シングルモードファイバーとマルチモードファイバー: コアの違い、距離、選択方法

600 メートルのキャンパス バックボーンの運用を計画しているネットワーク エンジニアは、シングル モード ファイバかマルチモード ファイバかというおなじみの分岐点に直面しています。答えは、抽象的にどのテクノロジーが優れているかということではありません。ケーブルをリンクの長さ、帯域幅の目標、財務チームに弁護できる予算に適合させることが重要です。短いバージョン: 屋外での長時間の実行や、数回のアップグレード サイクルに耐える必要があるリンクの場合は、シングル モードを選択します。今日の光学機器がポートあたりのコストを最も低く抑える、短くて予測可能な屋内リンクにはマルチモードを選択してください。

当社は両方のファイバー ファミリを南通市の施設で製造していますが、購入者による選択ミスは通常、トランシーバーのコスト、距離制限、アップグレード パスを無視して、メートルあたりの価格だけを比較することに起因しています。このガイドでは、物理的な違い、実際の数値、およびその後の購入の決定について説明します。

シングルモードファイバーとマルチモードファイバーを実際に分けるもの

どちらのタイプのファイバも同じ 125 ミクロンのクラッド直径を共有しているため、外側からはほぼ同じに見えます。重要な違いはコア、つまり光が進むガラスの経路です。シングルモード ファイバーのコアはおよそ 8 ～ 10 ミクロン、G.652D の場合は通常 9 ミクロンで、光路を 1 つだけ許可できるほど十分に狭いです。マルチモード ファイバーには 50 ミクロン (OM2 ～ OM5) または 62.5 ミクロン (OM1) のコアがあり、数百のモードがわずかに異なる角度でコアに沿って反射することができます。

これらの追加モードはモード分散を作成します。多くの光線が異なる経路を進むと、一部の光線が他の光線よりも早く受信機に到着し、パルスが広がります。一定の距離を超えると、広がったパルスが重なりすぎて、受信機が 1 と 0 を区別できなくなります。そのため、マルチモード ファイバーには距離の上限があり、その上限はケーブルの品質ではなく物理学によって設定されます。

光源の選択も同じロジックに従います。シングルモード システムは、コヒーレントな狭いビームを入射する 1310 nm または 1550 nm のレーザー送信機を使用します。マルチモード システムでは、850 nm または 1300 nm の垂直共振器面発光レーザー (VCSEL) または LED が使用されます。これらは安価ですが、生成されるビームの幅が広く、コヒーレント性が低くなります。実際の結果は直接的です。シングルモードは高ビットレートで数十キロメートルに達しますが、マルチモードは数百メートルに達します。

シングルモードとマルチモードの概要

シングルモードファイバー: 距離と成長を考慮して構築

シングルモード ファイバーは、キャンパス、都市、または地域を横断するリンクのデフォルトの選択肢です。その減衰は 1310 nm で 1 キロメートルあたり約 0.4 dB、1550 nm で 1 キロメートルあたり 0.2 ～ 0.3 dB です。これは、適切に接続されたリンクは再生なしで 10、20、さらには 40 キロメートルを走行できることを意味します。 ITU-T G.652D 仕様は、現在最も広く導入されているシングルモード ファイバーをカバーしており、ほとんどの屋外ルーズチューブ ケーブル、OPGW、および ADSS 設備で使用されているファイバーです。

シングルモードでは、2 つの指定が聞こえます。 OS1 は、より控えめな到達制限を備えた厳重にバッファされた屋内バリアントであるのに対し、OS2 は、フルスペクトル伝送とより長いスパンをサポートするルーズチューブ屋外バリアントです。屋外のバックボーン作業では、ゲルが充填された防水ケーブルの OS2 が標準です。ライザーや機器室には、難燃性タイトバッファージャケットを使用した OS1 の方が実用的です。

ここではアップグレードの議論が有力です。 G.652D ファイバーを使用してシングル モード リンクが構築されている場合、将来 10G から 100G または 400G に変更する場合、通常は両端の光学系を交換するだけでよく、新しいケーブルを引く必要はありません。このため、電力会社や通信事業者は、新しい長距離および中距離ルートにシングル モードを導入し続けています。リーチ制限がどこから来るのかを理解するには、に関するガイドを参照してください。 光ファイバーケーブルはどこまで伸びることができるか .

ITU-G.652D 長距離リンク用シングルモード光ファイバー このファイバーは G.652D 標準に準拠しており、光学部品を交換するだけで 10G から 400G への将来のアップグレードをサポートします。 1310 および 1550 nm での減衰が低いため、公共ルートや通信ルートに最適です。 製品を見る→

マルチモードファイバー: 短く高速なリンク用に最適化

マルチモード ファイバーは依然としてデータ センターや企業 LAN の主力製品であり、それには十分な理由があります。VCSEL はシングル モード レーザーよりも製造が複雑ではないため、1 メートルあたりの価格が安く、光学部品も歴史的に安価です。 OM ファミリ内での違いは、帯域幅と到達範囲に関するものです。

• OM1: LED トランスミッター用に設計された 62.5 ミクロンのコアは、1G から約 300 m までをサポートします。 10Gの実用距離は約33mまでです。
• OM2: 50 ミクロンのコア、改善された帯域幅、10G から約 82 m。
• OM3: 50 ミクロンのレーザー最適化コア、10G で約 300 m、40G/100G で約 100 m。
• OM4: 50 ミクロンのレーザー最適化ファイバー、10G から約 550 m、40G/100G から約 150 m。
• OM5: 50 ミクロンの広帯域ファイバー、短波波長分割多重をサポートし、100G 到達距離を拡張するように設計されています。

パターンは明らかです。OM ラダーを 1 段階上がるごとに、より多くの帯域幅が購入されますが、高速での到達距離は 100 ～ 500 メートルの範囲に留まります。そのため、マルチモードは、ラック間リンク、ストレージ エリア ネットワーク、距離が短く予測可能なバックボーンの構築に最適です。また、ネットワーク全体が 1 つの建物内にある場合には、より経済的な選択肢になります。

選択方法: 距離、予算、将来性

ネットワーク計画では、平均ではなく、最悪の場合のリンク長から始めます。パーマネント リンクが 300 メートルを超える場合は、シングル モードの方が安全です。すべてのリンクが建物またはデータセンター内にあり、距離が 150 メートル未満で、移動する可能性が低い場合は、マルチモード OM3 または OM4 が総コストを最小限に抑えます。

予算の比較はケーブルの価格だけではありません。 10G マルチモード トランシーバーは、同じ速度の場合でも 10G シングルモード トランシーバーよりもコストが低くなりますが、近年その差は縮まってきています。 400G 以降では、マルチモードの到達距離が数十メートルにまで低下するため、シングルモード光学系が主流になります。計画期間が 5 ～ 10 年の場合、シングル モードはケーブル プラントへの投資を保護しながら、後で速度を自由に変更できます。

ケーブルの構造はファイバーのクラスと同じくらい重要です。屋外でのランニングには、湿気や温度の変化に耐える、GYTS や GYTA などの、ルーズチューブで水がブロックされたデザインが必要です。屋内での走行には、建築基準を満たし、厳しい曲げを許容する、緩衝性の高い難燃性ジャケットが必要です。ネットワークが両方の環境にまたがる場合、従来の答えは、シングル モードの屋外バックボーンがシングル モードの屋内ピグテールに終端され、建物の入口に遷移点が存在するというものです。このハイブリッド アプローチにより、交換が難しい屋外セグメントを将来も使い続けることができます。

GYTS 屋外用止水ルーズチューブケーブル 屋外環境向けに設計されたこのケーブルは、スチールとポリエチレンで結合されたシース、防水グリース、撚り線ルースチューブ構造を備えています。湿気や温度の変動に耐え、信頼性の高い長期的なパフォーマンスを保証します。 製品を見る→

ケーブルのパフォーマンス、距離、環境がどのように相互作用するかについての詳細な内訳については、 完全な選択ガイド トレードオフについて説明します。

実際の購入に関する考慮事項

注文する前に、すべてのトランシーバーとパッチ コードを指定したファイバー クラスと一致させてください。 OM4 の 10G SR トランシーバーは約 400 メートルまで動作しますが、OM3 の同じトランシーバーは 300 メートルに制限されます。 G.652D に構築されたシングル モード システムは、コネクタの研磨と接続の品質が正しい限り、ケーブルが OS1 または OS2 のどちらに指定されているかに関係なく、LR および ER 光学系で動作します。

ドラムごとの減衰テストデータをリクエストしてください。信頼できるサプライヤーは、ご要望に応じて、キロメートルごとの減衰数値と OTDR トレースを提供します。ケーブルが地域および用途の関連規格を満たしていることを確認し、ジャケットの材質が設置環境に適合していることを確認してください。屋外の埋設またはダクトには PE、屋内ライザーには LSZH、空中またはげっ歯類が発生しやすい場所には特殊なジャケットが使用されます。

屋内の構造化されたケーブル配線の場合、タイト バッファリングされた配線ケーブルは、ルーズ チューブ設計よりも終端し、ライザーを介して配線するのが簡単です。多くのデータセンター プロジェクトでは、マルチモード OM4 または OM5 ゾーンをシングル モード バックボーンと組み合わせています。これは、移行がパッチ パネルで行われ、2 つのファイバ タイプが直接接続されない限り、正当な設計です。

ライザールーティング用の屋内タイトバッファ光ファイバケーブル このタイトバッファケーブルは、均一な直径、優れた剥離性、難燃性、安定した温度性能を備えています。屋内構造化ケーブルの終端を簡素化し、YD/T901-2009 および IEC60794-1 規格に準拠します。 製品を見る→

あらゆる状況においてどちらの繊維タイプが勝つわけではありません。マルチモードは、特に光学系の予算が限られており、リンクの長さがわかっている場合、建物やデータセンター内の短く安定したリンクにとって最も経済的な解決策です。キャンパス、道路、または都市を横切るあらゆるもの、および 100G を超えてアップグレードすることが予想されるネットワークにとっては、シングル モードがより安全な答えです。まず最悪の場合のリンク長をマッピングし、今後 5 年間の帯域幅目標を設定してから、両方をカバーするファイバー クラスを選択します。このシーケンスにより、プロジェクトの途中で高価なケーブルを再接続する必要がなくなります。