ファイバーとイーサネット: 実際のネットワークの速度、距離、コストの比較

Cat 6A を 100 m 実行する場合と OM4 ファイバーを 100 m 実行する場合の材料費はほぼ同じです。 250 m になると状況が変わります。銅線では 10Gbps をそれほど遠くまで伝送することはできませんが、1 つのマルチモードファイバーペアはパッシブケーブル配線とミッドスパン電子機器なしでそれでも伝送できます。

55メートル Cat 6 での最大 10GBASE-T 到達距離

550メートル OM4 マルチモードファイバーで 10 Gbps の到達距離

10km LR 光学系を使用した一般的なシングルモード到達距離

光ファイバーケーブルは、ガラスコアを通る光のパルスとしてデータを伝送しますが、日常的に使用されるイーサネットケーブルは、変化する電圧としてデータを伝送するツイストペア銅線を意味します。どちらも同一のイーサネットフレームと同一の IP トラフィックを伝送します。違いは、物理媒体と、それに伴うあらゆる距離、帯域幅、電力、および干渉の制限です。

ファイバーとイーサネット: 簡単な答え

銅線イーサネットは、電力を供給する必要がある 100 m 未満の運用では、より安価で迅速に設置できます。ファイバーは、数百メートルを超える唯一の実用的な選択肢であり、帯域幅需要が依然として増加している場合には、より良い長期的な選択肢です。

ほとんどのネットワーク設計を決定する要素全体で、光ファイバーケーブルとツイストペアイーサネットケーブルを比較します。
因子	光ファイバーケーブル	イーサネットツイストペア
信号搬送波	ガラスコア内の光パルス	銅ペアの電圧
一般的なリンク速度	リンクあたり 1G ～ 400G、WDM ではさらに高速	100M ～ 10G、さらに 2.5G および 5G 階層
標準リーチ	550メートル on OM4 multimode, 10 km and beyond on single-mode	チャネル制限は 100 m、Cat 6 の 10GBASE-T の場合は約 55 m
干渉	EMI、クロストーク、グランドループに対する耐性	EMI、エイリアンクロストーク、地絡に敏感
電力供給	ガラス越しには何もありません。ハイブリッド複合ケーブルは銅を追加します	802.3bt で最大約 90 W の PoE
終了	融着接続または事前に終端処理されたアセンブリ、OTDR テスト	フィールド圧着またはパンチダウン、認証テスター
アップグレードパス	光学系を変更してもケーブルはそのまま	多くの場合、次の速度層に到達するために再ケーブルが必要です

100 メートルという制限は、延長できるというものではありません。銅線チャネルが通過すると、リンクの速度が低下するか認証に失敗し、スイッチをいくら調整しても物理的な問題は解決されません。

速度と帯域幅: 銅線がヘッドルームを使い果たす場合

現在、どちらのメディアも同じ回線速度で同じイーサネットフレームを配信しているため、次のアップグレードが行われたときにどちらのメディアにまだ余地があるかが重要な問題となります。主流の銅線はチャネルあたり 10 Gbps で停止しますが、ファイバーは両端のトランシーバーを交換することで 10G から 100G または 400G に移行します。

Cat 5e 銅 1Gbps

カテゴリー 6A 銅線 10 Gbps

OM4 マルチモードファイバー 100Gbps

シングルモードファイバー 400G以上

ポートあたりのコストに基づいて考えると、サポートコストが発生するまでは 10GBASE-T が魅力的に見えます。銅線 10G 物理層チップは同等の光チップよりも著しく多くの電力を消費するため、フル装備の銅線スイッチラックには、SFP または SFP28 ケージの背後にある同じポート数よりも多くの冷却と大型の UPS が必要です。高密度ラックでは、多くの場合、ケーブルの価格ではなく、その違いが決定要因となります。

帯域幅が最初に制限に遭遇することはほとんどありません。通常、ラックの電力、熱、ケーブル直径が最初に決まり、これら 3 つすべてにおいてファイバーが優先されます。

実際の速度よりも距離制限がプロジェクトを決定することのほうが多い

ツイストペア銅線の 100 m チャネル制限は、ほとんどのプロジェクトをファイバーに押し込む制約であり、通常、トポロジ全体の変更を強制する単一の長いスパンとして現れます。

Cat 5e および Cat 6: 1 Gbps で 100 m、Cat 6 の 10GBASE-T で約 55 m。
Cat 6A: 10 Gbps で 100 m、エイリアンクロストークに対するより厳しい設置ルールが適用されます。
OM3 および OM4 マルチモード: 10 Gbps で 300 m および 550 m、40G または 100G で約 100 m。
シングルモード OS2: LR 光学系で 10 Gbps で 10 km、ER 光学系およびクリーンなリンクバジェットで 40 km 以上。
シングルモード上の WDM: 素線の代わりに波長を追加することで、既存のケーブルで数十キロメートルを実現します。

実際の制限を設定するのは、マーケティングリーチではなく、リンクバジェットです。このウォークスルー光ファイバーケーブルの走行距離制限接続損失、コネクタ損失、分散を実用的にカバーします。

屋外の長いスパンでは、光学系と同じくらい構造も重要です。 GYTS などの屋外層撚り設計では、装甲とポリエチレンシースを備えた防水コア内にルーズチューブを配置し、ダクトの引っ張りや空中張力によってファイバーを保護します。

GYTS Outdoor Layer Stranded Steel-Polyethylene Bonded Sheath Optical Cable

GYTS 屋外層鋼-ポリエチレン結合シース光ケーブルより線防水グリース、波形鋼帯、ポリエチレンシースを備えた屋外層撚りケーブル。ダクトの引き込みや空中スパン用に構築されています。製品を見る→

最初に最長のチャンネルを測定します。 1 つの 400 m スパンを持つキャンパスは、たとえ 1 つおきのスパンが 40 m だったとしても、ファイバープロジェクトであり、導管が注入された後にそのスパンを発見することは、それを学ぶための高価な方法です。

コスト、設置、メンテナンス: 正直なトレードオフ

短く、数が少なく、電力供給されたリンクの場合、最初のコストで銅線が勝ちます。距離、導管スペース、冷却負荷、そして 5 年後の建物の再ケーブルのコストを考慮すると、ファイバーが勝ちます。

光ファイバーケーブル

メートル当たりのコストは高くなりますが、1 本のケーブルで複数の銅線を置き換えることができます。
事前に終端処理されたアセンブリにより、屋内リンクでの接合の手間が省けます。
専門ツール: 融着接続機、OTDR、検査スコープ。
メンテナンスは主にコネクタの清掃と検査です。

ツイストペアイーサネット

材料コストが最も低く、最も使い慣れた工具が使用されます。
現場結線にはスプライサーや融着装置は必要ありません。
PoE を搭載しているため、カメラとアクセスポイントにローカル電源は必要ありません。
速度のアップグレードは、多くの場合、Cat 5e から Cat 6A への完全なリケーブルを意味します。

設置作業では、この 2 つが融合することがよくあります。銅配線には、プル、終端、および認証テストが必要です。ファイバの配線には、プル、スプライスまたは事前終端処理、および損失測定が必要です。長いルートでは、ケーブルが軽くて小さいため、ファイバの引き込みが速くなることがよくあります。これは、コンジットが半分しか埋まっていない場合、またはトレイがすでに容量に達している場合に重要です。

屋内バックボーンとラック間リンクは、既知の挿入損失によりスプライサーの必要性がなくなり、損失バジェットが予測可能に保たれるため、通常、工場で研磨されたアセンブリで処理されます。