光電子複合ケーブル: バイヤーおよびエンジニアのための実践的なガイド

屋上や街路の電柱に設置されるすべての 5G スモールセルは、同じエンジニアリングの課題に直面しています。高速データと信頼性の高い電源の両方が必要であり、多くの場合、単一の導管内に設置されます。ファイバーケーブルと電源ケーブルを別々に配線すると、設置作業が 2 倍になり、導管の要件も 2 倍になり、長年にわたるメンテナンスの悩みがさらに増大します。光電子複合ケーブルは、両方の機能を 1 つのコンパクトな構造に融合することでこの問題を解決します。エンジニアと調達チームが仕様を指定したり調達したりする前に知っておくべきことは次のとおりです。

光電子複合ケーブルとは実際には何ですか

光電子複合ケーブルは、光ファイバーと銅の電力導体を単一のシース内に束ねています。ファイバーユニット (通常は 250 µm のシングルモードファイバーが防水ゲルで満たされたルースチューブ内に収められています) は、ギガビットクラスの速度で信号伝送を処理します。銅導体は、リモート電源アーキテクチャに応じて、通常 48 V ～ 400 V DC の範囲の電圧の DC 電力を伝送します。

ケーブルの芯線にはFRP（ガラス繊維強化プラスチック）または鋼製の中心強度部材が使用されています。ルースチューブと電源導体がその周りに撚り合わされて、円形でコンパクトな断面を形成します。防水フィラーの層が隙間を塞ぎ、両面ラミネートスチールテープ (PSP) がアセンブリを包み、構造全体が PE または LSZH の外側ジャケットで仕上げられます。その結果、内部の精密な光ファイバーを保護しながら、屋外設置の過酷な環境に耐える機械的に堅牢なケーブルが誕生しました。

導入される場所とその理由

主な使用例はワイヤレスフロントホールです。具体的には、分散基地局アーキテクチャでベースバンドユニット (BBU) をリモート無線ユニット (RRU) に接続します。 DC リモート電源システムでは、中央機器室が 48 V DC を約 200 ～ 400 V に昇圧し、ケーブルの銅導体を介してリモートサイトに伝送した後、降圧して RRU に電力を供給します。同じケーブル内の光ファイバーは、BBU と RRU の間で CPRI または eCPRI データを同時に伝送します。 2 つの別々の配線が 1 つのケーブルで置き換えられます。

ワイヤレスインフラストラクチャ以外にも、一般的な展開環境には次のものが含まれます。

都市部のファイバー・トゥ・ザ・ルーム (FTTR) 設備 — 1 本のケーブルで建物内のデータとエンドポイントデバイスへの低電圧電源の両方にサービスを提供します。
セキュリティおよび監視ネットワーク — 遠隔地にあるカメラは、1 回の実行でビデオオーバーファイバー接続と 48 V 電源の両方を受け取ります。
産業監視 — ファイバーリンクのEMI耐性が重要な工場または変電所のセンサーおよびエッジコンピューティングノード
地方の通信事業の増強 — ケーブル数を最小限に抑えることで資材コストと人件費の両方を削減できる、村やコミュニティの建物までの長距離配線

産業上の使用例は特に注目に値します。銅線のデータケーブルとは異なり、光ファイバーコンポーネントは電磁干渉の影響を受けません。これは、重機、高電圧開閉装置、または可変周波数ドライブのある環境において大きな利点となります。光電子複合ケーブルが産業環境における信頼性をどのように向上させるかについて詳しくご覧ください。

調達時に評価すべき主な仕様

すべてのコンポジットケーブルが互換性があるわけではありません。システムのパフォーマンスに重大な影響を与えるパラメータは次のとおりです。

繊維の数と種類: ほとんどの通信展開では、G.652D シングルモードファイバーが使用されます。数がフロントホールファイバーペアの予算と一致していることを確認します。2、4、6、または 8 ファイバーが一般的な構成です。
導体断面積: 電力導体のサイズ (mm² 単位) によって、稼働長にわたる抵抗損失が決まります。 1.5 mm² の導体で 48 V DC を 500 m 伝送すると、同じ電流で 2.5 mm² の導体よりも大幅に多くの電圧が失われます。電圧定格だけでなく、導体の仕様を電力バジェットに合わせてください。
定格電圧: 標準タイプはDC400Vまで対応します。高電圧リモート電源システム (HVDC) には、より高い絶縁クラスのケーブルが必要な場合があります。電源装置のメーカーに確認してください。
シース材質： PE ジャケットは、標準的な屋外埋葬および空中走行に適しています。 LSZH (低煙ゼロハロゲン) は、ほとんどの消防法により、密閉された空間、トンネル、建物では必須です。
鎧の種類: PSP (波形スチールテープ) 装甲は、げっ歯類耐性と直接埋設時の粉砕保護を提供します。空中展開の場合は、設計にメッセンジャーワイヤーが含まれているか、自立性が評価されているかを確認してください。
動作温度範囲: 屋外ケーブルは、設置場所の周囲温度の全範囲にわたって機能する必要があります。 -40 °C ～ 70 °C の仕様は、過酷な環境のバリエーションの場合に一般的です。

参考までに、IEC 60794 シリーズは、ハイブリッド複合タイプを含む光ファイバーケーブルの機械的、伝送、および環境試験手順を規定しており、サプライヤーのデータシートを検討する際に有用なベンチマークとなります。

見落とされがちなインストールに関する考慮事項

複合ケーブルでは、現場で 2 つの分野の要件が導入されます。作業員には、ファイバ接続の能力と電気終端のスキルの両方が必要です。これらは異なる取引チームによって処理されることが多く、チーム間の調整が不十分なことが遅延の一般的な原因です。

最小曲げ半径は交渉の余地がありません。複合ケーブルは銅導体が追加されているため、純粋なファイバーケーブルよりも最小曲げ半径が大きくなる傾向があります。引張り中にこの値を超えると、たとえコンジットの曲がり付近で瞬間的であっても、ファイバに亀裂が入り、設置完了後の OTDR テスト中にのみ現れる挿入損失スパイクが発生する可能性があります。引っ張りを開始する前に、導管の入口点に曲げ半径をマークします。

終端点での張力緩和は、銅線のみのケーブルの場合よりも重要です。各端で、強度部材にかかる機械的負荷をファイバ接続および電源終端から分離する必要があります。メーカー指定のケーブルグランドまたはエントリボックスを使用します。その場しのぎの配置は、長期的な信頼性の問題の確実な原因となります。

最後に、試運転前に光パスと電気パスの両方を個別にテストします。ファイバーのエンドツーエンドの OTDR を実行して、スプライスとコネクターの損失が仕様内であることを確認します。導体の絶縁をメガーテストして、取り付け中にジャケットに傷がないか確認します。機器の電源を入れる前に問題が見つかった場合は、事後に追跡された障害よりもはるかに安価に修正できます。

適切なケーブルタイプの選択: GYTS 対 GYXTY

屋外複合材用途のほとんどのサプライヤーのカタログには、2 つの一般的なバリエーションが掲載されています。 GYTS タイプは波形スチールテープ外装を使用しており、直接埋設、導管設置、機械的危険にさらされる環境に適しています。 GYXTY タイプは非金属または軽量の装甲構成を使用しており、装甲重量が制約となる空中または屋内と屋外のトランジションランで軽量かつ扱いやすくなっています。どちらも Hawell などのメーカーから、標準およびカスタムのファイバー数構成で入手できます。屋外用光ケーブルの製品範囲関連仕様については。

プロジェクトに電力線インフラストラクチャも含まれる場合は、次のことに注意してください。ファイバーを架空電力導体に統合する光アース線ソリューション特に高電圧伝送線通信など、別の関連するニーズに対応します。

実際的な結論

光電子複合ケーブルは、すべてのプロジェクトに適したソリューションというわけではありません。電力とデータがすでに別の経路を経由している場合、または電源電圧がケーブルの絶縁定格に対して高すぎる場合は、別々のケーブルを使用することが依然として正解です。しかし、5G フロントホール、FTTR、遠隔監視、および単一の統合実行が可能な産業監視の場合、設置コスト、導管の使用量、および長期的なメンテナンスの複雑さが一貫して削減されます。ファイバの種類、導体の断面積、シース、外装を実際の導入環境に合わせて正しく指定すると、これらのインフラストラクチャの設置に要求される 20 年以上の耐用年数の間、確実に機能します。