ネットワークケーブルの種類と特徴を徹底解説|同軸・ツイストペア・光ファイバーの基礎知識

無線技術が大きく進化した現代においても、21世紀の多くのコンピューターネットワークは、依然としてケーブルをデータ伝送の物理媒体として利用しています。ネットワークケーブルには複数の標準規格が存在し、それぞれ特定の用途に合わせて設計されています。本記事では、代表的なネットワークケーブルの種類とその特徴について詳しく解説します。

同軸ケーブル(Coaxial Cable)

同軸ケーブルは1880年代に発明され、テレビと家庭用アンテナをつなぐケーブルとして最もよく知られてきました。また、10Mbpsのイーサネットにおける標準ケーブルとしても採用されています。

10Mbpsイーサネットが主流だった1980年代から1990年代初頭にかけて、ネットワークでは主に「シンネット(10BASE2規格)」と「シックネット(10BASE5規格)」という2種類の同軸ケーブルが使用されていました。これらのケーブルは、太さの異なる内部銅線を絶縁体とシールド材で覆った構造を持っています。しかし、ケーブルが硬くて取り回しが悪かったため、ネットワーク管理者にとって設置やメンテナンスが難しいという課題がありました。

ツイストペアケーブル(Twisted Pair Cable)

ツイストペアケーブルは1990年代に登場し、イーサネットの主要な配線規格となりました。当初は10Mbps(10BASE-T、カテゴリー3/Cat3とも呼ばれる)から始まり、その後100Mbps対応の改良版(100BASE-TX、Cat5、Cat5e)、さらには10Gbps(10GBASE-T)まで対応する高速版へと進化を遂げています。イーサネットのツイストペアケーブルには最大8本の銅線が収められており、電磁干渉(EMI)を最小限に抑えるために2本ずつペアで撚り合わせた構造になっています。

業界標準として定義されているツイストペアケーブルには、「シールドなしツイストペア(UTP)」と「シールド付きツイストペア(STP)」の2種類があります。現代のイーサネットケーブルはコスト面で有利なUTP配線を採用するのが一般的ですが、STPはFDDI(Fiber Distributed Data Interface)など、他の種類のネットワークで使用されています。

光ファイバーケーブル(Fiber Optics)

電気信号を絶縁金属線で伝送する従来のケーブルとは異なり、光ファイバーケーブルはガラス繊維と光パルスを利用してデータを伝送します。ガラス製でありながら柔軟性が高く、曲げても問題なく使用できる点が特徴です。長距離の地下や屋外での敷設が必要となるWAN(広域ネットワーク)の構築や、大量の通信トラフィックが発生するオフィスビルにおいて、特に有用であることが実証されています。

光ファイバーケーブルの業界標準には、「シングルモード(100BaseBX規格)」と「マルチモード(100BaseSX規格)」の2種類があります。長距離通信網では比較的高い帯域容量を持つシングルモードがよく採用され、ローカルネットワークではコストの低いマルチモードが主流となっています。

USBケーブル

ほとんどのUSB(Universal Serial Bus)ケーブルは、パソコンとキーボードやマウスなどの周辺機器をつなぐために使われています。ただし、特殊なネットワークアダプター(ドングルとも呼ばれます)を使用すれば、イーサネットケーブルをUSBポートに間接的に接続することも可能です。なお、USBケーブルもツイストペア配線を採用しています。

USBポートとケーブルについて知っておきたい基本知識

USBポートにはType-A、Type-B、Micro-USB、Type-Cなど複数の形状があり、それぞれ対応するケーブルが存在します。近年は充電とデータ転送を高速化できるUSB Type-Cが標準になりつつあり、ネットワークアダプター経由での有線接続にも広く活用されています。

シリアルケーブルとパラレルケーブル

1980年代から1990年代初頭の多くのPCはイーサネット機能を備えておらず、USBもまだ開発されていない時代でした。そのため、現在では廃れたシリアルインターフェースやパラレルインターフェースが、PC間のネットワーク接続に使われることがありました。例えば、いわゆる「ヌルモデムケーブル」は2台のPCのシリアルポートを直接つなぎ、0.115〜0.45Mbpsの速度でデータ転送を可能にしていました。

クロスケーブル(Crossover Cable)

ヌルモデムケーブルは、クロスケーブルの一例です。クロスケーブルは、2台のPCや2台のネットワークスイッチのように、同じ種類のネットワーク機器同士を直接接続するために使用されます。かつては、2台のPCを直接つなぐ際にイーサネットクロスケーブルが家庭内ネットワークでよく使われていました。

外見上、イーサネットクロスケーブルは通常のケーブル(ストレートケーブルとも呼ばれます)とほぼ同じに見えます。唯一の視覚的な違いは、ケーブル端のコネクター部分にある色分けされた配線の順序です。そのため、メーカーはクロスケーブルに特別な識別マークを付けることが一般的でした。しかし現在では、ほとんどの家庭用ルーターがクロス機能(Auto MDI-X)を内蔵しているため、こうした特殊なケーブルはほぼ不要になっています。

その他のネットワークケーブル

ネットワーク業界では、一時的な用途に使われるストレート型のネットワークケーブル全般を「パッチケーブル」と呼ぶことがあります。パッチケーブルには同軸タイプ、ツイストペアタイプ、光ファイバータイプなどが存在します。これらは他のネットワークケーブルと同じ物理的特性を持ちますが、長さが短めに作られている点が特徴です。

さらに、電力線通信(Powerline)システムでは、家庭の既存の電気配線をデータ通信用途として活用できます。壁のコンセントに専用アダプターを挿し込むだけで、新たな配線工事を行わずにネットワークを構築できる手軽さが魅力です。