広く使われています。

3種類のケーブルを比較する

まとめ

ケーブルには3種類あります。ツイストペアケーブルは2本の銅線をねじり合わせてノイズを打ち消し、家庭・オフィスのLANで標準的に使われます。カテゴリ規格（Cat5e〜Cat8）で速度が決まり、最大伝送距離は100mです。光ファイバーケーブルは光でデータを伝え、長距離・大容量・ノイズ耐性に優れ、インターネットの幹線や海底ケーブルに使われます。同軸ケーブルはバス型ネットワーク時代の主役でしたが、現在のLANでは使われず、有線テレビやアンテナ接続に残っています。

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