知識

光ファイバーは現代の通信ネットワークの基盤ですが、単一の製品ではありません。光ファイバーには主に次の 2 種類があります。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)。これら 2 つの光ファイバー ケーブル タイプ - の違いを理解し、それぞれのタイプ - をいつ使用するかを理解することは、ネットワーク展開を計画している人、既存のインフラストラクチャをアップグレードしている人、またはデータ センター、キャンパス、通信プロジェクト用のファイバーを指定している人にとって不可欠です。

このガイドでは、光ファイバーがどのように分類されるかを説明し、各カテゴリ内の主要なサブタイプと標準を分類し、ネットワークに適切なファイバーを選択するための実践的なガイダンスを提供します。

光ファイバーの分類方法

ファイバーの種類がわかりにくい理由の 1 つは、光ファイバーを分類する有効な方法がいくつかあるためです。最も一般的な方法は次のとおりです。

• 光の伝播（モード）により：シングルモード ファイバーとマルチモード ファイバー - は、ほとんどの購入者にとって最も現実的な出発点です。
• 屈折率プロファイルによる：ステップ-インデックス ファイバーとグレーデッド インデックス ファイバー--は、コアの屈折率がどのように構成されているかを説明します。
• 素材別:グラスファイバー vsプラスチック光ファイバー- は繊維の素材を定義します。
• 基準によると:マルチモード用の OM クラス (OM1 ～ OM5)。 G.652、G.657、その他ITU-T G.65x 勧告シングルモードの場合。-

エンジニア、ネットワーク プランナー、調達チームにとって最も役立つアプローチは、シングルモードかマルチモードかを決定することから始めて、次に標準および導入シナリオによって絞り込むことです。{0}他の分類方法 - の屈折率プロファイル、材質 - は有用な背景を提供しますが、主流のネットワーク プロジェクトにおいて主な購入決定に影響を与えることはほとんどありません。

シングルモードとマルチモード ファイバー: 主な違い

シングルモード ファイバー-小さなコア (通常約 8 ～ 10 µm) があり、1 つのモードの光のみが伝播します。これによりモード分散が排除され、信号の劣化を最小限に抑えながら長距離を伝送できるため、通信バックボーン、メトロ ネットワーク、アクセス ネットワーク、長距離リンクの標準的な選択肢となっています。-

マルチモードファイバー多くの光モードを同時にサポートする、より大きなコア (50 μm または 62.5 μm) を備えています。これは、企業の建物、キャンパスのバックボーン、{3}} の短距離リンクに広く導入されています。データセンター、リンク距離は通常、数百メートル未満です。

よくある誤解は、どの光ファイバが安いかはケーブルの価格だけで決まるということです。実際には、システムの総コストはトランシーバー、コネクタ、設置の労力に大きく依存します。短距離のエンタープライズ環境やデータセンター環境では、互換性のある VCSEL- ベースのトランシーバとコネクタがシングルモード光ファイバよりも安価であるため、マルチモード ファイバの方がシステムの総コストを削減できることがよくあります。-ただし、リンク距離が増加すると、マルチモード ファイバは長距離にわたって信号品質を維持できなくなるため、コストに関係なくシングル-モードが必要になります。

マルチモードファイバータイプ: OM1、OM2、OM3、OM4、および OM5

マルチモードファイバーはさらに、次のように定義されたグレードに分類されます。TIAおよび ISO/IEC 規格。これらのグレード - OM1 から OM5 - の主な違いは、特定の速度でデータを送信できる距離を決定するモーダル帯域幅です。

OM1 および OM2: レガシー マルチモード ファイバー

OM1 ファイバーは 62.5 µm コアを使用しており、元々は LED- ベースの光源用に設計されました。 OM2 は 50 µm コアを使用しており、当初は LED 伝送用に設計されました。どちらのグレードも最新の標準では帯域幅が制限されており、レガシー ファイバー タイプとして分類されています。 TIA は次のように推奨しています。新規インストールでは OM3、OM4、または OM5 を使用しますOM1 や OM2 ではなく。

既存の建物内で OM1 または OM2 が発生した場合でも、短距離で 1 ギガビット イーサネット トラフィックを伝送できる可能性があります。ただし、新しいケーブル配線プロジェクトの場合、OM1 または OM2 を指定すると将来のアップグレード オプションが制限されるため、通常は避けるべきです。

OM3: 10G 以降向けにレーザー-に最適化されたマルチモード

OM3 は、850 nm の VCSEL レーザー光源用に特別に設計された最初のマルチモード ファイバー グレードです。 850 nm で 2000 MHz/km の実効モーダル帯域幅 (EMB) を備えており、最大 300 メートルの 10 ギガビット イーサネットをサポートします。 OM3 は、10G リンクが多数を占め、距離が中程度である企業ネットワークにとっては、引き続き実行可能なオプションです。

OM4: データセンターとキャンパスリンクのより高い帯域幅

OM4 は、850 nm で 4700 MHz/km の EMB を提供します -。これは OM3 の 2 倍以上です。これにより、最大 400 メートルの 10 ギガビット イーサネットと、最大 100 メートルの 100 ギガビット イーサネット (100GBASE-SR4) をサポートできます。多くのデータセンター更新プロジェクトや新しいキャンパス バックボーン展開において、OM4 はパフォーマンス、到達範囲、コストの適切なバランスを実現します。

OM5: 多波長伝送用の広帯域マルチモード-

OM5 は広帯域マルチモード ファイバー (WBMMF) としても知られており、850 nm と 953 nm の両方で仕様化されています。これは、単一のファイバー ペアで複数の波長（通常は 850、880、910、940 nm）を伝送する短波長分割多重（SWDM）をサポートするように設計されています。{4}これにより、ロードマップに 40G、100G、または 400G 伝送用の SWDM ベースのトランシーバが含まれる場合に OM5 が関連します。{11}}

ただし、OM5 は最新のすべてのマルチモード ネットワークに自動的に必要になるわけではありません。 SWDM を使用せずに標準の 850 nm トランシーバーを使用する展開の場合、OM4 はより低いケーブル コストで同じパフォーマンスを提供します。マルチ波長戦略がデフォルトではなく実際のアップグレード計画の一部である場合は、OM5 を評価してください。-

OM3 対 OM4 対 OM5: クイック意思決定ガイド

シングルモードファイバータイプ: G.652 と G.657

シングルモード ファイバーの規格は、-ITU-T(国際電気通信連合 – 電気通信標準化部門)。 G.65x の推奨事項はいくつかありますが、展開の決定の大部分において最も重要となるのは、G.652 と G.657 の 2 つです。

G.652: 標準シングルモード ファイバー-

ITU-T G.652 は、世界で最も広く導入されているシングルモード ファイバーです。- 1984 年に初めて標準化され、1310 nm 付近にゼロ分散波長を持ち、1310 nm 帯域での動作に最適化され、1550 nm 帯域でも使用できるファイバを規定しています。最新のサブカテゴリである G.652.D は、フルスペクトル動作でウォーター ピークを排除し、より厳密な偏波モード分散 (PMD) 性能を提供します - ため、CWDM および DWDM システムに適しています。

G.652 は汎用のデフォルトの選択肢のままです-シングルモード ファイバー-曲げ半径要件が標準（最小曲げ半径 30 mm）であるバックボーン、メトロ、トランスポート ネットワーク{0}}。

G.657: 曲げ-に鈍感なシングルモード-ファイバー

ITU-T G.657 は、アクセス ネットワーク、屋内ケーブル配線、データセンターなどのスペースに制約のある環境で生じる曲げの課題に対処するために作成されました。- G.657 ファイバーは、G.652 と比較して信号損失が大幅に少なく、より厳しい曲げ半径に耐えます。

G.657 には 2 つの主要なカテゴリがあります。

• カテゴリ A (G.657.A1、G.657.A2):G.652.D に完全に準拠しているため、G.652.D が指定されている場所であればどこにでも導入できると同時に、曲げパフォーマンスも向上します。 G.657.A1 は 10 mm の最小曲げ半径をサポートします。 G.657.A2 は 7.5 mm をサポートします。
• カテゴリ B (G.657.B2、G.657.B3):B3 は最小曲げ半径 5 mm をサポートしており、到達距離の短いアクセスや屋内環境での非常にきつい曲げ向けに最適化されています。{0}カテゴリ B のファイバは、G.652.D の波長分散仕様に完全には準拠していない可能性がありますが、アクセス ネットワークでの使用に関してシステム互換性があります。-

ファイバを狭いライザー、小さなエンクロージャ、または鋭い角の周りに配線する必要があるアクセス導入では、G.657 ファイバは過度の曲げ損失のリスクを軽減します。高密度のデータセンター環境では-パッチコードルーティングでは、G.657.A- 準拠のファイバーは、標準の G.652 よりも大きな利点をもたらします。

G.652 と G.657: それぞれを選択する場合

ステップ-インデックスとグレード-インデックスファイバー

光ファイバーを分類するもう 1 つの方法は、その屈折率プロファイルによるものです。でステップ-インデックスファイバでは、屈折率はコア全体で均一ですが、コア{0}}クラッドの境界で急激に低下します。で段階的-インデックスファイバでは、屈折率はコアの中心からクラッドに向かって徐々に減少します。

屈折率プロファイルはモード分散に直接影響するため、この区別は重要です。ステップ-インデックス マルチモード ファイバでは、異なるモードの光が異なる速度で均一なコアを通過するため、信号の到着時間が異なり、帯域幅が制限されます。グレーデッド- インデックス マルチモード ファイバーでは、屈折率の変化により、コア中心から遠く離れた光線の移動が速くなり、光線の長い経路が部分的に補償されます。このイコライゼーション効果により、モード分散が大幅に低減され、長距離にわたってより高い帯域幅が可能になります。

事実上、データ通信 - OM2、OM3、OM4、および OM5 - で使用される最新のマルチモード ファイバーはすべて、グレーディング インデックスです。-。ステップ-インデックス マルチモード ファイバは、主に古い設計やプラスチック光ファイバ (POF) などの特殊用途に関連しています。対照的に、シングルモード ファイバはデフォルトでステップ インデックス プロファイルを使用しますが、1 つのモードのみが伝播するため、モード分散は適用されません。

ガラスファイバーとプラスチック光ファイバー

電気通信やデータ ネットワークで使用される光ファイバーのほとんどは石英ガラスから作られています。グラスファイバーは低減衰、高帯域幅を備え、長距離伝送に適しています。-上で説明した OM および G.65x 規格はすべて、グラスファイバーに適用されます。

プラスチック光ファイバー(POF) はポリマー コアを使用し、通常は大きなステップ インデックス設計を採用しています。{0}グラスファイバーよりも終端が簡単で柔軟性に優れていますが、減衰がはるかに高く、帯域幅が低くなります。 POF は、主流の大容量通信ネットワークではなく、自動車ネットワーク、ホーム オーディオ/ビデオ接続、産業用センシングなどのショートリンク アプリケーションで使用されます。-

ネットワークに適したファイバーを選択する方法

ファイバーの選択を教科書的な演習として扱うのではなく、特定の導入に基づいた実際的な決定として取り組んでください。一般的なシナリオに適用される重要な要素は次のとおりです。

1. 距離要件を決定する

リンクが数百メートルを超える場合、通常はシングルモード ファイバーが唯一の実行可能なオプションです。{0}} 300 ～ 400 メートル未満のリンクの場合 - 建物内、キャンパス内の建物間、またはキャンパス内の一般的なリンクデータセンター- マルチモード ファイバーは、より低い総コストで必要なパフォーマンスを実現できます。

2. ケーブル価格だけでなく、システムの総コストを評価する

マルチモード ファイバー ケーブルは、一部の市場ではシングル モードより 1 メートルあたりの価格が若干高くなりますが、マルチモードでは{0}}トランシーバーまた、コネクタは通常、はるかに安価です。データセンターやエンタープライズ環境の短距離リンクでは、多くの場合、トランシーバの節約がケーブルコストの差を上回ります。-リーチ要件が増大するにつれて、経済性は単一モードに移行します。-

3. 物理的な設置環境の評価

アクセス ネットワーク、ライザーの設置、高密度のケーブル管理シナリオでは、きつい曲げは避けられません。{0}このような状況でシングルモード ファイバーを導入する場合は、次のように指定します。-G.657 曲げ-に鈍感なファイバーカーブでの過剰な減衰のリスクを軽減します。屋内用および屋内ケーブルルーティングが制限されているアプリケーションでは、これは特に重要です。

4. 速度とアップグレードパスを計画する

新しいマルチモード インフラストラクチャを構築している場合は、OM1 または OM2 を指定しないでください。 10G ～ 100G 要件の場合、OM4 が最も一般的な選択肢です。組織のロードマップに SWDM- ベースのトランシーバーが含まれている場合は、OM5 を評価してください。シングル-モードの場合、G.657.A- 準拠のファイバは G.652.D との下位互換性を提供すると同時に、より優れた曲げ耐性を提供します -。これが新しいシングルモードの設置の賢明なデフォルトとなります-。

5. ケーブルの構造と環境を考慮する

ケーブル内の光ファイバーの種類は、ケーブルの構造とは別のものです。同じシングルモードまたはマルチモード ファイバーをパッケージ化できます。-地下ケーブル, 空中ケーブル, 屋内ケーブルをしっかりと-バッファリング、 またはルース-チューブ屋外ケーブル設置される場所によって異なります。ファイバーの種類と環境に適したケーブル構造の両方を必ず指定してください。

光ファイバーを選択する際のよくある間違い

いくつかのエラーが繰り返されるため、ファイバーの選択が最適ではなくなります。

• 新規インストールの場合は OM1 または OM2 を指定します。これらのレガシー グレードは帯域幅と将来のアップグレード機能を制限します。 TIA は、すべての新しいマルチモード展開に対して OM3、OM4、または OM5 を推奨します。
• ケーブルコストのみを比較します。トランシーバー、コネクタ、および設置のコストを無視すると、不完全な全体像が得られます。ケーブルコストのみ - ではなく、リンクの合計コスト - が決定を下す必要があります。
• ファイバーの種類とケーブルの構造が混同されています。光ファイバーケーブルのジャケット、外装、構造設計設置環境に応じて選択します。内部のファイバーは伝送要件に基づいて選択されます。これらは 2 つの別々の決定です。
• SWDM ロードマップのないデフォルトの OM5。OM5 は、多波長伝送が計画されている場合に価値を追加します。- SWDM トランシーバーを使用しない場合、OM4 は同じ単一波長のパフォーマンスを低コストで提供します。-
• 急屈曲環境で標準 G.652 を使用する。-ルーティングが小さなエンクロージャや狭いコーナーを通過する場合、G.657 曲げに敏感でないファイバーが不必要な信号損失を防ぎます。{1}

ファイバの種類別の代表的なアプリケーション