クロストーク、減衰、干渉

正しく結線されたケーブルでも、信号の問題によって性能が低下することがあります。主なものはクロストーク、減衰、外部からの干渉の3つです。これらは信号を徐々に劣化させるため、完全に動作しなくなるのではなく、エラー、再送、速度低下を引き起こします。「ケーブルテストは正常なのにリンクが不安定」という問題を説明するには、これらを理解することが役立ちます。

クロストークとは、ある線のペアの信号が隣のペアに「漏れ込む」不要な信号です。別の電話の会話が聞こえてしまうようなものです。ツイストペアケーブルでは、一方のペアの信号がもう一方に干渉を誘発し、データを破壊します。ケーブルの品質が低い、線の端の撚りをほどきすぎている、スプリットペアになっていると、クロストークが増加します。銅線リンクでエラーが発生する主な原因の一つです。

クロストークには、測定上の種類があります。NEXT（Near-End Crosstalk）は、送信機と同じ端で測定する干渉です。信号が最も強い場所で測定されます。FEXT（Far-End Crosstalk）は、反対側の端で測定します。ケーブル認証試験機はこれらの値を報告し、配線が仕様を満たしていることを証明します。NEXTが高い場合、圧着不良やプラグ付近で撚りをほどきすぎていることがよく原因になっています。

ツイストペアケーブルでは、各ペアを撚ることでクロストークを打ち消し、干渉に強くしています。撚りはコネクターのほぼ直前まで維持する必要があります。プラグを圧着するために施工者が線をほどきすぎると、クロストークが急増して性能が低下します。ケーブルの品質だけでなく、正しい終端処理の技術も重要なのはこのためです。

減衰（挿入損失とも呼ばれます）とは、信号がケーブルを伝わるにつれて自然に弱くなることです。信号が遠くまで進むほど、弱くなります。一定の距離を超えると、信号が弱すぎて正確に読み取れなくなり、エラーが発生します。ケーブルの種類ごとに最大距離が定められ、それを超えてはいけないのは、減衰が起こるためです。

ツイストペアEthernetでは、標準的な最大配線長は100メートル（約328フィート）です。通常は、恒久配線90メートルとパッチコード10メートルの合計です。これを超えると、減衰によってリンクが不安定になったり、完全に切断されたりします。現実の環境でリンクが間欠的に切れる原因としてよくあるのが、銅線に対して配線が単純に長すぎることです。

EMI（Electromagnetic Interference）やRFI（Radio-Frequency Interference）は、ケーブルの外部から発生します。モーター、蛍光灯、電力線、無線機器などが発生源です。これらはノイズを注入し、信号を壊します。データケーブルを電源ケーブルと並べて配線したり、大型機械の近くに通したりするのは、エラーを引き起こす典型的な誤りです。距離を空け、分離することで干渉を減らせます。

EMIに対処するため、ケーブルにはシールド付き（STP）とシールドなし（UTP）があります。シールド付きツイストペアケーブルには、外部ノイズを遮断する金属箔や編組が施されており、電気的なノイズが多い環境で役立ちます。シールドを機能させるには適切な接地が必要です。また、ケーブルが太く高価になるため、干渉が少ない場所ではUTPが使われます。

これらの障害によって、きれいに通信が停止することはほとんどありません。代わりに、インターフェースのエラーカウンターの増加、パケットロス、スループットの低下、想定より低速で動作するリンクなどが見られます。1 Gbpsではなく100 Mbpsでネゴシエーションされるケーブルや、エラーが増え続けるケーブルは、完全な断線ではなく、クロストーク、距離、干渉の可能性を示しています。

ケーブル認証試験機は、ケーブル規格に照らしてクロストーク（NEXT/FEXT）、減衰、長さを測定し、配線が期待どおりに動作しない正確な原因を示します。スイッチのインターフェース統計情報からも、信号の問題を示すエラーや破棄を確認できます。認証試験機の結果とインターフェースカウンターを組み合わせることで、漠然とした「遅いリンク」を、具体的で修正可能な診断に変えられます。

適切な方法でこれらの障害を防止できます。距離制限を守る、コネクターまでツイストを維持する、適切なケーブルカテゴリーを使う、データケーブルを電源やEMI源から離す、ノイズの多い場所ではシールド付きケーブルを使う、といった対策です。品質の高い施工により、クロストーク、減衰、干渉の問題のほとんどを、ユーザーに影響が及ぶ前に防げます。

信号に関する知識を確認しましょう。

信号の問題について学びました。重要なポイント：

• クロストークはペア間で信号が漏れる現象です（NEXT/FEXTとして測定されます）。
• ツイストによってクロストークが打ち消されるため、コネクターまでツイストを維持します。
• 減衰は距離に応じて信号を弱めます。銅線の制限距離は100 mです。
• EMI/RFIは外部ノイズを混入させます。シールド（STP）が役立ちます。
• 症状は通信の完全停止ではなく、エラーや速度低下として現れます。