テクノロジーの進歩によりインダストリー4.0におけるイーサネット接続の高速化が進むにつれて、10ギガビットイーサネット（10 GbE）接続は毎秒100億ビットのデータを送信できるようになりました。簡単に言えば、利用可能な帯域幅が多ければ多いほど、デバイス間やマシン間のデータ送信が速くなるというメリットがあります。10GbE接続は、インダストリー4.0およびIIoTアプリケーションに、より高速な接続と低遅延という追加のメリットをもたらします。さらに、高速ギガビットイーサネットネットワークへの需要は、産業用アプリケーションにおける高速産業用通信インフラストラクチャとデータテレメトリーシステムの開発を促進し続けています。このブログでは、インダストリー4.0における10Gbイーサネットの影響とその利点について説明します。
10ギガビットイーサネットとは？
10 GbEまたは10ギガビットイーサネットは、最速のイーサネットタイプの一つであり、1秒あたり10ギガビットまたは100億ビットの速度でデータフレームを送信する一連のネットワークテクノロジーで構成されています。これは、物理層（物理接続）およびデータリンク層のメディアアクセスコントロール（MAC）を定義するために、IEEE 803.3ae-2002標準によって最初に指定されました。しかし、継続的な適応を経て、IEEE 802.3an-2006が最終的に今日まで広く使用されている10GBASE-T標準接続をリリースしました。
全二重モードとは？信頼性の高いネットワーク接続のために
10ギガビットイーサネットは全二重モードで動作し、通信ネットワークが2つの接続されたパーティ間で同時に双方向通信を行うことができます。したがって、10ギガビットイーサネットは、伝送中に発生する可能性のある衝突を検出するためにキャリアセンス多重アクセス（CSMA）を必要としません。全二重は、ネットワークデバイスに接続されたケーブル内のツイストペア銅線を利用して、データを同時に受信および送信することで動作します。その結果、全二重動作により、データ転送スループット速度が向上し、ネットワークのボトルネックが解消され、高いネットワークパフォーマンスが実現されます。
10Gbイーサネットの速度は？
長年にわたり、10ギガビットイーサネットの導入は、家庭から産業用アプリケーションまで、増大するネットワーク需要に対応するために指数関数的に増加しています。しかし、転送速度125MB/sの1Gbpsイーサネットは、絶えず増加するデータを送信する上でボトルネックに直面しています。そのため、10Gbイーサネットネットワークは、データ転送速度を最大1.25 GB/sまで向上させ、ミッションクリティカルなアプリケーションにおけるネットワーク速度を大幅に向上させます。実際、10GbEは最大9.6Gbpsの最大速度を持つWi-Fi 6の帯域幅さえも超えており、産業用コンピュータにとって最速のインターネット接続形式の1つとなっています。
10GBASE-Tとは？ - 標準化された10GbE接続
10GBase-Tは、2006年にIEEE組織によってリリースされた10ギガビットイーサネット標準であり、ツイストペア銅線で10 Gbit/s接続を提供します。さらに、10Gbit/s接続を提供し、信頼性と非常に高速な接続速度で知られています。現在、10GBase-Tデュアルポートモジュールは、イーサネットネットワークで広く使用されているRJ-45モジュラーコネクタを使用しているため、産業用システムで広く使用されており、産業用アプリケーションにとって最も簡単で最適な選択肢となっています。さらに、10GBase-Tイーサネット標準は、ケーブルのカテゴリー（cat6、cat6a、cat7など）やポートによって、幅広いケーブルを選択できます。
10ギガビットイーサネットに必要なケーブルの種類は？
クレジット：FS Community Cat6 vs Cat6a vs Cat7 Cabling
10GbEケーブルには、Cat6、Cat6a、Cat7の3種類があります。これらのケーブルは、PC、Wi-Fiアクセスポイント、および多数のIIoTデバイスなどのエンドポイントデバイスを接続する役割を担います。Cat6とCat6aが最も一般的なケーブルですが、Cat7は他の2種類のケーブルほど好まれていません。さらに説明すると、Cat7は非常に優れた標準ですが、IEEEベースの標準ではなく、一般的なRJ-45イーサネットコネクタの代わりにGG45コネクタを使用しています。その結果、Cat7ケーブルの互換性により、業界で広く使用されるのが困難になっています。
Cat6とCat6aケーブルはしばしば比較され、その信頼性の高い速度で知られています。Cat6は最大1000Mbpsの速度で1000Base-Tイーサネットを最大100メートルまで実行できます。しかし、10GbEの10Gbase-T標準では、Cat6ケーブルは環境の干渉にもよりますが、最大35〜55メートルしか到達できません。その結果、Cat6はCat6aと比較して最適とは言えません。一方、Cat6aは、その性能を維持しながら、改善されたノイズキャンセリング機能と高レベルのPower Over Ethernet（PoE）出力を提供します。PoEは、エンドポイントデバイスに電力とデータを供給するために使用されます。PoEデバイスは、Industry 4.0とIIoTの普及に伴って指数関数的に増加しています。たとえば、監視カメラ、インテリジェント照明、自動化用の監視センサーはすべてオプションのPoEデバイスをサポートしています。したがって、Cat6aケーブルはこれまでのところ最良の選択肢です。100メートル（建物の高さ）までの接続を可能にするだけでなく、余分な熱を放散するのに役立つ厚い導体でシールドされており、産業グレードの展開におけるケーブルの寿命を延ばすのに役立ちます。
Power Over Ethernet（PoE）についてさらに詳しく知る
インダストリー4.0に10GbEを使用する理由
インダストリー4.0は、産業用IoT（IIoT）アプリケーションの進歩によって製造プロセスがデジタル変革したものです。自動化されたプロセスとロボットが製造プロセスを引き継ぎ、より短時間でより高いスループットと信頼性の高い結果を達成しています。より多くの産業がインダストリー4.0に転換するにつれて、ネットワークのボトルネックとより高速なネットワーク接続への需要を経験し始めます。したがって、増大するデータ量に対応するためにネットワーク技術は進化しなければなりません。10GbEは、異なるシステム、マシン、および数千のセンサーを接続するための高速で信頼性の高いバックボーンを提供します。その結果、10GbEネットワークにより、インダストリー4.0は、シームレスで高帯域幅のマシン間通信および工場通信ネットワークを可能にするリアルタイムデータ伝送を提供することで、大きな恩恵を受けています。
インダストリー4.0における10GbEの利点は？
シームレスな接続性
産業用アプリケーションでは、多数のPLC（プログラマブルロジックコントローラ）またはDCS（分散制御システム）、データバス、イーサネットプロトコルが必要です。これほどの接続性があるため、マシン間の相互運用性を強化するには10ギガビットイーサネットが必要です。その結果、10ギガビットイーサネットはマシン内でのシームレスなデータ伝送を提供し、産業外との通信を可能にするインターネットアクセスポイントへのゲートウェイとして機能します。
確定的通信
多くの産業用アプリケーションは、リアルタイムで低遅延の操作を必要とする時間制約のあるアプリケーションです。そのため、全二重モードで動作する10ギガビットイーサネットは、両方の接続デバイスでデータを送受信できる信頼性の高い双方向通信を可能にします。したがって、ネットワーク遅延を大幅に削減して、シームレスな接続を可能にし、運用中の障害を防ぐことができます。
高帯域幅通信
テクノロジーが進化し続けるにつれて、産業企業におけるデバイスの数が増加し、より多くの帯域幅への需要が高まっています。イーサネット接続はテクノロジーの進歩とともに成長してきました。そのため、現在では10ギガビットイーサネットにより、機械学習、自律型ロボット工学、マシンビジョンアプリケーションなどの新しいデータ集約型テクノロジーをサポートできます。その結果、エンタープライズネットワークはインフラストラクチャ全体で10ギガビットイーサネット接続をサポートします。
インダストリー4.0における10GbEのアプリケーション
前述のように、10ギガビットイーサネットは全二重モードで動作し、イーサネットケーブルCat6aを利用して、単一のネットワークケーブルでデータと電力（PoE）の同時伝送を可能にします。したがって、10ギガビットイーサネットは、特に次のような産業用アプリケーションで非常に需要が高いです。
- ロボット自動化: センサー、カメラ、アクチュエーター間の信頼性の高い高速処理を保証します。
- セキュリティおよび監視: 双方向通信とPower over Ethernetにより、セキュリティおよび監視におけるCCTVカメラアプリケーションを簡素化します。
- 製造工場: 生産ラインにおけるマシンコントローラーとセンサー/アクチュエーター間の通信を保証します。
- スマート農業: 農業システム全体を制御する主制御盤。オフィスレベルおよび機械制御にも接続します。
10GbEアプリケーションをサポートするプレミオの産業用コンピュータ
プレミオ10GBase-Tデュアルポートモジュール
プレミオでは、アプリケーションやワークロードに基づいて特定の産業要件を満たすために、さまざまな産業用10GbEコンピュータを提供しています。さまざまなアプリケーション向けにモジュール式の柔軟性を提供するため、迅速な10GbEアップグレード用の10GBase-Tデュアルポートモジュールを提供しています。コンピュータを見てみましょう。
スモールフォームファクタコンピュータ | RCO-3000-CFL
RCO-3000-CFLシリーズは、10GbEモジュールを搭載し、過酷な産業用アプリケーションでの動作に特化して構築された当社の最新シリーズです。さらに、10ギガビットイーサネットモジュールをサポートする最小フォームのコンピュータであり、寸法は7.56インチ x 7.76インチ x 2.39インチです。RCO-3700はIntel Coffee Lake Rプロセッサを搭載しており、中規模から大規模なワークロードに最適です。RCO-3000-CFLの主な機能は次のとおりです。
- 第8世代/第9世代Intel® Core™ i7/i5/i3プロセッサ用LGA 1151ソケット
- 1x ユニバーサルI/Oブラケット (10GbE、LAN、PoE、M12、USB)
- -25℃～60℃の動作温度
- 2x フルサイズMini PCIe、1x M.2 E-Key
- トリプル独立ディスプレイ
車載コンピュータ | ACO-6000-KBL
ACO-6000-KBLシリーズの10GbE産業用コンピュータは、車載アプリケーション向けに特別に設計されています。さらに、堅牢なM12コネクタを備えており、衝撃や振動を受けるモバイル産業ワークロード向けにコンピュータを固定するロッキング接続を可能にします。ACO-6000は強力な第7世代Intel Kaby Lakeプロセッサを搭載しています。ACO-6000の主な機能は次のとおりです。
- Intel® 第6世代および第7世代Intel® Core™ i7/i5/i3プロセッサ
- 2x ユニバーサルI/Oブラケット (10GbE、LAN、PoE、M12、USB)
- -25°C～70°Cの動作温度
- 3x フルサイズMini PCIe
- トリプル独立ディスプレイ
高性能産業用コンピュータ | RCO-6000-CFL
RCO-6000-CFLシリーズは、第9世代インテルCoffee Lakeプロセッサをサポートする強力なコンピューティングソリューションを備えた高性能10GbE産業用コンピュータです。このシリーズは、10ギガビットイーサネットのサポートにより、重いコンピューティングワークロードと超高速処理に適しています。RCO-6000-CFLの主な機能は次のとおりです。
- 第8世代/第9世代インテル® Core™ i7/i5/i3プロセッサ用LGA 1151ソケット
- 1x ユニバーサルI/Oブラケット（LAN、PoE、M12、10GbE、USB、5G）
- トリプル独立ディスプレイ
- 2x フルサイズMini PCIe、2x SIMソケット
- -25°C～70°Cの動作温度
Premioを選ぶ理由
Premioは、米国で30年以上にわたり最高級の産業用コンピュータを設計・製造してきたグローバルソリューションプロバイダーです。当社のソリューションは、最も厳しい環境条件でも信頼性高く最適に動作するように設計されています。さらに、Premioの10ギガビットイーサネットコンピュータは、10ギガビットイーサネットネットワーク接続を可能にする高性能CPUにより、堅牢な性能を維持しながら、極端な環境にも耐えるように特別に作られています。結論として、Premioはお客様に最高級のコンピューティングソリューションとカスタムソリューションを提供しています。最高の産業用10GbEコンピューティングソリューションを見つけるのにサポートが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。当社の産業用コンピューティング専門家が、お客様の特定のニーズに基づいて最適な産業用コンピューティングソリューションをサポートします。
