JP2009009814A - 通信ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ギガビットレートの高周波帯域での信号伝送に好適な通信ケーブルを提供する。
【解決手段】本発明による通信ケーブルは、撚対線を収納する４つの収納区域（１ａ〜１ｄ）を有する介在（１）と、介在の各収納区域内にそれぞれ配置され、撚りピッチがそれぞれ異なる４本の撚対線（２ａ〜２ｄ）と、前記介在及び４本の撚対線の集合体の外周を被覆するシース（３）とを具える。介在（１）と撚対線（２ａ〜２ｄ）の集合体は所定のピッチの撚りを与える。当該通信ケーブルは、断面として見た場合、短軸と長軸を有するほぼ楕円形状をなし、前記介在の４つの収納区域は、前記楕円形の長軸（Ｌ１）と短軸（Ｌ２）上に位置し、長軸上に位置する２つの収納区域（１ａ，１ｂ）には、撚りピッチの長い２本の撚対線（２ａ，２ｂ）がそれぞれ配置され、短軸上に位置する２つの収納区域（１ｃ，１ｄ）には、撚りピッチの短い２本の撚対線（２ｃ，２ｄ）を配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は通信ケーブル、特に１０ギガビットレベルでの信号伝送に好適な通信ケーブルに関するものである。

LANの発達に伴い、高速通信に適合した信号伝送用の通信ケーブルの開発が強く要請されている。伝送レートが高速になるにしたがって、通信ケーブルの漏話減衰特性を改善する必要があり、漏話減衰特性が改善された通信ケーブルとして、十字形介在を用いた通信ケーブルが既知である(例えば、特許文献１参照)。この既知の通信ケーブルでは、断面が十字形の介在により規定される４つの収納区域内に、撚りピッチが異なる撚対線がそれぞれ配置され、隣接する撚対線間の漏話減衰特性の改善が図られている。

特開平１１−５３９５８号公報

十字形介在を用いた通信ケーブルは、ケーブル内に配置した撚対線間の漏話減衰特性が改善されるため、カテゴリー５に規定される規格値を満足する特性が得られている。しかしながら、現在の通信システムにおいては、１００Ｍｂｐｓ〜１０Ｇｂｐｓ程度の高周波帯域での信号伝送用の通信ケーブルの開発が強く要請されており、十字形介在を用いた通信ケーブルでは、漏話減衰量の改善に限界があった。すなわち、ギガビットレートの高周波帯域では、通信ケーブル内の撚対線間の漏話減衰特性の改善だけでは不十分であり、通信ケーブル間の干渉（漏話）も顕著になるため、エイリアンクロストークも改善する必要がある。さらに、ギガビットを超える高周波帯域および低伝搬遅延時間差を求める通信アプリケーションでは、伝搬遅延時間差をできるだけ低減することも強く要請されている。

しかしながら、従来の十字形介在を用いた通信ケーブルでは、ケーブル内の漏話特性を改善しようとすると、ツイステッドペアケーブルの撚りピッチを一層短くする必要があり、伝搬遅延時間差の問題が顕著になってしまう。また、十字介在を用いた通信ケーブルの構造的要因より、エイリアンクロストークを改善するには限界があった。

本発明の目的は、ケーブル内の漏話特性だけでなく、ケーブル間の漏話特性も改善されると共に伝搬時間差も大幅に改善された通信ケーブルを実現することにある。
本発明の別の目的は、ギガビットレートの高周波帯域での信号伝送に好適な通信ケーブルを提供することにある。

本発明による通信ケーブルは、撚対線を収納する４つの収納区域を有する介在と、介在の各収納区域内にそれぞれ配置され、撚りピッチがそれぞれ異なる４本の撚対線と、前記介在及び４本の撚対線の集合体の外周を被覆するシースとを具え、介在と撚対線の集合体が所定のピッチで撚られている通信ケーブルにおいて、
当該通信ケーブルは、断面として見た場合、短軸と長軸を有するほぼ楕円形状をなし、前記介在の４つの収納区域は、前記楕円形の長軸と短軸上に位置し、
前記長軸上に位置する２つの収納区域には、撚りピッチの長い２本の撚対線がそれぞれ配置され、前記介在の短軸上に位置する２つの収納区域には、撚りピッチの短い２本の撚対線がそれぞれ配置されていることを特徴とする。

本発明では、４個のケーブル収納区域を有するＨ型の介在（スペーサ）を用い、各収納区域に撚りピッチの異なる撚対線（ツイステッドペアケーブル）を配置した構造を有し、断面として見た場合楕円形の構造を有する。そして、楕円形の長軸上に位置する収納区域には撚りピッチの長い撚対線を配置し、短軸上に位置する収納区域には撚りピッチの短い撚対線を配置する。このような構造形態とすることにより、介在と撚対線との集合体を所定のピッチで撚り込んだ場合、撚りピッチの短い撚対線と撚りピッチの長い撚対線との間の線路長差が低減され、伝搬遅延時間差を半分以下に低減することが可能になる。さらに、多数本の通信ケーブルを積み重ねて配置しても、隣接する通信ケーブル間にエアギャップが形成されるので、エイリアンクロストークが大幅に低減する。この結果、ギガビットレートの信号伝送に有益な通信ケーブルが実現される。

本発明では、Ｈ型の介在を用い、断面が楕円形の通信ケーブルを構成しているので、エイリアンクロストークが低減すると共に伝搬遅延時間差が大幅に減少した通信ケーブルが実現される。この結果、ギガビットレートの信号伝送に有益な通信ケーブルが実現される。

図１は本発明による通信ケーブルの一例を示すものであり、ケーブルの中心軸線と直交する面で切った断面図である。ケーブルの中央には、断面がＨ形状の介在１を配置する。介在１は、４つのケーブル収納区域１ａ〜１ｄを有し、各ケーブル収納区域１ａ〜１ｄには、それぞれ撚りピッチの異なる撚対線２ａ〜２ｄを配置する。一例として、撚対線２ａ〜２ｄの撚りピッチは、６ｍｍ，７ｍｍ，８ｍｍ，９ｍｍにそれぞれ設定する。介在１と４本の撚対線２ａ〜２ｄは、所定のピッチで撚り込まれ、その外周はシース３により被覆する。

本発明による通信ケーブルは、断面がほぼ楕円形をなし、当該楕円形は長軸Ｌ1と短軸Ｌ2により規定される。介在１の短軸Ｌ2上に位置する２つの収納区域１ａ及び１ｂには、４本の撚対線のうち撚りピッチの短い２本の撚対線２ａ及び２ｂを配置し、長軸上に位置する２つの収納区域１ｃ及び１ｄには撚りピッチの長い２本の撚対線２ｃ及び２ｄを配置する。

本発明による通信ケーブルは、介在１と４本の撚対線の集合体は、所定のピッチで撚り込まれており、その状態を断面として図２Ａに示す。介在と４本の撚対線の集合体が所定のピッチで撚り込まれた場合、ケーブルの中心、すなわち介在１の中心Ｏから、撚りピッチの短い２本の撚対線２ａ及び２ｂは小さい半径の円Ｃ1上に沿って変位し、撚りピッチの長い２本の撚対線２ｃ及び２ｄは長い半径の円Ｃ2上に沿って変位する。この結果、個々の撚対線に形成された撚りピッチの差と、介在と撚対線との集合体に撚りを形成した際のケーブル中心から各撚対線までの距離（半径）の差とにより、４本の撚対線２ａ〜ｄ間に生ずる実質的な線路長の差異は大幅に減少する。
これに対して、図２Ｂに示す従来の十字形介在を用いた通信ケーブルの場合、４本の撚対線は同一半径の円上で変位する。よって、十字介在を用いた従来の通信ケーブルにおいては、各撚対線間の撚りピッチの差が線路長の差としてそのまま現れることになる。
従って、

次に、本発明による通信ケーブルの伝搬遅延時間差特性について説明する。信号を伝送する撚対線は撚り込まれ、各撚対線２ａ〜２ｄの撚りピッチが相違するため、各撚対線に信号を流すと、線路長の差に起因して信号の到達時間に差が発生し、伝搬時間遅延差が発生する。この伝搬時間遅延差の実測例を、十字形介在を用いた従来の通信ケーブルと比較して説明する。表１に、各撚対線に信号を流した場合の１００ｍの距離だけ離れた点に到達するまでの遅延時間を本発明による通信ケーブルと十字介在を用いた従来の通信ケーブルとを比較して示す。尚、４本の撚対線の撚りピッチは、本発明による通信ケーブルと十字介在を用いた従来の通信ケーブルと同一に設定され、６ｍｍ，７ｍｍ，８ｍｍ，９ｍｍに設定した。

表１に示すように、従来の十字形介在を用いた通信ケーブルの場合、最大遅延時間差は１５nSであり、本発明の通信ケーブルの最大遅延時間差は７nSであった。この実測結果から明らかなように、Ｈ型介在を用いた本発明による通信ケーブルは、伝搬遅延時間差を大幅に短縮することが可能である。

次に、エイリアンクロストークについて説明する。ギガビットレートの信号伝送レートにおいては、ケーブル内の漏話減衰だけでなく、ケーブル間の漏話減衰も顕著になり、エイリアンクロストークも改善する必要がある。特に、各種データセンタや多数の通信回線を処理するセンタにおいては、多数本の通信ケーブルが並列して配置されるため、ケーブル間におけるエイリアンクロストークを低減する必要がある。この場合、従来の十字形介在を用いた通信ケーブルでは、介在と撚対線との集合体は所定のピッチで撚り込まれているが、通信ケーブルの断面が円形であるため、隣接するケーブル同士が直接接触し、同一の撚りピッチの撚対線同士が隣接する確率が高く、エイリアンクロストークを低減するには限界がある。これに対して、本発明による通信ケーブルは、ケーブルの断面が楕円形であると共に介在と撚対線との集合体を所定のピッチで撚り込んでいるため、多数本の通信ケーブルを積み重ねても、隣接する通信ケーブル同士は局所的に接触するだけであり、通信ケーブル間にはエァギャップが形成される。ケーブル間に形成されるエァギャップにより、漏話が生ずる確率が大幅に低減し、エイリアンクロストークを顕著に低減することができる。

図３は、エイリアンクロストークの実測値を示すグラフであり、図３Ａは従来の十字形介在を用いた通信ケーブルの実測値であり、図３Ｂは本発明による通信ケーブルの実測値を示す。実験に用いた通信ケーブルは、本発明による通信ケーブル及び従来の通信ケーブル共に、撚りピッチが６mm,7mm,8mm,9mmの４対の通信ケーブルである。図３において、縦軸は電力和を示し、横軸は周波数（ＭＨｚ）を示す。ANSI/TIA/EIA-568B.2の規格値を太い実線で示す。２点鎖線は撚りピッチ６mmのデータを示し、１点鎖線は撚りピッチ７mmのデータを示し、鎖線は撚りピッチ９mmのデータを示し、破線は撚りピッチ１０mmのデータを示す。従来の十字形介在を用いた通信ケーブルの場合、撚りピッチが6mm及び7mmの撚対線は規格値を満たすが、撚りピッチ９ｍｍ及び１０mmの撚対線は規格値を満足することができなかった。これに対して、本発明による通信ケーブルの場合、撚りピッチが６〜１０mmの全ての撚対線が規格値を満たしている。この実証データから明らかなように、本発明による通信ケーブルは、エイリアンクロストークも改善される。

図４は本発明による通信ケーブルのエイリアンクロストークについて、撚対線の撚りピッチを変えた場合の変化（最悪値）を示すグラフである。２点鎖線は撚りピッチが６mmのデータを示し、１点鎖線は撚りピッチが７mm のデータを示し、鎖線は撚りピッチが１０mm のデータを示し、破線は撚りピッチが１１mmのデータを示す。ANSI/TIA/EIA-568B.2の規格値を太い実線で示す。本発明による通信ケーブルの場合、撚りピッチが１０mmを超えると規格値を下回り、撚りピッチが１０mm以下の場合規格値を満たしている。この実証データより、本発明による通信ケーブルでは、撚対線の撚りピッチは１０mm以下であることが好ましい。尚、撚りピッチが５mm未満の場合、導体が伸びたり、コストが上がるため、撚りピッチは５mm以上であることか望ましい。従って、本発明による通信ケーブルでは、撚対線の撚りピッチは５mm以上１０mm以下に設定することが好ましい。

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変更や変形が可能である。上述した実施例では、引き裂き紐や粗巻紐について説明していないが、勿論粗巻紐により介在と撚対線の集合体を束ねることができ、シース内に引き裂き紐を配置することも可能である。

本発明による通信ケーブルの一例を示す断面図である。 介在と撚対線との集合体を所定のピッチで撚り込んだ場合の撚対線の変位を示す図である。 本発明による通信ケーブルと従来の十字介在を用いた通信ケーブルのエイリアンクロストーク特性を示すグラフである。 本発明による通信ケーブルの撚対線の撚りピッチとエイリアンクロストーク変化（最悪値）を示すグラフである。

符号の説明

１ 介在
２ａ〜２ｄ 撚対線
３ シース

Claims (3)

1. 撚対線を収納する４つの収納区域を有する介在と、介在の各収納区域内にそれぞれ配置され、撚りピッチがそれぞれ異なる４本の撚対線と、前記介在及び４本の撚対線の集合体の外周を被覆するシースとを具え、介在と撚対線の集合体が所定のピッチで撚られている通信ケーブルにおいて、
   当該通信ケーブルは、断面として見た場合、短軸と長軸を有するほぼ楕円形状をなし、前記介在の４つの収納区域は、前記楕円形の長軸と短軸上に位置し、
   前記長軸上に位置する２つの収納区域には、撚りピッチの長い２本の撚対線がそれぞれ配置され、前記介在の短軸上に位置する２つの収納区域には、撚りピッチの短い２本の撚対線がそれぞれ配置されていることを特徴とする通信ケーブル。
2. 請求項１に記載の通信ケーブルにおいて、前記介在は、断面がほぼＨ型形状を有することを特徴とする通信ケーブル。
3. 請求項１又は２に記載の通信ケーブルにおいて、前記４本の撚対線の撚りピッチは、最も長い撚りピッチが１０ｍｍ以下に設定され、最も短い撚りピッチが５ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする通信ケーブル。

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