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ガラス繊維の構造
現在の光ファイバケーブルには、マルチモードのグラデーションファイバ(コードレター「G」)またはシングルモードのファイバ(コードレター「E」)が使用されている。簡単に言うと、マルチモード・ファイバーでは、複数の異なる光ビーム(モード)がファイバー内の異なる経路を同時に進むが、シングルモード・ファイバーでは1つだけである(これらの「光ビーム」は、電磁波「光」の主なエネルギー分布の好ましい伝搬方向を象徴している)。
シングルモードとマルチモード
光はファイバーの内側の領域に導かれます。外側のエリアは、ある入射角(受光角)を超えない光が内側のエリアに残るようにし、内側のエリアを出た光が再び内側のエリアに入ることができず、信号の歪みにつながります。内側の領域は、マルチモードファイバーではコア、シングルモードファイバーではモードフィールドと呼ばれる。この外側の部分は、どちらのタイプのファイバーもクラッドと呼ばれています。
コア/モードフィールドとクラッドは屈折率が異なるため、光は2つの領域の境界で反射される(全反射)。その結果、できるだけ多くの光をコア/モードフィールドに導くことができます。マルチモードファイバーは、ヨーロッパではコア径50μm、アメリカではコア径62.5μmのものが主流です。
そうしないと、特に62.5μmから50μmへの移行時に高い光損失が発生します。シングルモードファイバーのモードフィールドの直径は、ファイバーメーカーによって異なりますが、9〜10μmです。クラッドの直径は、3種類のファイバーともに125μmです。
繊維構造(簡略化)
光ファイバーの種類
LANケーブル用の光ファイバは、ISO/IEC 11801およびDIN EN 50173に基づき、異なる性能クラス(ファイバ・カテゴリ)に分類されています。マルチモード・ファイバーには、OM1からOM5のカテゴリーがあり、OM1とOM2はDIN EN 50173-1:2018の情報としてのみ含まれています。シングルモードファイバーには、OS1とOS2があり、OS2のファイバーはOS1に従ってファイバーを変位させたものである。DIN EN 50173のファイバーカテゴリーOS1は、OS1aに名称変更されたため、ISO/IEC 11801-1:2017によると同じ呼称になっています。 技術的には、DIN EN 50173によるOS1ファイバーに変更はありません。
発光ダイオード(LED)は、主に100Mbit/sまでの伝送速度の光源として使用されています。しかし、ギガビットや10ギガビットのイーサネットでは、LEDのスイッチング動作ではもはや十分ではなく、レーザーが必要となります。波長850nmの場合は、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)と呼ばれる低価格の半導体チップレーザーが使用できますが、それ以外の波長(1310nmや1550nmなど)の場合は、古典的なレーザーが必要です。
最大減衰量(単位:dB/km | |||||||
マルチモード OM1、OM2、OM3 | マルチモード OM4 | シングルモードOS2 | |||||
波長 | 850nm | 1300nm | 850nm | 1300nm | 1310nm | 1383nm | 1550nm |
減衰量 | 3.5dB | 1.5dB | 3.50dB | 1.5dB | 0.4dB | 0.4dB | 0.4dB |
プラスチック光ファイバ
光ファイバーは、必ずしもガラス製である必要はない。また、全体または部分的にプラスチック製のものもあります。ポリマー光ファイバーは、ポリマーファイバー、略してPOFとも呼ばれ、すべてプラスチックでできている。英語では「polymeric optical fibre」または「plastic optical fibre」と呼ばれています。
ガラス繊維と違い、ポリマー繊維は高温でプラスチックが溶けてしまうため、熱融着で接続することはできない。ポリマーファイバーをプラグやクランプで接続する。鋭利なナイフで正確な直線カットが可能で、繊維の研削や研磨は必要ありません。
ポリマーファイバー用光ファイバコネクタ
狭い曲げ半径のためのガラス繊維
曲げに強い光ファイバは、限られたスペースでの設置に大きなメリットをもたらします。完全な伝送帯域で、曲げに弱いファイバータイプも狭いカーブに設置することができます。しかし、そのすべてが従来の繊維との下位互換性があるわけではありません。ITU-T G.657規格では、曲げに強いシングルモードファイバーが定義されています。G.657.Aシリーズは、ITU-T G.652に準拠した標準的なシングルモード・ファイバーと互換性があります。 G.657Bシリーズのファイバーは、通常100%の互換性はありませんが、Aシリーズのファイバーよりもさらに厳しい曲げ半径を実現しています。
BIMMF(Bend Insensitive Multimode Fiber)は、メーカーによっては従来のOM3またはOM4ファイバーと下位互換性があります。互換性に関する情報は、繊維のデータシートに記載されています。疑問がある場合は、他の繊維との互換性を確認することをお勧めします。
しかし、ファイバーの曲げ半径よりも重要なのは、ケーブルの曲げ半径です。高価な曲げに弱いファイバーは、そのファイバーを含むケーブルが大きな最小曲げ半径を必要とする場合、役に立たない。
WDMシステム
WDMシステムでは、使用可能な波長範囲が広いゼロウォーターピークファイバーが非常に重要です。WDMとは、Wavelength Division Multiplexing(波長分割多重)の略で、通常の伝送では1本のシングルモードファイバーに1つの波長の光が通るのに対し、WDMシステムでは1本のファイバーに複数の異なる波長の光をそれぞれのチャンネルに割り当てて伝送します。
均一な伝送を実現するためには、光ファイバーの光学特性が使用するエリア全体で可能な限り均一である必要があります。まだまだLANでのWDMシステムは少ないですが、ゼロウォーターピークファイバーを使用することで、将来的にWDMへの移行が可能になるように、ファイバーの選択には注意が必要です。
光ファイバーコネクター
光ファイバーコネクター
DIN EN 50173 1-2:2018では、作業領域(ジャンクションボックス)用のLCデュプレックスコネクターが規定されています。SC二重コネクタを使用していた既存のネットワークは、引き続き規格に準拠したSC二重コネクタで拡張することができます。その他のネットワーク分野では、規格では特定のコネクタを規定していません。
多くのネットワーク機器(スイッチ)メーカーは、LCデュプレックスのような特に省スペースのコネクター(スモール・フォーム・ファクター、略してSFF)を採用し始めている。RJ45プラグよりも大きなスペースを必要としません。
LCとSCの二重構造に加えて、旧式のSTコネクタも既存のネットワークに見られます。 最高の光学的価値を実現するために、シングルモードファイバー用のコネクターには、コネクター面を面取りしたものもあります。地面が斜めになっているため、表面で反射した光は、光ファイバの光を通すコア部分に戻ることができず、斜めになった表面で屈折してしまいます。
テレガートナーチップ
VCSELや従来のレーザーは目に見えない赤外光を発しているため、目にダメージを受けて初めて信号を認識することができます。
ストレート(PC)コネクタと面取り(APC)コネクタを一緒に接続しないでください。ベベル接地プラグの場合は、カップリング内の両方のプラグの接地角の向きが同じになるようにしてください。
DIN EN 50173に準拠したプラグカラー
DIN EN 50173-1:2018では、シングルモードファイバ用のコネクタとカップリングの色のみを規定しています。
シングルモードPC、コネクタ端ストレート・グランド(PC=物理的接触):青 シングルモードAPC、コネクタ端アングル・グランド(APC=物理的接触のアングル):緑
実際には、マルチモード・ファイバー用のコネクターやカップリングにも一定の色が定められているが、すべてのメーカーがこれを守っているわけではない。
コネクタ | パッチケーブル | 組み立て済みの取り付けケーブル | |
OM1 | ベージュ | オレンジ | オレンジ |
OM2 | ベージュ | オレンジ | オレンジ |
OM3 | ターコイズ | ターコイズ | オレンジ |
OM4 | ヘザーバイオレット | エリック・バイオレット | オレンジ |
OM5 | ライムグリーン | ライムグリーン | オレンジ |
OS2 PC | ブルー | イエロー | イエロー |
OS2 APC | グリーン | イエロー | イエロー |
典型的な配色:コネクタ、パッチケーブル、組み立て済みのインストールケーブル
MPOコネクタによる接続
MPOコネクターを使用した組み立て済みのケーブル部品は、データセンター、サーバールーム、通信事業者のテクニカルルーム、さらにはビルのケーブルなど、光ファイバーネットワークでの使用が増えています。各コンポーネントはあらかじめ接続可能な状態に組み立てられており、接続するだけでよいので、設置の手間が大幅に軽減されます。また、MPOコネクタを使用したケーブルは、8本または20本のファイバを同時に使用して、マルチモードファイバによる40ギガビットおよび100ギガビットイーサネットへの移行を簡単に行うことができます。
MPOコネクターは、コネクター上部にあるキーにより、ねじれを防止しています。ガイドラグが異なる側にある2つのコネクター(キーアップからキーダウン、いわゆるAタイプ)と、同じ側にあるコネクター(キーアップからキーアップ、いわゆるBタイプ)のどちらを差し込むかによって、異なるファイバーポジションが接続されます。タイプCはタイプAに相当しますが、2ファイバーネットワークに移行する際に、ケーブル内のファイバーをペアで入れ替えて送受信を接続します。