シングルモード ファイバーとマルチモード ファイバーの違いは何ですか?

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シングルモード ファイバーとマルチモード ファイバーの違いは何ですか?

一般的に、光ファイバーには2つの種類があります。複数の伝搬経路または横モードをサポートする光ファイバーはマルチモード光ファイバー(MMF)と呼ばれ、単一のモードをサポートする光ファイバーはシングルモード光ファイバー(SMF)と呼ばれます。では、これらの違いは何でしょうか?この記事を読めば、その答えがわかるでしょう。

シングルモードとマルチモード光ファイバーケーブルの概要

シングルモード光ファイバーは一度に1つの光モードのみを伝搬しますが、マルチモード光ファイバーは複数のモードを伝搬できます。主な違いは、ファイバーコア径、波長と光源、帯域幅、シースの色、距離、コストなどです。

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シングルモード ファイバーとマルチモード ファイバーの違いは何ですか?

シングルモードとマルチモードを比較してみましょう光ファイバーそしてそれらの違いを理解します。

コア径

シングルモード ケーブルはコア サイズが小さく (通常 9μm)、減衰が少なく、帯域幅が広く、伝送距離が長くなります。

一方、マルチモード光ファイバーはコア径が大きく、通常62.5μmまたは50μmです。OM1は62.5μm、OM2/OM3/OM4/OM5は5μmです。サイズに違いはありますが、髪の毛の太さよりも小さいため、裸眼では容易には見えません。光ファイバーケーブルに印刷されたコードを確認することで、種類を判別できます。

保護クラッド付きシングルモード ファイバーとマルチモード ファイバーの直径はどちらも 125μm です。

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波長と光源

コアサイズが大きいマルチモード光ファイバーは、LEDやVCSELといった低コストの光源(850nmおよび1300nmの波長)を使用します。一方、コアサイズが小さいシングルモードケーブルは、レーザーまたはレーザーダイオードを用いて、一般的に1310nmおよび1550nmの波長でケーブルに注入される光を生成します。

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帯域幅

これら2種類の光ファイバーは、帯域幅の能力が異なります。シングルモード光ファイバーは、単一の光源モードをサポートし、減衰と分散が少ないため、ほぼ無制限の帯域幅を提供します。長距離の高速通信に最適です。

一方、マルチモード ファイバーは複数の光モードを伝送できますが、減衰が大きく分散も大きいため、帯域幅が制限されます。

シングルモード ファイバーは、帯域幅容量の点ではマルチモード光ファイバーより優れています。

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減衰

シングルモード ファイバーは減衰率が低く、マルチモード ファイバーは減衰率の影響を受けやすくなります。

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距離

シングルモードケーブルは、減衰とモード分散が低いため、マルチモードケーブルよりもはるかに長い伝送距離を実現します。マルチモードはコスト効率に優れていますが、短距離(例:1Gbpsで550m)に限られます。一方、シングルモードは超長距離伝送に使用されます。

料金

総コストを考慮する場合、3 つのセグメントが重要な役割を果たします。

設置コスト
シングルモード光ファイバーの敷設コストは、その利点からマルチモードケーブルよりも高いと思われがちです。しかし、実際は逆です。製造効率の向上により、マルチモード光ファイバーに比べて20~30%のコスト削減が可能です。より高価なOM3/OM4/OM5光ファイバーの場合、シングルモードは最大50%以上のコスト削減が可能です。ただし、光トランシーバーのコストも考慮する必要があります。

光トランシーバーのコスト
光トランシーバは光ファイバーケーブル配線において大きなコスト要因であり、その大きな割合を占め、総コストの最大70%に達することもあります。シングルモードトランシーバは、一般的にマルチモードトランシーバの1.2~6倍のコストがかかります。これは、シングルモードトランシーバは高価な高出力レーザーダイオード(LD)を使用するのに対し、マルチモードデバイスは通常、より安価なLEDまたはVCSELSを使用するためです。

システムアップグレードコスト
技術の急速な進歩に伴い、ケーブルシステムはアップグレードや拡張が必要になることがよくあります。シングルモード光ファイバーケーブルは、優れた拡張性、柔軟性、適応性を備えています。一方、マルチモードケーブルは帯域幅が限られており、伝送距離が短いため、将来的な長距離・大容量信号伝送の需要を満たすのが困難になる可能性があります。

シングルモード光ファイバーシステムのアップグレードは、スイッチとトランシーバーの交換のみで済み、新たな光ファイバーを敷設する必要がないため、比較的簡単です。一方、マルチモードケーブルの場合、OM2からOM3へ、さらに高速伝送のためにOM4へアップグレードすると、特に床下に敷設された光ファイバーを交換する場合、大幅にコストが高くなります。

要約すると、マルチモードは短距離ではコスト効率が高く、シングルモードは中距離から長距離に最適です。

カラーコードによりケーブルの種類を簡単に識別できます。TlA-598Cは、業界で推奨されているカラーコードを採用しており、容易に識別できます。

マルチモード OM1 および OM2 には通常、オレンジ色のジャケットが付いています。
OM3 には通常、アクア色のジャケットがあります。
OM4 には通常、アクアまたはバイオレット色のジャケットが付いています。
OM5はライムグリーン色でした。
シングルモード OS1 および OS2 は通常、イエロー ジャケットで使用されます。

応用

シングルモード ケーブルは、主に電気通信、データ通信、CATV ネットワークの長距離バックボーンおよびメトロ システムで使用されます。

一方、マルチモード ケーブルは、主にデータ センター、クラウド コンピューティング、セキュリティ システム、LAN (ローカル エリア ネットワーク) などの比較的短距離のアプリケーションで導入されています。

結論

結論として、シングルモード光ファイバーケーブルは、キャリアネットワーク、MAN、PONにおける長距離データ伝送に最適です。一方、マルチモード光ファイバーケーブルは、伝送距離が短いため、企業、データセンター、LANでより一般的に使用されています。重要なのは、光ファイバーの総コストを考慮しながら、ネットワーク要件に最適な光ファイバーの種類を選択することです。ネットワーク設計者にとって、この決定は効率的で信頼性の高いネットワーク構築に不可欠です。


投稿日時: 2025年6月19日