ギガビットイーサネット（１）

ギガビットイーサネット

つい最近までイーサネットといえば最大でも100Mbpsだったのが、“あっ”という間にギガビットの世界に突入しました。

いやー時代の流れって早いですねぇ。

このギガビットイーサネットは従来のイーサネットと同じに見えて実は高速化のための様々な工夫が盛り込まれているのです。

ちなみにギガビットイーサネット規格には、UTPケーブルを使用するIEEE802.3ab規格と、光ファイバケーブルなどを使用するIEEE802.3z規格の２種類があります。

今回はUTPケーブルを使用するIEE802.3abについて書いてみたいと思います。

ギガビットイーサネット規格
規格名	1000BASE-SX	1000BASE-LX		1000BASE-CX	1000BASE-T
規格	IEEE802.3z				IEEE802.3ab
レーザー波長	850nm	1300nm		-	-
使用媒体	マルチモード光ファイバ	マルチモード光ファイバ	シングルモード光ファイバ	2芯同軸ケーブル STPケーブル	UTPケーブル（Cat5以上）
伝送距離	550m	550m	5000m	25m	100m

ギガビットイーサネット:UTPケーブルの高品質化

UTPケーブルの仕様ついては10BASE-Tと100BASE-Tでも違いましたよね。
10BASE-Tはカテゴリ３以上で100BASE-Tはカテゴリ５以上が推奨でした。

カテゴリごとの適用規格表
カテゴリ	規格例	規定伝送速度
カテゴリ１	電話	～20Kbps
カテゴリ２	ISDN デジタルPBX 低速度デジタル端末(RS232Cなど)	～4Mbps
カテゴリ３	イーサネット(10Base-T) トークンリング(4Mbps)	～16Mbps
カテゴリ４	トークンリング(16Mbps)	～20Mbps
カテゴリ５	100Base-T ATM	～100Mbps
エンハンスド・カテゴリ５	1000Base-TX ATM	～1000Mbps
カテゴリ６	ATM622Mbps・1.2Gbps	～1200Mbps

ギガビットイーサネット、つまり1000BASE-Tではさらに高品質なエンハンスド・カテゴリ５以上のケーブルを使用して高速化を図っています。

ギガビットイーサネットではすべてのより対線を使う４対パラレル伝送

ケーブルの高品質化だけではどうしてもギガビットに到達することができません。
ギガビット伝送を実現させる“キモ”となるのがこの４対パラレル伝送です。

ギガビットイーサネットではこの４対パラレル伝送を使用しています。

100BASE-Tまでは４本のうち２本のより対線を使用して、全二重の場合は1対を送信に、もう1対を受信に使用しています。

1000BASE-Tで使用される４対パラレル伝送とはその名の通り、４本の“より対線”全てを使用して通信を行います。

この方式では、１対のケーブルで送信と受信のデータを流し全二重通信を実現しています。
つまり100BASE-Tの４倍の高速化が実現できるわけです。

しかしこれらの技術だけでは100BASE-Tの４倍ですから、単純計算すると400Mbpsしか速度がでないことになります。

つまりギガビットイーサネットとは呼ばないわけですね。

そこでもう１つの技術の登場です。

ギガビットイーサネット：効率のよい符号化技術

100Base-TXは、MLT-3と呼ばれるコード変換方式を採用しています。
MLT-3は１回のパルスで電圧に３つの値を持たせることができ、この３つの値を使い1ビット(2値)情報を伝送することができます。
しかし、4B/5B変換を行っているため、実際の伝送速度は125Mビット/秒の4/5である100Mビット/秒になります。

これに対し、1000Base-Tは１回のパルスで電圧に５つの値を持たせることができ、この５つの値を使い2ビット(4値)情報を伝送することにより、250Mビット/秒の伝送速度を実現しています。
つまり、

250Mbps　×　４本のより対線　＝　1000Mbps

となり、1000Mbpsの伝送速度を実現しているわけです。

以上２つの技術を駆使してギガビットイーサネットは実現されているわけです。