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光ファイバーケーブルと銅線ケーブル: パフォーマンス、コスト、購入ガイド

2 つの生産拠点間の 480 メートルの銅線リンクは、涼しい秋の朝に認証に合格しましたが、翌年の夏の再テストでは、2 つのペアの測定値が挿入損失の制限値を超えて不合格でした。間違って終了されたものは何もありませんでした。このケーブルは、単に銅線の苦手なこと、つまり、長く、暖かく、電気的にノイズの多いルートを介して高周波データを伝送することを求められていました。これが、光ファイバー ケーブルと銅線ケーブルの比較の中心となる議論です。
銅線は購入が安く、終端が簡単で、カメラやアクセス ポイントに電力を供給できます。リンクが約 90 ~ 100 メートルを通過すると、帯域幅、距離、電気的ノイズに対する耐性、セキュリティ、総所有コストの点でファイバーが勝ちます。

光ファイバーケーブルと銅線ケーブルの実際の違い

光ファイバーケーブルはガラスコアを介して赤外線のパルスとしてデータを伝送しますが、銅ケーブルはツイストメタルペアを介してデータを電圧として伝送します。それらの間の他のすべての違いは、この 1 つの事実から導かれます。

2 つのメディア、2 つのルールセット

光ファイバー ケーブルは、変調された光信号が、クラッド、保護コーティング、および 1 つ以上の被覆層で囲まれたガラスまたはプラスチックのコアを通過する伝送媒体です。銅ケーブルは、変調された電気信号が絶縁された金属導体のツイストペアを通過する伝送媒体です。

光はモーターやドライブの周囲の磁場を無視し、ジャケットの外側に信号を放射せず、湿ったダクト内で腐食することもありません。ただし、ガラスは電力を供給することができず、急な曲がりやコネクタの汚れは銅よりもはるかに厳しくなります。

Cat6A 非シールド銅ケーブルと比較したシングルモード屋外ファイバー ケーブルの構造と物理的特性。
パラメータ シングルモードファイバー、OS2 Cat6A シールドなし銅線
信号搬送波 1310 または 1550 nm の赤外線 電圧
コアと導体 9ミクロンのガラスコア、125ミクロンのクラッド 23 AWG 銅線、4 つのツイストペア
使用可能なチャネル長 10~40km(増幅なし) 100メートル
減衰 1310nmで1kmあたり約0.35dB 100MHzで100mあたり約20dB
電力供給 なし、別途導体が必要 IEEE 802.3bt で最大 90W
干渉とタッピング 誘電体、放射信号なし シールドなしで影響を受けやすい

パフォーマンスの直接対決: 帯域幅、距離、信号損失

約 100 メートルを超える長さの場合、帯域幅、到達距離、信号品質ではファイバーが銅よりも優れていますが、伝播速度では両者はほぼ同じであり、ここからほとんどの混乱が始まります。

ほとんどのプロジェクトを決定する 4 つの数字

0.35dB 1310 nm でのシングルモード ファイバーの km あたりの損失
100メートル 銅線イーサネットのハードチャネル制限
40km 10 Gbps での標準的な非増幅シングルモード到達距離
90 W Cat6A ケーブルが伝送できる最大電力

10 Gbps での最大到達距離

Cat6 UTP 55メートル
Cat6A UTP 100メートル
OM4 マルチモード 550メートル
OS2シングルモード 40km
シングルモードの数値は桁違いに大きいため、バーの長さは対数スケールでプロットされています。
決定的な数値は減衰です。シングルモード ファイバは 1 キロメートルあたり約 0.35 dB 損失しますが、Cat6A チャネルは 100 MHz で 100 メートルにわたって約 20 dB、500 MHz で 40 dB 以上損失します。 Copper は、信号が切れるほどこのレースに負けることはありません。

銅線ケーブルが依然としてその地位を獲得している場所

約 90 メートル未満の水平配線、同じケーブル経由で電力を受け取るデバイス、および低コストの現場終端と既存の設置者のスキルが余裕を上回るプロジェクトには、依然として銅線がより良い選択肢です。

銅の利点

  • 1 メートルあたりの初期コストが最も低く、どこでもコネクタとツールを利用できます。
  • データを伝送する同じペアを介して、カメラ、アクセス ポイント、センサーに最大 90 W を供給します。
  • 取り付け時の寛容性: 切断、融着接続機、端面検査は不要です。
  • 現在、1 Gbps 以上を必要とすることはほとんどないデスク接続に適しています。

繊維が引き継ぐ場所

  • 建物と建物やキャンパスのリンクでは、100 メートルではまったく不十分です。
  • 同じケーブル上で 2 回または 3 回の帯域幅アップグレードに耐える必要があるバックボーン。
  • ドライブ、溶接機、牽引力、または無線送信機の近くのルート。
  • 物理的なセキュリティと盗聴の検出が重要なリンク。
Power over Ethernet は、銅線の残りの最も強力な議論です。 1 本の Cat6A ケーブルは、IEEE 802.3bt Type 4 で最大 90 W を供給でき、データも伝送できます。そのため、バックボーンがファイバーである建物であっても、天井のデバイスには通常銅が供給されます。

干渉、セキュリティ、電気的絶縁

ファイバーは電磁干渉の影響を受けず、誘導的に盗聴される可能性のある信号を放射しませんが、銅は両方の影響にさらされており、工業プラント、変電所、および複数の建物のキャンパスではそのギャップが決定的になります。

  • 可変周波数ドライブ、溶接セット、大型モーターは、銅線ペアにノイズを注入します。シールドは、シールドの両端が正しく接着されている場合にのみ役に立ちます。
  • 別々の建物は異なるアース電位にあることが多く、その差によって電流が銅シールドに沿ってネットワーク ポートに流れ込みます。
  • ケーブルを切断することなく、誘導クランプを使用して銅線のタップ加工が可能です。ファイバは曲げたり接続したりする必要があり、損失の変化はリンク監視に表示されます。
  • ファイバーは誘電体であるため、高電圧構造や導電性パスが許容できない領域では、ファイバーが最適な媒体となります。
2 つの建物間の 480 V のアース電位差は、銅シールドを通ってスイッチ ポートに破壊的な電流を流すのに十分です。誘電体ファイバーケーブルは、その導電経路を完全に除去します。

ルートで選ぶ:実際の選択手順

まずケーブルをルートに合わせてから、次に帯域幅に合わせます。頭上廊下、ダクト、直接埋設および屋内トレイはそれぞれ異なる構造を指しており、間違った選択は通常、帯域幅の問題として現れるずっと前に機械的な故障として現れます。

ルートと環境をマッピングする

ケーブルが自立しているか、ダクトが付いているか、溝が入っているか、エアブローされているか、または屋内トレイ上を通っているかどうか、氷の荷重、げっ歯類の圧力、および温度範囲とともに記録します。

損失予算を修正する

接続損失、コネクタ損失、ケーブルの減衰を追加し、経年劣化や修理に備えてマージンを残しておきます。 10 km のシングルモード リンクには余裕があります。 95 m の銅線にはほとんど何もありません。

構造を選択してから繊維数を選択します

層を撚ったルースチューブの設計は、ほとんどの屋外ダクトと埋設作業をカバーし、設置時の予備ファイバーのコストは、後で 2 番目のトレンチにかかるコストよりもはるかに低くなります。

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リンクが 90 メートルを超える場合、または必要な帯域幅が 10 Gbps を超える場合、銅線は一時的な解決策であり、1 つのアップグレード サイクル内で再検討されます。

屋内およびラストマイルのランニング: ファイバーが静かに勝つ場所

建物内や住宅への最終ドロップでは、ファイバーは現在、設置コストとパフォーマンスの点で銅と競合しています。これは主に、事前に終端処理されたアセンブリにより接続のペナルティがなくなったためです。

ライザー バックボーンの場合、900 ミクロンのタイトバッファファイバーを備えたミニ バンドル屋内ケーブルを直接終端することができ、実際のトレイやコーナーが課す 15 ~ 20 mm の曲げ半径に耐えます。通常、正確な部品番号は帯域幅ではなく耐火性能評価によって決まります。

GJFV Indoor Mini Bundle Fiber Optic Cable GJFV 屋内用ミニバンドル光ファイバーケーブル アラミド補強材と難燃性シースを備えた屋内用ミニ バンドル ケーブル。耐火性が選択の基準となるライザー バックボーンの配線に適しています。 製品を見る→

加入者側では、2 つの強度部材を備えた約 2 x 3 mm のフラット ドロップ ケーブルを、銅ドロップが使用するのと同じマイクロダクトを通して引き込み、1 回の訪問で事前に取り付けられた SC/APC コネクタで終端することができます。

GJYXCH FTTH Fiber Optic Drop Cable GJYXCH FTTH 光ファイバードロップケーブル 加入者接続およびマイクロダクト設置用の、中心ファイバー、平行 FRP またはスチール強度部材、および LSZH シースを備えたフラット FTTH ドロップ ケーブル。 製品を見る→
事前に終端処理されたドロップ ケーブルを使用すると、2 人の技術者による接続作業が 1 人での設置作業に変わります。これにより、多くの場合、最後の 30 メートルでは銅線よりもファイバーが安くなります。

リンクの寿命にわたるコスト

銅の方がメートル当たりのコストは安くなりますが、この比較は、電子機器、終了作業、アップグレード サイクル、耐用年数を考慮して初めて意味を持ちます。

300 メートルの建物間リンクのライフサイクルの比較を示します。
原価要素 Cat6A 銅 シングルモードファイバー
ケーブル材質 メートル当たりのコストが低い 1 メートルあたりの距離が高くなるほど、実行回数が少なくなります
終了 RJ45 ジャック、各分 融着接続または事前に終端処理された端
端ごとの電子機器 標準銅線スイッチポート トランシーバーとファイバーポート
最大非増幅距離 100メートル 10~40km
期待寿命 10~15年 25~30年
次のアップグレード 電子機器をリケーブルして交換する 光学系のみを交換する
ほとんどの建物間プロジェクトでは、クロスオーバー ポイントはリンクごとに 90 ~ 150 メートルの範囲にあります。それ以下では通常、銅が最初のコストで勝ちます。それ以上では、繊維は他のほとんどすべてのものに勝ります。

光ファイバーケーブルと銅線ケーブル: よくある質問

光ファイバーケーブルは実際に銅線よりも速いのでしょうか?

ほとんどの人が想定しているような形ではありません。シングルモードコアの光は光の速度の約 0.68 倍で伝わり、Cat6A ペアの信号は約 0.7 倍で伝わるため、100 メートルを超える伝播遅延はナノ秒単位で異なります。異なるのはスループットです。1 つのファイバ ペアでは 100 メートルで 100 Gbps ですが、1 つの銅チャネルでは 100 メートルで 10 Gbps です。

光ファイバーケーブルは中継器なしでどこまで延長できますか?

標準の 10 Gbps シングルモード光は 10 km まで到達し、拡張到達距離光は 40 km まで到達し、コヒーレント システムは 80 km を通過します。マルチモード OM4 は 10 Gbps で約 550 m に到達しますが、銅線イーサネットは、背後にある電子機器に関係なく 100 m で停止します。

既存の銅線管を通してファイバーを引き込むことはできますか?

充填率、曲げ半径、引っ張り張力が許せば、通常は可能です。屋外のより線ケーブルは通常、長期で 600 N、短期で 1500 N の設置張力に定格されているため、データシートを確認し、適切な潤滑剤を使用し、ダクトが小さいか混雑している場所ではマイクロケーブルにエアブローを行ってください。

ファイバーには特別なツールが必要ですか?

融着接続機、クリーバー、クリーニング キット、および認証用の OTDR が必要ですが、これらはすべて銅線圧着キットよりも高価です。大規模プロジェクトではそのギャップは急速に狭まり、事前に終端処理されたアセンブリにより現場からスプライスが完全に除去されます。

認定は、その決定が実際にテストされる場所です。銅線はハンドヘルドテスターで数秒で認証されますが、ファイバーは OTDR トレースと文書化された損失予算が必要であり、その作業はプロジェクト計画に含まれます。

光ファイバー ケーブルと銅線ケーブルのどちらを選択するかが、イデオロギー的なものになることはほとんどありません。結局のところ、ルートの長さ、電力要件、ノイズ環境、そして建物が改修されるまでにリンクを何回アップグレードするかが重要になります。これら 4 つの質問に正直に答えれば、通常は仕様自体が記述されます。

実際のインストールでの展開のトレードオフを含む、同じ決定のプロジェクト レベルのウォークスルーについては、ガイドを参照してください。 光ファイバーケーブルと銅線ケーブル: どちらを使用するべきですか .