光ファイバーケーブルはどこまで配線できますか?距離制限の説明

光ファイバーケーブル どこからでも実行できます 2キロから100キロ以上 ケーブルの種類と用途に応じて、信号の再生成は不要です。シングルモードファイバー (SMF) は、最大距離をサポートします。 40～100キロメートル 標準アプリケーション向けですが、マルチモード ファイバ (MMF) は通常、次の用途に限定されます。 300メートルから2キロメートル 。実際の距離は、ファイバーの種類、波長、ネットワーク機器、信号品質要件などの要因によって異なります。

シングルモードファイバーの距離機能

シングルモード ファイバーは長距離伝送用に設計されており、世界中の電気通信ネットワークのバックボーンとなっています。コア径が小さい (8 ～ 10 ミクロン) ため、光は単一の経路で進むことができ、信号の分散が最小限に抑えられ、優れた到達距離が可能になります。

標準シングルモード アプリケーション

一般的なネットワーク展開の場合、シングルモード ファイバーは次の距離を実現します。

• 1000BASE-LX (1Gbps): 標準光学系で最大 10 キロメートル、強化されたモジュールで 40 キロメートルまで延長可能
• 10GBASE-LR (10Gbps): 標準範囲は 10 キロメートル、10GBASE-ER は 40 キロメートルに達します
• 40GBASE-LR4 および 100GBASE-LR4: 高速データセンター相互接続の場合は 10 キロメートル
• リーチの長いバリエーション (ER/ZR): 大都市圏および地方ネットワークの場合は 40 ～ 80 キロメートル

拡張範囲ソリューション

特殊な機器を使用すると、シングルモード ファイバーをさらに長距離に延ばすことができます。高密度波長分割多重 (DWDM) システムは定期的に信号を送信します。 1,000キロ以上 複数の波長と光増幅器を使用することによって。大陸間を接続する海底ケーブルはシングルモード ファイバーを利用して伝送されます。 10,000キロメートル 信号を再生するために 50 ～ 100 キロメートルごとに中継器を配置し、海底を横断します。

マルチモードファイバーの距離制限

マルチモード ファイバーは、より大きなコア直径 (50 または 62.5 ミクロン) を備えており、複数の光モードを同時に伝播できます。これにより、短距離の場合は作業が容易になり、コストも安くなりますが、モード分散が発生し、伝送範囲が大幅に制限されます。

パターンは明らかです。データ レートが増加すると、マルチモードの距離機能は減少します。のために 40 Gbps および 100 Gbps アプリケーション 、最新の OM5 ファイバーでも距離は 100 ～ 150 メートルに制限されており、機器が近接して配置されているデータセンター環境にのみ適しています。

伝送距離に影響を与える要因

光パワーバジェット

光パワー バジェットは、システムが送信機と受信機の間で許容できる信号損失の量を表します。一般的なトランシーバーは次の速度で送信します。 -3dBm 最小受信電力が必要です -20dBm 、17 dB の電力バジェットを提供します。ケーブルのすべてのコネクタ、スプライス、メーターは、挿入損失と減衰を通じてこの予算の一部を消費します。

波長の選択

波長が異なれば、ファイバー内での減衰率も異なります。最も一般的な波長とその特性は次のとおりです。

• 850nm: マルチモードファイバーで使用、減衰量 2.5 ～ 3.5 dB/km、最短到達距離
• 1310nm: シングルモードに共通、減衰は 0.35 ～ 0.5 dB/km、中距離に適しています
• 1550nm: 長距離に適しており、0.2 ～ 0.25 dB/km の減衰で最大の到達距離を実現します

ケーブルの品質と設置

不適切な設置方法を使用すると、有効距離が大幅に減少します。 狭い曲げ半径によるマイクロベンド 、コネクタへの応力、ファイバ端面の汚れにより、接続ポイントごとに 0.5 ～ 3 dB の損失が追加される可能性があります。定格 10 km のケーブルでも、高損失のスプライスを多数使用して不注意に設置した場合、最長 5 km しか到達できない可能性があります。

分散効果

色分散により、異なる波長がわずかに異なる速度で伝わり、パルスが長距離に広がります。 1550nm のシングルモード ファイバでは、波長分散は約 17ps/(nm・km) 。 80 km を超える 10 Gbps 信号の場合、これによりパルスの大幅な広がりが生じる可能性があり、信号の完全性を維持するために分散補償モジュールが必要になります。

実際の応用シナリオ

キャンパスネットワーク

大学や企業のキャンパスでは通常、 OM3 または OM4 マルチモード ファイバー 300 メートル未満の建物間接続の場合、コストは約 1 メートルあたり 0.50 ～ 2.00 ドル インストールされています。より離れた距離にある建物の場合、シングルモード ファイバーは、材料コストが若干高くなりますが、電子機器要件が軽減されるため、総所有コストが大幅に低くなり、最大数キロメートルまでの接続を提供します。

メトロポリタンネットワーク

メトロ イーサネット サービスは通常、シングルモード ファイバを使用して都市間のビジネス拠点を接続します。の距離 20～40キロ 標準的な光学系では日常的ですが、 80キロ 到達距離の長いトランシーバーを使用して実現できます。サービス プロバイダーは通常、冗長性を確保するために複数のパスを持つファイバー リングを維持します。

データセンターの相互接続

最新のデータセンターでは、災害復旧と負荷分散のために施設間の高速接続が必要です。 10 ～ 40 キロメートルにわたる 100 Gbps 接続 シングルモードファイバーの使用が標準となり、大手プロバイダーが実装しています。 400 Gbps リンク 主要な相互接続ポイント用。これらのシステムは、多くの場合、容量と到達範囲を最大化するためにコヒーレント光学技術を使用します。

ファイバー・トゥ・ザ・ホーム (FTTH)

住宅用ファイバーの導入では、通常、単一のファイバーを分割してサービスを提供するパッシブ光ネットワーク (PON) アーキテクチャが使用されます。 32～64軒 までの距離にわたって 20キロ 中央局から。最新のXGS-PONおよびNG-PON2規格をサポート 10 Gbps の対称速度 この範囲を維持しながら、数十年にわたる住宅需要の増加に十分な容量を提供します。

標準距離を超えて延長する

光増幅器

エルビウムドープファイバ増幅器 (EDFA) は、光信号を電気的な形式に変換することなくブーストし、 80〜120キロメートルの範囲 増幅点の間。一般的な EDFA は次のことを提供します。 15～25dBのゲイン 、ファイバーの減衰を補償し、信号が複数のセグメントを通過できるようにします。長距離ネットワークでは、複数のアンプをカスケード接続して大陸横断距離を実現します。

リジェネレータとリピータ

信号品質が増幅で補正できる範囲を超えて劣化した場合、電子再生器は光信号を電気信号に変換し、クリーンにしてタイミングを変更し、新しい光キャリアで再送信します。海底ケーブル システムでは、すべての場所に再生器が配置されます。 50〜100キロメートル 海底の密閉ハウジング内で、設計寿命は 25年 また、導入後のメンテナンス機能はありません。

前方誤り訂正

最新の高速システムには、データ ストリームに冗長性を追加する高度な前方誤り訂正 (FEC) が組み込まれており、受信機が再送信せずにビット エラーを訂正できるようになります。 硬判定 FEC 到達距離を 2 ～ 3 dB 延長できますが、 軟判定 FEC 10 ～ 11 dB のコーディング ゲインが追加され、コヒーレント伝送システムの達成可能な距離が 2 倍になる可能性があります。

距離要件に応じた適切なファイバーの選択

適切な光ファイバー ケーブルを選択するには、現在のニーズと将来の要件および予算の制約のバランスを取る必要があります。距離の場合 データセンター内で 300 メートル未満 , OM4 マルチモード ファイバーは、すぐに入手できる安価なトランシーバーで最高のコストパフォーマンス比を提供します。シングルモードと比較した場合の材料コストの削減は最小限ですが、光学系のコストが高くなる可能性があります。 50～70%削減 .

あらゆる距離に対応 500 メートルを超えるか、10 年の耐用年数が必要 、シングルモードファイバーが優れた選択肢です。トランシーバーの初期費用は高くなりますが、シングルモードでは無制限のアップグレードの可能性が得られます。現在 1 Gbps で設置されているファイバーは、後でエンドポイント機器を変更するだけで 100 Gbps 以上をサポートできますが、マルチモードではケーブルを完全に交換する必要があります。

インストールを検討してください 12 ～ 24 ストランドの OS2 シングルモード ファイバー たとえ現在の要件が控えめであっても。ケーブルの追加コストは設置作業に比べて少額であり、予備のファイバを用意することで損傷から保護し、容量を簡単に拡張できます。大都市圏および長距離アプリケーションでは、シングルモードが唯一の実行可能なオプションであり、特定のトランシーバーの選択によって、到達距離が 10、40、または 100 キロメートルになるかどうかが決まります。