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よく分かるLANケーブルの選び方。CAT.6でも10Gbps対応可能。CAT.8まで速度差を検証
2021年6月1日 06:55
オンラインゲームや動画配信などの普及に伴って、高速、低遅延で、安定した通信が可能な有線LANに再び注目が集まりつつある。しかしながら、1Gbpsや2.5Gbps、10Gbpsといった通信速度の違いが難解だったり、CAT.6(カテゴリ6)やCAT.7などとケーブルの買い方に迷う人も少なくない。ここでは、有線LANで欠かせないケーブルの選び方を解説しつつ、実際にケーブルごとの速度の違いを検証してみた。
有線LANの規格とケーブルの種類
有線LANは、文字通り、PCなどの機器を「線(ケーブル)」で繋ぐネットワークの方式だ。
家庭内のインフラは、今やすっかりWi-Fiが主流となってしまったが、ルーターなどの通信機器を接続したり、ゲーミングPCなどの安定した通信環境が必要とされる端末では、現在でも有線LANが利用されるケースが多い。
有線LANでは、インターネットとやり取りされるデータがケーブルを使って伝送されるが、ここで利用されるケーブルには、色々な種類が存在する。
一般的な家庭やオフィスでは「RJ45」コネクタを利用したツイストペアケーブル(内部の配線がより対線)が利用されており、ひとまとめに「LANケーブル」と呼ばれるが、実は対応する規格によって様々な種類が存在する。
以下は、Ethernetの主な規格だ。
| 規格 | 転送レート | 信号帯域幅 | 対応ケーブル |
|---|---|---|---|
| 100BASE-TX | 100Mbps | 31.25MHz | CAT.5 |
| 1000BASE-T | 1Gbps | 62.5MHz | CAT.5 |
| 2.5GBASE-T | 2.5Gbps | 100MHz | CAT.5e |
| 5GBASE-T | 5Gbps | 200MHz | CAT.6 |
| 10GBASE-T | 10Gbps | 400MHz | CAT.6A/CAT.7 |
| 25GBASE-T | 25Gbps | 1,000MHz | CAT.8 |
| 40GBASE-T | 40Gbps | 1,600MHz | CAT.8 |
現在の主流は最大1Gbpsの通信速度を実現できる1000BASE-Tだが、ゲーミングPCやミドルレンジ以上のマザーボードなどでは2.5Gbpsに対応した製品が存在し、NASやサーバー、高速な光ファイバーインターネット接続サービスでは10Gbpsが使われることもある。
それぞれの規格では、信号を伝送するための帯域幅などの違いがあるため、その帯域幅に対応したケーブルを使う必要がある。それが、表の右端の欄の「CAT.x(カテゴリ)」というケーブルの規格だ。
つまり、PCやルーターなどの通信速度を確認し、その速度に合った規格以上のケーブルを使う必要があるわけだ。
例えば、PCやルーターが1Gbpsの1000BASE-Tに対応しているのであれば、利用するケーブルはCAT.5以上が必要になり、2.5Gbpsの2.5GBASE-Tで使うならCAT.5e以上が必要ということになる。
ちなみに、自分が使っているPCやマザーボードが、どの速度に対応しているのかは、スペックを確認するのが確実だが、Windows 10の場合であればデバイスマネージャーでネットワークアダプターのプロパティを表示することで確認できる。
普通は「CAT.6」のケーブルを選べばいい
このように、LANケーブルを選ぶ時は、基本的には自分が使っている機器の通信速度に対応する規格以上のカテゴリを選べばいいことになる。
以下は、ケーブルのカテゴリごとの違いをまとめた表だ。
| 規格 | 通信速度 | 伝送帯域 | シールド有無 | コネクタ |
|---|---|---|---|---|
| CAT.5 | 100Mbps | 100MHz | UTP | RJ-45 |
| CAT.5e | 1Gbps | 100MHz | UTP | RJ-45 |
| CAT.6 | 1Gbps | 250MHz | UTP | RJ-45 |
| CAT.6A | 10Gbps | 500MHz | UTP/STP | RJ-45 |
| CAT.7 | 10Gbps | 600MHz | STP | ARJ45/GG45/TERA |
| CAT.7A | 10Gbps | 1,000MHz | STP | ARJ45/GG45/TERA |
| CAT.8 | 40Gbps | 2,000MHz | STP | ARJ45/GG45/TERA |
2021年5月現在、ロードサイド型の大型家電量販店の店頭を調査すると、販売されているケーブルの種類はCAT.6、CAT.6A、CAT.7、CAT.8を確認できた。CAT.5やCAT.5eは、ネット通販でも在庫を見かけることはまずないので、現時点で市場で入手可能なケーブルは最低がCAT.6であると考えていい。
CAT.6は、5GBASE-Tにまで対応している上、55m以下であれば10GBASE-Tにも対応するため、将来的に1Gbpsを超えるネットワークに拡張することになっても対応が可能と、使い勝手のいいケーブルとなっている(詳しくは、僚紙INTERNET Watchの以下の関連記事を参照)。
つまり、普通はCAT.6を選べば間違いない(安いし、ケーブルも細身で扱いやすい)。
LANケーブルのパッケージには、対応する速度が記載されていたり、ノイズ耐性の強さなどが謳われているため、上位のカテゴリを選びたくなる気持ちも分かるが、無理に投資する必要はない。
なお、前述の表2で気付いた人もいるかもしれないが、CAT.7、CAT.8ケーブルに関しては、正式な規格ではコネクタがARJ45/GG45/TERAとなっており、一般的なPCやルーターで採用されているRJ45コネクタとは形状が異なる。
しかしながら、市販されているCAT.7/CAT.8ケーブルのコネクタはRJ45だ。ARJ45/GG45/TERA対応の機器は一般的ではないため、ケーブル部分のみ規格に準拠した規格相当品ということになる。
速度比較！CAT.6～8では10GBASE-Tでも差は出ない
実際に、購入した4種類のケーブルを使って、転送速度を計測してみたのが以下の結果だ。
10GBASE-T、2.5GBASE-T、1000BASE-T、それぞれの環境でiPerf3によるテストを実施したが、ケーブルの違いが実効速度に与える影響はほぼないと言っていい。
今回のテスト環境では3mと短いケーブルを利用した上、近くに明確なノイズ源も存在しないため、ケーブルごとの差が出にくいのは明らかだ。
実用環境ではノイズの影響などでパケットロスが発生し、再送などによる遅延や転送速度低下が発生する可能性もある。例えば、換気扇、蛍光灯、大型扇風機、洗濯機などは、ノイズ源となり得る存在だ。
また、天井や壁の中にLANケーブルを配線する際、これらのケーブルに近接する形でLANケーブルを配線するとノイズの影響を受ける可能性がある。部屋の中で取り回す程度であれば、あまり意識する必要はない。
今回のテストでも、こうしたノイズ源が近くにないため、ケーブルの違いによって、その影響が実効速度や通信断などの悪影響として現れることはなかった。
むしろ、カテゴリが上位になるほど、ケーブルは太く、固くなるので、取り回しが難しく、扱いにくくなる傾向がある。どちらかと言うと、そういった意味で、低価格なCAT.6ケーブルの優位性が目立つ。
なので、もう一度、繰り返しておく。「 普通はCAT.6を買えばいい 」。
なお、詳しくは後述するが、CAT.6A(の一部)、およびCAT.7、CAT.8ケーブルでは、外部のノイズの影響を防ぐために金属シートなどで内部ケーブルを保護するシールド構造が採用されている。
このようにシールドされたケーブルを「STP」と呼ぶが(シールドされていないケーブルは「UTP」)、STPケーブルを利用する場合は、シールド部分で受け止めたノイズを外部に逃がすためのアースが必要となる。
アースされていない環境でSTPケーブルを利用した場合、逆に速度が低下するという意見も見かけるが、この点については検証が困難なため、本稿でははっきりとした結論は述べることはできない。
2.5Gbpsや10Gbpsネットワークにアップグレードするには
なお、前述したテストでも使用した2.5Gbpsや10Gbpsのネットワークを実際に利用するには、ケーブルだけでなく、PC、スイッチ、ルーター、インターネット接続回線なども2.5Gbpsや10Gbpsに対応した機器、サービスに変更する必要がある。
もちろん、全ての機器をまとめて変更する必要はない。スイッチのみ1/2.5Gbpsや1/2.5/5/10Gbpsに対応した製品に変更しておけば、1Gbpsと2.5Gbpsなど、異なる規格の機器を混在させた環境でも通信が可能になる。
以下に主な製品をリストアップしておくので、ネットワークをアップグレードする際の参考にしてほしい。
Archer AX90
製品ページのURL
実売価格：2万5,000円前後
WAN：2.5Gbps×1、1Gbps×1●LAN：1Gbps×3●無線：Wi-Fi 6、5GHz帯(4,804Mbps)、2.4GHz帯(574Mbps)●メッシュ：対応●アンテナ：外付け×8●その他：WPA3/IPv6対応
WXR-6000AX12S
製品ページのURL
実売価格：3万8,000円前後
WAN：10Gbps×1●LAN：10Gbps×1、1Gbps×3●無線：Wi-Fi 6、5GHz帯(4,803Mbps)、2.4GHz帯(1,147Mbps)●メッシュ：-●アンテナ：外付け×4(ストリーム数8)●その他：WPA3/IPv6/DS-Lite/MAP-E対応
Aterm WX6000HP
製品ページのURL
実売価格：2万6,000円前後
WAN：10Gbps×1●LAN：1Gbps×4●無線：Wi-Fi 6、5GHz帯(4,804Mbps)、2.4GHz帯(1,147Mbps)●メッシュ：-●アンテナ：内蔵(ストリーム数4)●その他：WPA3/IPv6/DS-Lite/MAP-E対応
ZenWiFi AX(XT8)
製品ページのURL
実売価格：5万6,000円前後
WAN：2.5Gbps×1●LAN：1Gbps×3●無線：Wi-Fi 6、5GHz帯(4,804Mbps)、2.4GHz帯(574Mbps)●メッシュ：対応●アンテナ：内蔵(ストリーム数4)●その他：WPA3/IPv6対応
シールド付きのSTPやScTPケーブルは不要か?
さて、ここからは実験結果もなく、正確な資料も入手することができなかったため、筆者の個人的な考えとして記載しておく。
前述したように、CAT.7、CAT.8などのSTPケーブル(STPケーブル自体は他のカテゴリでもある)では、アースの有無が性能に影響を与えると言われているが、確定的な情報を得ることはできなかった。
JEITA(電子情報技術産業協会)が公開している「システムの耐ノイズ性とネットワークシステムへの影響(2006年)」というPDFの資料には、この点について興味深い検証結果が掲載されているが、JEITAに問い合わせたところ資料が古い(15年前)こと、後述する10Gノイズ耐性試験で異なる結果も見られるとのことだったため、今回の記事で内容に触れるのは避けることにした。
2015年の10Gノイズ耐性試験の資料の「最新規格動向と10Gノイズ耐性試験、カップリングアッテネーション試験結果情報」に関しては、比較的新しい試験となるため参考になるが、こちらは接地なし(アースなし)のケーブルについての検証がなされていないため、今回の趣旨では参考にならなかった(UTPとアースありSTPの比較という意味では大変参考になる)。
このため、以下は、筆者なりに情報を整理した個人的な意見として記載しておく。
近くに明らかなノイズ源が存在する場合は、UTPはもちろんのこと、アースなしのSTPもノイズの影響を受ける可能性がある。ただし、片端アースはノイズ源の近くがアースできていれば影響を避けられる可能性があるが、遠い方がアースされていると効果がない可能性がある。
また、アースなしのSTPケーブルの場合、ケーブル内部のシールドがアンテナのように作用し、ノイズの影響を受けるということが言われている。近くにノイズ源があれば、確かにこうした影響は発生し得る。ただし、同じ環境でUTPケーブルを使えば、もっと大きくノイズの影響を受ける可能性がある。
さらに、STPケーブルの場合、アース場所によっては(機器で別々の場所に接地した場合など)、電位差によってシールドにノイズが入り込むと言われている。CAT.7以上のシールドケーブルで通信不良が発生する場合は、アースせずに受ける外部のノイズの影響というよりは、間違った方法のアースによる影響を受けている可能性がある。
例えば、コネクタ部分が金属のスイッチを利用している場合、ケーブルのアースはスイッチのコネクタを経由して、電源や筐体へと繋がっている。電源から建物のアースへと正しく接続されれば問題ないが、スイッチからのアースがないと、片端アース、または他端のアースと別の場所へのアースとなる。
家庭では、恐らくこうした状況が多いと考えられるが、この電位差が速度低下や接続不良などの原因に繋がる可能性がある。
結論を言うと、色々なケーブルが混在する配管の中や、家の壁の中などを配線するのであれば、近接するほかの配線(主に電気)からのノイズの影響を考慮し、STPケーブルを使って、両端を正しくアースすることが望ましい。
一方、ルーターとPCを繋ぐなど、部屋の中の配線であれば、そこまで大きなノイズの影響を受ける可能性は低いため、安いUTPのCAT.6ケーブルなどで十分と言える。
天井の蛍光灯の脇にケーブルを配線するとか、大型の扇風機の隣を配線するといったケースでは、UTPではノイズの影響を受けてしまう可能性がある。このため、STPケーブルを利用するか、ノイズ源から十分距離を離してUTPケーブルを配線することでノイズの影響を避けられる可能性が高い。
もちろん、現在、仮にSTPケーブルを使っているケースであっても、特に通信断や遅延の症状などがなければ、そのまま使い続けて問題ない。
筆者自身は、UTPケーブルでもSTPケーブル(不十分なアース)でも、今までに明確な通信不良を経験したことがないが、環境によってはLANケーブルが原因となる通信不良も耳にすることがあるので、参考になれば幸いだ。