光ファイバー ケーブルはガラス コアを介して光パルスとしてデータを送信し、コネクタは光リンクに接続する取り外し可能な高精度インターフェイスを提供します。これらを組み合わせて、FTTH アクセス回線から 400G/800G データセンター バックボーンまでのすべてのファイバー ネットワーク - の挿入損失、反射損失、帯域幅、伝送距離を決定します。この記事では、光ファイバー伝送の仕組み、主なケーブルとコネクタのタイプ、最も重要な性能パラメータ、設置とメンテナンスに関する実際的なエンジニアリング上の考慮事項について説明します。
光ファイバー伝送のしくみ
光ファイバーは、シリカベースのコア内での光信号の全内部反射を通じてデータを伝送します。{0}}標準的なファイバーストランドには 3 つの層があります。光を伝えるコアと、光を伝えるコアです。クラッドは、コア内に光を閉じ込めるために低い屈折率を持っています。ガラスを機械的ストレスや環境による損傷から保護するポリマー コーティング。
銅ケーブルとは異なり、光ファイバーは電磁干渉 (EMI) や無線周波数干渉 (RFI) の影響を受けず、信号の減衰が極めて低く、はるかに広い帯域幅をサポートします。 1550 nm で動作するシングルモード ファイバの損失は通常、わずか約 0.2 dB/km - であり、再生なしで数十、さらには数百キロメートルにわたる伝送が可能です。これらの特性により、光ファイバーは長距離、高速、大容量の通信に使用できる唯一の媒体となります。{6}さらに詳しく光ファイバーケーブルの材質と構造詳細なガイドを参照してください。
光ファイバー ケーブルのタイプ: シングル-モードとマルチ-モード
光ファイバー ケーブルは、コア内を光がどのように伝播するかに基づいて、シングルモード ファイバー (SMF) とマルチモード ファイバー (MMF) の 2 つのカテゴリに分類されます。{0}{1}それぞれが異なる距離と帯域幅の要件に対応します。
シングルモードファイバー（SMF）-
シングルモード ファイバのコア直径はわずか 9 µm で、1 つの光伝送モードのみをサポートします。その減衰係数は低く -、1550 nm で通常 0.18～0.25 dB/km -、10 km から 100 km をはるかに超える長距離伝送が可能です。-。最も一般的な SMF タイプは次のように定義されています。ITU-T 規格含む：
- G.652D- 標準のシングルモード ファイバー。- 1383 nm の水ピークを除去し、1310 ～ 1625 nm の範囲にわたって CWDM をサポートし、0.2 ps/√km 未満の PMD を達成します。 G.652D は、バックボーン ネットワーク、メトロ ネットワーク、長距離伝送のデフォルトです。-
- G.655- 非-ゼロ分散-シフト ファイバ。元々は DWDM 長距離システム用に開発されました。-現在、新しい展開では主に G.652D に取って代わられています。
- G.657- -FTTH および屋内環境向けの曲げに敏感なファイバー。 G.657.A1 では最小曲げ半径 10 mm (G.652D では 30 mm) が許容されますが、G.657.A2 では最小 7.5 mm の曲げが許容されます。 G.657.A サブカテゴリは G.652D と下位互換性があり、アップグレード時のスプライシングが簡素化されます。
SMF はバックボーン ネットワーク、メトロ ネットワーク、長距離伝送、屋外に広く導入されています。{0}FTTHドロップケーブルインスタレーション。私たちのシングルモード ファイバーの製品範囲-.
マルチモード ファイバー（MMF）-
マルチモード ファイバは、50 μm（従来の OM1 では 62.5 μm）の大きなコア直径を備えており、複数の光モードを同時にサポートします。伝送距離は制限されていますが、-通常は 550 m 未満-です。MMF は低コストの VCSEL (垂直-面発光レーザー) トランシーバとうまく組み合わせられ、-短距離-高速リンクでは費用対効果が高くなります。-最新のMMFグレードは以下に分類されますISO/IEC 11801含む：
- OM3- レーザー- 850 nm で 2000 MHz/km の実効モード帯域幅 (EMB) を備えた最適化されたファイバー。 10GBASE-SR は最大 300 m、40G/100GBASE-SR4 は最大 100 m をサポートします。
- OM4- 帯域幅が 850 nm で 4700 MHz/km に拡張されました。 10GBASE-SR を 400 m、40GBASE-SR4 を 150 m、100GBASE-SR4 を 100 m に延長します。新しいデータセンター構築で最も広く導入されている MMF グレード。
- OM5- 短波長分割多重（SWDM）用に 953 nm の指定波長を追加した広帯域マルチモード ファイバ（WBMMF）。-より少ないファイバ ストランドで 40G/100G/400G をサポートします。
MMF は、データセンターの内部ケーブル配線、キャンパス ネットワーク、および機器室の相互接続に最適です。私たちのを参照してくださいマルチモードファイバー製品OM3、OM4、OM5 オプションの場合。
さまざまな環境に対応したケーブル構造
ファイバーの種類だけでなく、ケーブルの構造も重要です。屋内では、柔軟性と簡単な終端を実現するために、しっかりと緩衝されたケーブルが使用されています。-屋外配備では、直接埋設、ダクト、または空中設置用の外装を備えたルース{3}}チューブ、ゲル-充填、または乾燥水-でブロックされたケーブルを使用し、湿気の侵入、引張荷重、圧壊力に耐えるように設計されています-。
光ファイバー コネクタの種類と端面の研磨-
光ファイバー コネクタは、光ファイバー間に取り外し可能な接続を作成する高精度の機械部品です。{0}その中心となるパフォーマンス指標 - 挿入損失 (IL)、リターンロス (RL)、耐久性、および環境安定性 - は、リンクの品質に直接影響します。位置合わせ不良、端面の汚れ、構造上の欠陥があると、光伝送が劣化したり中断されたりします。
一般的なコネクタのタイプ
- LCコネクタ- 1.25 mm セラミック フェルールとプッシュプル ラッチを備えた小型フォームファクタ。- SC の 2 倍のポート密度を有効にします。高密度データセンターと 10G/25G/40G/100G トランシーバーの標準インターフェースで主流。-
- SCコネクタ- 2.5 mm フェルール、スナップ-プッシュ-カップリング付き。堅牢で、終了が簡単で、コスト効率が優れています。-通信アクセス、FTTH ONT 接続、PON 機器で広く使用されています。
- FCコネクタ- ねじ山付きネジ-カップリングは、優れた機械的安定性と耐振動性を備えています。テスト機器、光伝送システム、産業環境で一般的です。
- MPO/MTPコネクタ- 単一フェルールで 8 ～ 72 本のファイバをサポートするマルチ-ファイバ アレイ コネクタ。 400G/800G データセンター相互接続における並列光伝送には不可欠です。私たちのを参照してくださいMPO/MTP製品.
端-面研磨: PC、UPC、APC
端面研磨はリターンロスを直接決定します。{0} 3 つのタイプが標準的に使用されており、次のように管理されています。IEC 61755(端面の形状) および IEC 61753 (性能グレード):
- PC (物理的接触)- 直接接触するためのわずかな凸状のカーブ。リターンロス 40 dB 以上。シングルモード アプリケーションでは主に UPC に取って代わられます。-
- UPC (ウルトラ フィジカル コンタクト)- 50 dB 以上のリターンロスを達成するためのより細かい研磨。データセンター、LAN、デジタル通信リンクのデフォルト。青色のカラーコーディング。
- APC (角度付き物理的接触)- 8 度の角度を付けた端面-が反射をクラッドに向けます。リターンロス 60 dB 以上。 CATV、PON/FTTH、DWDM、反射に敏感なシステムでは必須です。-緑色のカラーコーディング。
重要：APC コネクタと UPC コネクタは決して一緒に嵌合してはなりません。形状の不一致により重大な挿入損失が発生し、両方のフェルールが損傷する可能性があります。
主要なパフォーマンスパラメータ
次の 2 つのパラメータによって、すべてのコネクタとケーブル アセンブリの光学品質が定義されます。
挿入損失 (IL)信号がコネクタ、スプライス、またはコンポーネントを通過するときに失われる光パワーです。標準的な IL は、工場での組み立ての場合は 0.3 dB 未満、現場の終端では 0.5 dB 未満である必要があります。 IL を低くすると、リンク バジェットが維持され、より長い到達距離がサポートされます。
反射減衰量 (RL)光源に向かって反射する光の量を測定します。 RL の絶対値が高いほど、反射が少なくなります。業界標準では、最小 RL が PC の場合は 40 dB、UPC の場合は 50 dB、APC コネクタの場合は 60 dB と指定されています。過度の後方反射-はレーザーを不安定にし、ビットエラー率を増加させ、アナログシステムに歪みを引き起こします。
その他の重要なパラメータには、減衰係数 (dB/km)、帯域幅 (MMF の場合は MHz・km)、波長分散、および偏波モード分散 (PMD) が含まれます。すべてを次のように検証する必要があります光ファイバーケーブルの試験規格受け入れる前に。
エンジニアリング用途: 設置とメンテナンス
最良のファイバーとコネクタであっても、適切な取り付け方法がなければ性能が低下します。
端面の清掃は最も重要な作業です。{0}1 µm ほどの小さな塵粒子は、シングルモード ファイバの 9 µm コアの重要な部分をブロックする可能性があります。-。すべてのコネクタは、嵌合前に糸くずの出ない綿棒、IPA クリーニング ペン、またはカセット式クリーナー-を使用して検査および清掃し、その後 200 倍以上の倍率のファイバー顕微鏡で確認する必要があります。
曲げ半径を尊重する必要があります。最小曲げ半径を超えると、マイクロベンド損失が発生します。標準のシングルモード ケーブルの場合、この制限は通常 30 mm です。- G.657.A1 の曲げに鈍感なファイバー-の場合、10 mm に低下します。
引張荷重制限を超えてはなりません。設置中に定格最大力を超えてケーブルを引っ張ると、ケーブル内の繊維が伸びたり亀裂が入ったりする可能性があります。常に適切な牽引装置を使用し、メーカーの仕様に従ってください。
-次のような大規模プロジェクトの場合データセンター接続の展開工場で性能テスト済みの-事前にコネクタ付けされたケーブル アセンブリ-により、設置時間が短縮され、汚染のリスクが最小限に抑えられます。
よくある質問
シングルモード ファイバーとマルチモード ファイバーの違いは何ですか?{0}}
シングルモード ファイバには、1 つの光モードを伝送する 9 µm のコアがあり、10 km から 100 km 以上の伝送をサポートします。マルチモード ファイバには、複数のモードを伝送する 50 µm のコアがあり、範囲は数百メートルに制限されますが、コスト効率の高い短距離リンクには安価な VCSEL トランシーバを使用します。-
PC、UPC、APC のリターンロス値は何を意味しますか?
PC は 40 dB 以上、UPC は 50 dB 以上、APC は 60 dB 以上を達成します。値が大きいほど、後方反射が少なくなります。- APC の 8 度の角度の端面は、PON、CATV、DWDM などの反射に敏感なシステムに最適です。-
APC コネクタと UPC コネクタを一緒に接続できますか?
いいえ。角度があり平坦な端面-は、嵌合時にエアギャップを生成し、高い挿入損失と物理的損傷を引き起こします。 APC と APC、および UPC と UPC は常に一致します。
OM3 および OM4 ファイバーの最大到達距離はどれくらいですか?
10GBASE- SR の場合、OM3 は最大 300 m、OM4 は最大 400 m をサポートします。 MPO コネクタを備えた 100GBASE- SR4 の場合、IEEE 802.3 イーサネット規格で定義されているように、OM3 は 70 m、OM4 は 100 m に達します。
端面の洗浄がなぜそれほど重要なのでしょうか?{0}}
汚れはファイバーコネクタの故障の主な原因です。コア上に単一の塵粒子があると、挿入損失が大幅に増加する可能性があります。すべてのコネクタは、嵌合前に清掃および検査する必要があります。