知識

光ファイバーケーブルはどこまで配線できますか?短いデータセンターのパッチから都市間のバックボーン-までのファイバー リンク - の計画と試運転を何年にもわたって行ってきた私の正直な答えは、単一の数字はないが、何を探すべきかがわかれば範囲は予測可能であるというものです。ランニングには、建物内の数百メートルのマルチモードから、海中での 10,000 km を超える増幅されたシングルモードまで、さまざまなものが含まれます。-制限を設定するのは、ファイバーの種類、波長、トランシーバーまたはアンプの出力、およびコネクターとスプライスの汚れ具合です。以下では、実際の光ファイバー ケーブルの最大距離をタイプ別に分類し、リンクの到達距離を計算する方法を示し、エンジニアが都市、大陸、海洋を越えてファイバーを拡張する方法について説明します。{10}

数百メートルから10,000キロ以上まで

見出しの数字だけが必要な場合は、タイプ別の光ファイバー ケーブルの距離が一目でわかる次の表を参照してください。到達距離は、ファイバーと両端の機器に応じて明確な段階で変化します。

ファイバーがどこまで走行できるかを決定するものは何ですか?

光はガラスを無料で通過することはできません。 2 つの物理的効果が距離の上限を設定します。 1つ目は減衰- 信号は、光の吸収、散乱、曲げ損失により、伝わるにつれて弱くなり、1 キロメートルあたりのデシベル (dB/km) で測定されます。 2つ目は分散- 光パルスは距離を超えて広がり、最終的には生の到達距離ではなくデータ速度が制限されます。

標準のシングルモード ファイバーの場合、-ITU-T G.652 勧告減衰の上限は 1310 nm で 0.4 dB/km、1550 nm で 0.35 dB/km であり、最新の G.652.D ファイバーは通常、現場ではより優れた性能を発揮します。損失は​​波長に依存するため-、1310 nm ウィンドウから 1550 nm ウィンドウに移動するだけで、同じファイバー上で著しく長い到達距離を獲得できます。

物理学に加えて、4 つの実際的な要素が実際の数値を決定します。

• 繊維の種類とグレード- マルチモードとシングルモード-、および特定の OM または G- クラス グレード。
• 波長- 1310 nm と、-より低い損失 1550 nm ウィンドウ。
• トランシーバーまたはアンプの電源- の発射パワーと受信感度によって光バジェットが決まります。
• コネクタとスプライスの品質- すべての嵌合ペアと融着接続により損失が増加し、到達範囲を侵食します。

ファイバーの種類をまだ選択していない場合は、ファイバーの種類の概要をご覧ください。シングルモード ファイバーとマルチモード ファイバートレードオフを詳しく説明します。-

マルチモードファイバー最大距離 (OM1 ～ OM5)

マルチモード ファイバーは、建物、データ センター、LAN 内で使用されます。コアが大きいため、接続が簡単かつ安価ですが、高速時のマルチモード ファイバの最大距離を制限する壁となるモード分散の問題があります。以下の標準化された距離は、次のように定義されます。IEEE 802.3 イーサネット規格10 ギガビット イーサネット (10GBASE- SR) 用。

1 ギガビット イーサネットでは、マルチモードはさらに - で OM3 - 上で最大約 550 m に到達しますが、パターンは明らかです。データ レートが高くなるほど、マルチモードの実行時間は短くなります。経験則として、現在のリンクの距離が約 300 メートル未満で、今後も短くなる可能性がある場合は、マルチモードが費用対効果の高い選択肢となります。{6}}実行時間が長くなる場合、または 25G、40G、100G、またはそれ以上にアップグレードする予定がある場合は、シングルモードが長期的な選択肢として適しています。-グレードと構造を確認できます。マルチモードファイバーページ。

シングルモードファイバーの最大距離（LR、ER、ZR）-

シングルモード ファイバーは、小さなコアと安定した光路を備えており、シングルモード ファイバーがどこまで走行できるかが興味深い問題となります。-トランシーバーのみ - アンプなし - の標準化された光学系により、クリーンで再現可能な距離が得られます。

10キロから80キロへのジャンプは無料ではありません。到達距離が長い光学系では、より高い発射出力、より感度の高い受信機、1550 nm のウィンドウが使用され、約 40 km を超えると、色分散を中心とした設計が始まります。人々を魅了する実践的な詳細: 短いリンクでは、ZR- クラス モジュールが実際に受信機に過負荷をかける可能性があるため、受信電力を範囲内に戻すためにインライン減衰器が必要になる場合があります。リンクの光学側については、当社の製品ラインナップをご覧ください。光トランシーバモジュールそして繊維自体については、シングルモード ファイバー-成績。

増幅器を使用した長距離ファイバー距離（EDFA および DWDM）

リンクがトランシーバー自身で送信できる量を超えたら、-都市を越える、-国を越える、-または大洋を横断するルートを考えます -}。光ファイバーへの依存をやめ、回線の設計を開始します。エルビウム-ドープファイバー増幅器（EDFA）は、光を電気信号に変換せずに直接増幅します。一般的な地上設計では、増幅器サイトはおよそ 80 ～ 120 km ごとに配置されますが、その間隔は設計結果であり、固定された標準ではありません。スパン損失、ファイバ減衰、OSNR、変調形式、および前方誤り訂正に依存します。

層高密度波長分割多重 (DWDM)上部には 1 つのファイバ ペアが数十の独立した波長チャネルを伝送し、それぞれが独自の高速レーンを数百キロから数千キロメートルにわたって伝送します。{0}この低損失ファイバー、増幅、DWDM の組み合わせにより、最新の長距離および超長距離バックボーンが可能になります。-

海底ファイバーケーブルの距離

海底ケーブルは、ファイバーの距離の最端にあります。中継海底システムは、ケーブル自体から電力が供給される水中光中継器を使用して、数千キロメートルにわたって稼働し、最長のものでは 10,000 キロメートルをはるかに超えます。によるとテレ地理学、これらのシステムは、100 万キロメートルを優に超えるケーブルのグローバル ネットワーク全体で大陸間のデータ トラフィックの 99% 以上を伝送します。このスペクトルの端に取り組む場合は、水中光ファイバーケーブルまさにこれらの条件に合わせて設計されています。

ファイバーと銅線ケーブルの距離

Cat6 や Cat6A などの銅線イーサネットは 100 m で最高になります。この 1 つの数値が、距離が重要な場合には常にファイバーが勝つ理由です。基本的なマルチモードでも数倍、シングル モードでも数千倍になります。-生の到達範囲を超えて、ファイバは、銅線が必要とする中間スイッチとリピータのチェーンを削除します。これは、通常、よりシンプルで、より安定し、メンテナンスの負担が少ないネットワークを意味します。-

ファイバーリンク距離 (光パワーバジェット) の計算方法

実際には、光パワー バジェットを実行する距離 - を推測することはできません。リンクは、利用可能な光バジェットがパスに沿った合計損失以上の場合に機能します。

利用可能な光バジェット ファイバ損失 + コネクタ損失 + 接続損失 + 安全マージン以上

以下は、10GBASE-LR 光学系を使用した 8 km シングルモード キャンパス リンクの簡単な例です。-

• 光学バジェット (LR 光学系): 使用可能なバジェットの約 6 dB。
• ファイバ損失: 8 km × 0.35 dB/km ≈ 2.8 dB。
• コネクタ: 2 嵌合ペア × 0.5 dB=1.0 dB。
• スプライス: 2 × 0.1 dB=0.2 dB。
• 推奨マージン：約1.0dB。
• 必要な合計: 約 5.0 dB、これは 6 dB の予算内であるため、リンクはヘッドルームを持って通過します。

合計が予算を超えた場合は、明確な選択肢があります。高出力の光学系にアップグレードするか、より低い損失の波長に切り替えるか、-}受動損失をクリーンアップするか、アンプを追加するかです。

光ファイバーケーブルの距離を延長する方法

既存のリンクをさらにプッシュするために、私が試すおおよその順序で手順を示します。

• 端面を清掃して検査します。コネクタの汚れは、最も一般的に避けられる損失です。掃除だけでも 1 ～ 3 dB 回復する可能性があり、これは数キロメートル余分に走行することを意味します。
• 到達距離の長いトランシーバーに移動してください。-たとえば、LRからER、ZRへ、より多くの発射パワーと受信機感度を実現します。
• 波長をずらす1310 nm から標準ファイバの低損失 1550 nm ウィンドウまで-。
• 受動的損失を減らすコネクタの数を減らし、スプライスを改善し、正しい曲げ半径を使用することで実現します。
• EDFA を追加するか DWDM に移行する単一の光学素子が到達できる範囲を超えるスパンに対応します。
• 異なるグレードの繊維を使用し、非常に長いスパン向けの超-低-損失 G.654.​​E など。

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走力を縮めるよくあるフィールドミス

リンクをコミッショニングする前に、私は距離の予算を静かに消耗させているものがないかチェックします。

• 接続不良と接続損失が大きい- いくつかの不良融着接続により、1 キロメートルのファイバーを超える費用がかかる可能性があります。
• 端面の汚れや傷- は通常は目には見えませんが、検査スコープで見ると明らかです。
• 最小曲げ半径を下回るきつい曲げ - especially costly at 1550 nm.
• 間違った-グレードの繊維- は、リンクが実際に OM3、OM4、またはシングル モードを必要とする場合に、OM1 または OM2 で 10G を実行します。-。
• 検証をスキップする- すべてのリンクは、公開前に OTDR トレースと挿入損失テストで証明される必要があります。-

最後の点が最も重要です。で確認する光ファイバーケーブルのテストスペックシートを信頼するのではなく、OTDR とパワーメーターを使用することが実際の距離マージンを確認する唯一の方法です。

重要なポイント

ファイバーの距離は実際にはガラスによって制限されるものではありません - システム設計と光予算によって制限されます。マルチモードは建物をカバーし、シングルモードはキャンパスと都市をカバーし、増幅 DWDM は国をカバーし、中継海底システムは地球をカバーします。運用に合わせてファイバーと光ファイバーを選択し、電力バジェットを計算し、試運転前にリンクを検証すれば、ネットワークが必要な場所ならどこにでもファイバーが到達します。