マルチモードファイバー：ファクト ファイル

光ファイバーは、内部全反射の原則に基づいています。ファイバーコア内を透過する光は、クラッドとコアの境界に達すると、コアに反射されます。

光信号は光ファイバーのコアを通して伝搬されますが、その伝搬方法は光ファイバーの種類によって異なります。

ファイバータイプ名は、単芯（シングルモードファイバー）または多芯（マルチモードファイバー）の伝送パスです。

注：実際には、シングルモードファイバーは 8 ～ 10 モードを伝送します。これは、マルチモードファイバーが伝送できる 1,300 モードと比較して、大きさ順に「単一」とみなされます。光が伝送するモードは、次によります：

• ジオメトリ―
• ファイバーのインデックスプロファイル
• 光の波長

ジオメトリー係数は、コアのサイズに大きく依存します。

この図は、各種ファイバータイプ間の物理的な違いを視覚化するのに役立ちます。いずれも 125 ミクロン（クラッド寸法）です。ファイバーによってコアのサイズと構造は異なります。62.5 径の大きいコアと、その大きな数値アパーチャ (NA) は、一般的な LED の大きな発光パターンからより多くの光を集めるため、LED ベースのシステムに最適です。50 ミクロンのサイズは LED では効率が劣りますが、VCSEL（レーザーダイオード）の発光パターンが狭いほど、50 ミクロンと 62.5 ミクロンの両方に等しく結合します。50 ミクロンの光収集能力が低いということは、モード数が少なく、その結果、全体の帯域幅が 62.5 より大きくなることを意味します。これは、シングルモードファイバーでは極端に顕著です。

どちらか一方のファイバーを他のよりも選ぶ必要があるのは、どのような場合ですか？これは、通常通り要件によって異なります。

自然な技術進化の過程で、5 つの異なるファイバークラスが開発されました。歴史セクションで見てきたように、最初のマルチモードファイバーは 62.5 ミクロンコア (OM1) でした。このマルチモードファイバーは、より能力の高い 50 ミクロンバージョン (OM2) とともに長年使用されてきました。この 2 つのタイプは現在ほとんど使用されていません。

OMx の命名法は、ISO 11801 規格から来ており、OM1 から OM5 までの範囲があります。ここではこのそれぞれの構造とサポートしている距離とアプリケーションについて説明して比較していきます。

OM1

OM1 は、LED トランスミッタを使用するあらゆるマルチモードアプリケーション用に設計され、62.5 ミクロンコアがベースとなっています。屋内ケーブルは、従来のオレンジ色のジャケットで識別できます。OM1 は最大 33 m まで、 10G をサポートします (10GBASE-SR)。今日の企業では多くが、低帯域幅のアプリケーションを必要とする古い実装の拡張や修復に OM1 は使えると考えています。

OM2

OM1 とよく似ていますが、コアは 50 ミクロンです。帯域幅がわずかに大きいため 10G から 82 m までサポートします。

OM4

OM3 仕様の進化に伴い、50 ミクロンの OM4 ファイバータイプが広く普及してきています。OM4 は、850 nm で有効帯域幅の 2 倍以上の有効帯域幅を持ち、既存のアプリケーション (ギガビットおよびマルチギガビットのアプリケーション) に拡張されたリーチを提供し、将来のアプリケーションを可能にしました。コムスコープの LazrSPEED 550 がこの規格の先駆者であることは注目すべき点です。

OM3 との下位互換性があり 10G を最大 550 m までをサポートします。ジャケットの色もアクアです。他のアプリケーションの仕様については、次のセクションのサポートされている距離チャートを参照してください。

OM5

MMF の歴史についてさらに学び、OM5 のイノベーションの意味を理解するには、このホワイトペーパーをご覧ください。

市場進化
市場はテクノロジーの進化にどのように対応してきたでしょうか？以下の表を参照してください。確かに、ファイバータイプが有能になればなるほど、価格は高くなります。そのため、市場ではこれが重要な役割を果たしています。

ネットワークの設計に役立つヒントについては、この設計ガイドを参照してください。

DMD（差動モード遅延）は、マルチモードファイバーの最新のパルスと最も早い到着パルス間の遅延時間の差を示します。この「パルス拡散」は帯域幅を制限し、従来の OM1/OM2 マルチモードファイバーが 10 Gbps を適切にサポートできない主な理由です。

マルチモードファイバーでは、分散はモーダルおよび波長分散によって発生します。モーダル分散が存在するのは、異なる光線（モード）の光路長が異なるためです。したがって、同時に入射する光線は、ファイバーのもう一方の端を同時に残すことはありません。モーダル帯域幅は、多くの伝播モード (300～900) の違いにより、パルスの広がりによって制御されます。

最新のマルチモードファイバーは、モーダル分散の影響を低減する構造になっています。これらのファイバーは「グレーデッド・インデックス・ファイバー」と呼ばれ、すべての SYSTIMAX® SCS マルチモードファイバー製品で使用されます。

マルチモードファイバー伝送では、最大 2 km の距離まで伝送可能ですが、速度が上がるにつれて距離サポートが軽減されます。また、コネクタを追加すると（信号パワーが減少）、アプリケーションがサポートできる距離も制限されます。より高い帯域幅と優れた接続性により、MMF システムから最適なパフォーマンスを提供します。

シングルモードシステムの場合、ガラスコアの直径は、ファイバーを通して 1 つのパス（モード）のみが伝播できるサイズに縮小されています。モーダル分散はもはや存在しません。ただし、シングルモードファイバーには依然として分散が存在します。異なる波長は、ガラス内で異なる速度で移動します。これらの波長の違いにより、「波長分散」が発生します。波長分散は、通常は波長の範囲を持つ光源に関連しています。

SC コネクタと FC コネクタは、かつてはファイバー接続の王様でしたが、密度、パフォーマンス、スケーラビリティ、導入の容易さに関する要件の増加に追いつくことができませんでした。

業界では、LC および MPO コネクタが採用され、長い間使用されていましたが、これは非常に良い理由です。以下のビデオで、LC コネクタと MPO コネクタの利点についてより明確な視点をつかんでください。コネクタについては、このページで別途メイントピックとして詳しく説明します。

前のセクションで読んだ内容に加えて、将来、何が起こるかを調べる必要があります。一部のデータセンターでは、400G への移行が検討されています。重要な考慮事項は、どの光学技術が最適となるかです。400G の光市場は、OEM がデータセンターのスイートスポットに参入しようとする中、コストとパフォーマンスに牽引されています。詳細については、こちらをご覧ください。

考慮すべきもう 1 つの側面は、今後、高需要のアプリケーションをサポートするために必要となるファイバーコアの数です。OM5 の多重化機能を使用したとしても 400G や 800G などの一部のアプリケーションでは、リンクごとに複数のファイバーコアが必要となり、DC には膨大な数のリンクがあります。そのため、DC ではファイバー数の増加が必須となる場合があります。詳細については、当社の専門家の記事をご覧ください。

ファイバー全体のデータとパワーの必要性

ネットワークデバイスは、スモールセルサイト、Wi-Fi アクセスポイント、IP カメラ、ビルのアクセスや在庫管理のようなデバイスなど、ビル内やキャンパス全体のどこにでも出現しつつあります。

このような新しいアプリケーションの数々は、ユーザーの接続性、運用技術の効率性、プロパティ全体の安全性とセキュリティを向上させますが、エッジネットワークアーキテクチャを活用するために必要な低レーテンシー性能を持つ、屋内外、場所を問わず、あらゆるデバイスに対して高帯域幅のデータと電力接続を獲得すること、という新たな課題も増えてきています。

これは電源供給型のファイバーソリューションで、単一の使いやすいケーブル操作でこれらの課題に比較的容易に対応させることができます。また、屋外環境やプレナム規格の屋内設置に適したオプションも用意されています。

電源供給型の本ファイバーソリューションでは、銅線の低電圧 DC 接続を備えた高性能、低遅延の光ファイバーデータ接続が組み合わさっています。新しいコンジットや場所を取る追加のケーブル配線、コストのかかる技術者が一切不要になり、任意の数の電源供給型リモートデバイスを接続できます。電源供給型ファイバーケーブルソリューションにより、ネットワークは次を含む膨大なアプリケーションエコシステムにアクセスできます。

データ転送の媒体として、ファイバーは銅線よりも強力です。しかし、結果として設置はより複雑になり、熟練した専門知識が必要です。コムスコープの PartnerPRO® ネットワークは、認証や専門知識を得るための便利なツールとなります。

個人あるいはチーム単位でマルチモードファイバーについて正式に学ぶことを検討している場合、受講生が自分のペースで学ぶことができるコースが 2 つあります。どちらも複数の言語でオンラインで利用できます。