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光ファイバケーブル(パッチケーブル)の違い:シングルモード(SMF)とマルチモード(MMF)

Worton

翻訳者 ともや
2018年8月23日 に投稿された


光の伝送経路によって光ファイバーは2種類に分かれます。それぞれは光ファイバーの狭い中心部を通る「シングルモード」と「一定の幅をもって通る「マルチモード」です。そして、帯域の違いにより、「マルチモード」(意味)にはOM1、OM2、OM3、OM4、OM5など、様々な規格・仕様が存在します。


シングルモードファイバ vs マルチモードファイバ



シングルモード光ファイバ

 光ファイバケーブルの「モード」とは、光が進む経路を指します。シングルモードファイバ(商品詳細)は、コア直径が9ミクロン(厳密には8.3ミクロン)であり、光の進行を単一の波長および経路でのみ可能にし、光の反射を大幅に減少させ、減衰を低減します。シングルモード光ファイバケーブルは、長距離にわたるネットワーク接続でよく使用されるマルチモード対応のものよりもわずかに高価です。

マルチモード光ファイバ

 マルチモード光ファイバは、単一モード光ファイバケーブルよりも大きなコア直径を有し、複数の経路およびいくつかの波長の光を伝送することができます。マルチモード光ファイバ(商品詳細)には50ミクロンと62.5ミクロンの2種類のサイズがあります。これは一般に、短距離用に使用されます。パッチケーブルを使用して、デスクトップやパッチパネルから機器へのファイバ、LAN内のデータ/オーディオ/ビデオアプリケーションなどがあります。

特徴・メリット
シングルモード(SMF)
マルチモード(MMF)
外径
125μm
125μm
コア径
50μm以上
9μm
伝送距離
長距離用(40km以上)
短距離用
光損失
低い
比較的に高い
通信速度
大容量かつ安定したデータ通信
短・中距離の高速通信
折り曲げの強度
折り曲げに弱い
折り曲げに強い
値段
より高価
安価


コア径

シングルモードファイバコアの直径はマルチモードファイバよりはるかに小さく、一般的なコアの直径は9μmであり、マルチモードファイバコアの直径は50μmと62.5μmであるため、集光能力が高く接続が簡単です。シングルモードとマルチモードファイバのクラッド径は125μmです。

波長および光源

マルチモードファイバのコアサイズが大きいため、マルチモードファイバケーブルでは、850nmおよび1310nmの波長で動作するLED(発光ダイオード)やVCSEL(垂直共振器面発光レーザ)などの低価格光源が使用されます。シングルモードでは、レーザまたはレーザダイオードを使用してケーブルに注入される光を生成することが多く、一般的に使用されるシングルモードファイバの波長は1310nmと1550nmです。

帯域幅

 マルチモードファイバの帯域幅は光モードによって制限され、現時点での最大帯域幅はOM5ファイバの28000MHz*kmです。シングルモードファイバ帯域幅は理論上は無制限ですが、一度に1つのモード光を通過させることができます。

さらに、シングルモードとマルチモードのファイバカラーにはいくつかの違いがあります。記事を読んで、明確な情報を入手してください:光ファイバケーブルのカラーコードを特定するにはどうすればいいですか?

距離

シングルモードファイバは長距離用途に適しており、マルチモード光ファイバは短距離用に設計されていることが知られています。シングルモードとマルチモードファイバの距離については、定量的な違いは何ですか?

ファイバケーブルの距離
光ファイバケーブルの種類
ファストイーサネット100BASE-FX
1Gbイーサネット1000BASE-SX
1Gbイーサネット1000BASE-LX
10GBASE SR
40GBASE SR4
100GBASE SR10
OS2
200m
5000m
5000m
10km
/
/
OM1
200m
275m
550m(変更ケーブル/ジャンパー/ジャンパー必要)
/
/
/
OM2
200m
550m
/
/
/
OM3
200m
550m
300m
100m
100m
OM4
200m
550m
400m
150m
150m
OM5
200m
550m
300m
400m
400m

チャートから見ると、1Gから10Gまでのデータレートでシングルモードファイバ距離がマルチモードファイバケーブルのそれよりもはるかに長いことがわかりますが、OM3/OM4/OM5マルチモードファイバはより高いデータレートをサポートしています。コアサイズと2つ以上のライトモードをサポートするため、ファイバ距離はマルチモードステップインデックスファイバの一般的な現象であるモデル分散によって制限されますが、シングルモードファイバはそうではありません。

ケーブル接続コスト

多くの人々が独自の意見を述べており、光トランシーバのコスト、システムコスト、および設置コストに重点を置いています。

光トランシーバのコスト

シングルモードトランシーバと比較して、マルチモードトランシーバの価格は2〜3倍近く低くなります。次の表では、FS.COMシスコ互換のシングルモードトランシーバとマルチモードトランシーバを例にとります。

スピード モジュール 説明 価格 価格差
1G
SFP モジュールCisco互換 GLC-LH-SMD 1000BASE-LX/LH SFP 1310nm 10km DOM
1,030円
103円
SFP モジュールCisco互換 GLC-SX-MMD 1000BASE-SX SFP 850nm 550m DOM
927円
10G
SFP+モジュールCisco互換 SFP-10G-LR 10GBASE-LR SFP+ 1310nm 10km DOM
2,781円
721円
SFP+モジュールCisco互換 SFP-10G-SR 1000BASE-SX SFP 850nm 550m DOM
2,060円
40G
QSFP+モジュールCisco互換 QSFP-40G-LR4 40GBASE-LR4 und OTU3 QSFP+ LC 1310nm 10km DOM
31,827円
27,810円
QSFP+モジュールCisco互換 QSFP-40G-SR4 40GBASE-SR4 QSFP+ MTP/MPO 850nm 150m DOM
4,017円
100G
QSFP28モジュールCisco互換 QSFP-100G-LR4-S 100GBASE-LR4 QSFP28 1310nm 10km DOM
51,397円
41,200円
QSFP28モジュールCisco互換 QSFP-100G-SR4-S 100GBASE-SR4 QSFP28 850nm 100m DOM
10,197円

システムコスト

シングルモードファイバは、一般に長距離用途向けであり、スポットサイズが小さく、スペクトル幅が一般に狭い、より長い波長で動作するレーザを有する光トランシーバが必要とされる。より小さいコア直径は、単一モードファイバ相互接続の著しく高いトランシーバコストおよび全体的なより高い相互接続コストをもたらします。

Figure 3 System Cost.png

マルチモードファイバでの使用に最適化されたVCSELベースのトランシーバの製造方法は、アレイデバイスに容易に製造でき、同等のシングルモードトランシーバよりも低コストです。複数のファイバレーンおよびマルチトランシーバアレイの使用にもかかわらず、シンプレックス/デュプレックス接続よりもシングルまたはマルチチャネル動作を採用するシングルモードテクノロジよりも大幅なコスト削減が実現します。

インストールコスト

 シングルモード光ファイバは、マルチモードファイバよりもコストが低いことがよくあります。 最終的に10G以上になることを望む1G光ファイバネットワークを構築する場合、シングルモード用ファイバのコストを節約すると、半分の価格が節約されます。マルチモードOM3またはOM4ファイバは、SFPモジュールのコストが35%増加します。 シングルモードオプティクスはより高価ですが、特にOM1-OM2-OM3-OM4に従っている場合は、マルチモードを交換するための人件費が大幅に高くなります。

 使用済みのファイバチャネルSFPを使用する場合は、シングルモード1Gの価格が床から落ちます。 予算があり、10Gの短い接続が必要な場合は、最後のチェックでは、経済性がまだマルチモードをサポートしています。 歴史が示すように、シングルモードの価格プレミアムが下がることを示唆しているので、それらの経済に注目してください。

要約

シングルモードファイバケーブルシステムは、長距離データ伝送アプリケーションに適しており、キャリアネットワーク、MAN、PONに広く採用されています。マルチモードファイバケーブルシステムは、リーチが短く、エンタープライズ、データセンター、LANに広く採用されています。総ファイバコストに基づいて、ネットワーク需要に最も適したものを選択することは、すべてのネットワーク設計者にとって重要な課題です。

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