銅線Ethernetの伝送速度：10BASE-T～40GBASE-T
10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T、2.5G、5G、10G、25G、40GBASE-Tを、使用ペア数、ケーブルカテゴリ、到達距離、オートネゴシエーションの観点から比較します。
執筆・技術レビューElectroDesignForge Engineering Team
編集方針を見る要点：リンク速度が変わっても8P8CコネクタとT568配線は同じですが、PHYが各対を使う方法は変わります。10BASE-Tと100BASE-TXは二対を使用し、1000BASE-T以降は四対すべてを双方向に使用します。到達距離はケーブルのカテゴリとチャネル全体の実測品質によって決まります。
早見表
| Ethernet PHY | 公称速度 | データ用の対 | 基準ケーブル | 一般的なチャネル長 |
|---|---|---|---|---|
| 10BASE-T | 10 Mb/s | 2 | Cat 3以上 | 100 m |
| 100BASE-TX | 100 Mb/s | 2 | Cat 5以上 | 100 m |
| 1000BASE-T | 1 Gb/s | 4 | Cat 5e以上 | 100 m |
| 2.5GBASE-T | 2.5 Gb/s | 4 | Cat 5e以上 | 100 m |
| 5GBASE-T | 5 Gb/s | 4 | Cat 6以上 | 100 m |
| 10GBASE-T | 10 Gb/s | 4 | Cat 6A以上 | 100 m |
| 25GBASE-T | 25 Gb/s | 4 | Cat 8 / Class IまたはII | 30 m |
| 40GBASE-T | 40 Gb/s | 4 | Cat 8 / Class IまたはII | 30 m |
これらは基準となる構成の要約です。認証済みのCat 5eチャネルなら、所定の配備条件下で5GBASE-Tにも対応できます。Cat 6チャネルで10GBASE-Tを短い距離で使えることもありますが、100 mでのCat 6Aの保証に代わるものではありません。
BASE-Tの名称の読み方
先頭の数字は公称リンク速度を示し、10、100、1000、2.5G、5G、10Gなどがあります。BASEはベースバンド伝送、Tはツイストペアを表します。100BASE-TXはよく知られた二対式Fast EthernetのPHYです。旧式の四対式100BASE-T4と混同しないでください。
表示される速度は、プリアンブル、Ethernetヘッダー、ネットワークプロトコル、再送による負荷を差し引く前の物理リンク速度です。したがって1 Gb/sのリンクでも、アプリケーションの実データを1 Gbit/sまるごと伝送できるわけではありません。全二重では両方向に同時に1 Gb/sずつ送れますが、公称速度は1 Gb/sであり、2 Gb/sではありません。
リンク速度ごとのピンと対
コネクタ内の四対は、常に同じピンの組を占めます：
| 論理対 | ピン | 従来の10BASE-T / 100BASE-TX MDI機能 | 1000BASE-T以降 |
|---|---|---|---|
| A | 1–2 | 送信TX+ / TX− | 双方向 |
| B | 3–6 | 受信RX+ / RX− | 双方向 |
| C | 4–5 | データには未使用 | 双方向 |
| D | 7–8 | データには未使用 | 双方向 |
ハブやスイッチのポートなど、従来のMDI-Xポートは対AとBの送受信を逆にします。現代の機器のAuto-MDI-Xは向きを検出して自動的に補正します。
1000BASE-T以降では、PHYの信号処理とエコーキャンセルを用い、各対が同時に送受信します。そのため固定的なTX/RXという表示は適切ではなく、データシートには通常BI_DA、BI_DB、BI_DC、BI_DDが使われます。
T568AとT568Bは、この電気的機能を変えません。ピン1–2と3–6に割り当てる橙と緑の線色だけを入れ替えます。ケーブルの製作や確認の前にRJ45のT568A/T568Bピン配置を参照してください。
10BASE-Tと100BASE-TX：二対
これらのPHYはピン1–2と3–6の対を使います。従来型MDIポートでは最初の対が送信、次の対が受信を担当し、MDI-Xポートでは逆になります。この違いから、異種ポート間にはストレート、同種ポート間にはクロスケーブルが使われました。
現代の設備では四対すべてを維持してください。Gigabit、マルチギガビット、一部のPoE給電方式に必要です。予期せず100 Mb/sでネゴシエーションし、1 Gb/sにならない場合、対の断線、端末処理不良、または二対しか入っていないケーブルが原因になりがちです。
Ethernetストレートケーブルとクロスケーブルのページでピンの対応とAuto-MDI-Xを説明しています。
1000BASE-T：四対で1 Gb/s
1000BASE-Tでは符号化した信号を四対全体に分散し、各対が同時に双方向で動作します。最大100 mの100 Ω平衡チャネル向けに設計されています。現代の基準はCat 5eです。古いCat 5チャネルでも1000BASE-Tの追加要件を満たせば動く場合がありますが、実測で確認する必要があり、新設でCat 5を選ぶ根拠にはなりません。
Gigabit動作に必要な情報も自動ネゴシエーションで交換します。配線不良をごまかすために速度やデュプレックスをむやみに固定せず、まずワイヤーマップ、長さ、損失、クロストークを試験してください。
2.5GBASE-Tと5GBASE-T：既設ケーブルの再利用
IEEE 802.3bzは四対での動作と最大100 mの到達距離を保ちながら、中間速度を追加しました：
- 2.5GBASE-TはCat 5eなどのチャネルを対象にしています。
- 5GBASE-TはCat 6チャネルを対象とし、追加パラメータを満たす一部のCat 5eチャネルでも動作します。
ケーブルの被覆に印刷されたカテゴリだけでは、敷設済みチャネルの適合性は判断できません。コネクタ、パッチコード、隣接する束、施工時の損傷、外部干渉もチャネルの一部です。余裕が足りない場合、PHYは低い速度を選択したり、エラーやリンクの再確立を繰り返したりします。
10GBASE-T：Cat 6Aなら100 m
Cat 6Aは、10GBASE-Tを100 mのチャネルで利用する際の明確な基準です。Cat 6チャネルでも短い距離なら動作する場合がありますが、隣接ケーブルからの外来クロストークが重要になります：
- 規格に適合するチャネルでは、一般に約37 mまでの動作が見込まれます。
- 37～55 mでは、外来クロストークの環境によって対応可否が変わるため、適合試験が必要です。
- それ以上では、通常は対策を講じるかCat 6Aへ交換する必要があります。
導通試験や100 MHzまでの試験では、10GBASE-Tへの適合性は分かりません。認証には必要な周波数領域のパラメータと、Cat 6では該当する外来クロストークの試験を含めます。
25GBASE-Tと40GBASE-T：短距離のCat 8
IEEE 802.3bqは、25GBASE-Tと40GBASE-Tを最大30 mの平衡チャネル向けに定義しています。これらのPHYは四対すべてを使い、Cat 8 / Class IまたはClass IIのうち2 GHzまで特性が定められたケーブル配線を必要とします。主な用途はデータセンター内の短距離接続ですが、この速度では光モジュールやDACケーブルの方がはるかに一般的です。
30 mという値はCat 8を使う25/40GBASE-Tの用途を示します。各規格のチャネル要件を確認せずに、10GBASE-T以下へ同じ制限を当てはめないでください。
MHzとMb/sを混同せずケーブルを選ぶ
カテゴリの上限周波数は伝送媒体の特性であり、ビットレートではありません。符号化、信号処理、クロストーク、到達距離を合わせて対応PHYが決まります。500 MHzと表示されたケーブル同士でも、片方がCat 6A部品として認証されていなければ同等とは限りません。
実際の選定では、次の順に考えます：
- データ速度、全長、PoE給電の要件を定めます。
- 将来の拡張余裕も見込み、その距離で必要な速度を保証するカテゴリを選びます。
- 恒久リンク、コンセント、パッチパネル、機器用コードを含めたチャネル全体を数えます。
- 定格が一貫した部品を使い、完成した設備を認証試験します。
- 新設の10Gを100 mで使うか大電力PoEが必要なら、通常はCat 6Aがバランスのよい選択です。Cat 8は25/40Gを30 mで使う別の用途向けです。
Cat 5からCat 8までのEthernetケーブルカテゴリで、周波数、シールド、接続方式、用途を詳しく比較しています。
自動ネゴシエーションと実際のリンク速度
両ポートは対応機能を通知し合い、共通する最良のモードを選びます。交渉結果の速度が予想より低い場合は、次の順に確認してください：
- 両ポートと中間モジュールの実際の対応機能。
- 自動ネゴシエーションの設定とドライバー。
- 四対すべての有無と導通。
- 各機器用コードのカテゴリと長さ。
- チャネル認証の結果とエラーカウンター。
- 干渉、コネクタの損傷、過度な曲げ。
| 観察結果 | 考えられる解釈 |
|---|---|
| 1 Gb/sから100 Mb/sに下がる | 四対のうち少なくとも一対が欠けているか不良 |
| 10Gは短いコードで動くが敷設済みチャネルでは動かない | チャネルの損失、クロストーク、またはカテゴリが不十分 |
| 2.5Gは動くが5Gは速度が下がる | 5GにはCat 5eの余裕が足りないか、ポートが2.5Gまでしか対応しない |
| リンク速度は正しいが転送が遅い | PHYではなく、プロトコルの負荷、ストレージ、CPU、Wi-Fi、混雑が原因 |
| PoE負荷でリンクが不安定になる | データの要件と併せて抵抗、発熱、電力予算を確認する必要がある |
関連ページ
- Ethernet RJ45：T568A/T568Bのピン配置 — 八つのピンの線色と機能。
- Ethernet PoEのピン配置 — 同じコネクタ上の給電用の対。
- Ethernetストレートケーブルとクロスケーブル — 1:1の配線、クロス、Auto-MDI-X。
- Cat 5からCat 8までのEthernetケーブルカテゴリ — 銅線媒体の性能。
- Power over Ethernet（PoE） — タイプ、クラス、電力、配線上の注意。
出典
- IEEE 802.3 — 2.5GBASE-Tと5GBASE-Tの目標 — 四対、Cat 5e/Cat 6、100 mの到達距離。
- IEEE Standards Association — IEEE 802.3bq-2016 — 25GBASE-Tと40GBASE-Tで最大30 m。
- IEEE 802.3 — 1000BASE-Tリンクの特性 — 四対での双方向伝送と100 Ωチャネル。
- Cisco — 10BASE-Tと100BASE-TXのケーブル仕様 — 二対のピン配置と到達距離。
- Fluke Networks — 10GBASE-Tの現場試験要件 — Cat 6の到達距離と外来クロストーク。
- IEC 61156-5:2020 — 1 GHzまでの平衡ケーブルのカテゴリと特性。