シングルモードファイバーとマルチモードファイバー: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:違いは何ですか?

一般的に、光ファイバーには2種類あります。複数の伝搬経路または横モードをサポートするファイバーはマルチモードファイバー(MMF)と呼ばれ、単一のモードをサポートするファイバーはシングルモードファイバー(SMF)と呼ばれます。では、両者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。

シングルモード光ファイバーケーブル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させますが、マルチモード光ファイバーは複数のモードを伝搬させることができます。両者の主な違いは、ファイバーコア径、波長と光源、帯域幅、シースの色、伝送距離、コストなどにあります。

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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とは?

シングルモードとマルチモードを比較する時が来た光ファイバーそして、彼らの違いを理解する。

コア径

シングルモードケーブルは、コア径が小さく(通常9μm)、減衰量が少なく、帯域幅が広く、伝送距離が長くなるという利点があります。

一方、マルチモード光ファイバーはコア径が大きく、通常は62.5μmまたは50μmで、OM1は62.5μm、OM2/OM3/OM4/OM5は5μmです。サイズに違いはありますが、人間の髪の毛の幅よりも小さいため、肉眼では容易に判別できません。光ファイバーケーブルに印字されているコードを確認することで、種類を特定できます。

保護クラッドを備えたシングルモードファイバーとマルチモードファイバーは、いずれも直径が125μmである。

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波長と光源

マルチモード光ファイバーは、コア径が大きく、LEDやVCSELなどの低コスト光源を850nmと1300nmの波長で使用します。一方、シングルモードケーブルはコア径が小さく、レーザーやレーザーダイオードを用いてケーブル内に光を注入します。一般的に使用される波長は1310nmと1550nmです。

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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。シングルモードファイバーは、単一の光源モードをサポートするため、ほぼ無制限の帯域幅を提供し、減衰と分散が低くなります。そのため、長距離の高速通信において最適な選択肢となります。

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るが、減衰が大きく分散も大きいため、帯域幅が制限される。

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

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減衰

シングルモードファイバーは減衰が少ないのに対し、マルチモードファイバーは減衰の影響を受けやすい。

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距離

シングルモードケーブルは減衰量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できます。マルチモードはコスト効率に優れていますが、短距離リンク(例えば、1Gbpsの場合550m)に限定されます。一方、シングルモードは非常に長距離の伝送に使用されます。

料金

総コストを考慮する際には、3つの要素が重要な役割を果たします。

設置費用
シングルモード光ファイバーは、その利点からマルチモードケーブルよりも設置コストが高いと思われがちですが、実際はその逆です。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%のコスト削減を実現しています。高価なOM3/OM4/OM5ファイバーの場合、シングルモード光ファイバーは最大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に入れる必要があります。

光トランシーバーのコスト
光トランシーバーは光ファイバーケーブルのコストにおいて重要な要素であり、総コストのかなりの部分、場合によっては最大70%を占めることもあります。シングルモードトランシーバーは一般的にマルチモードトランシーバーの1.2~6倍のコストがかかります。これは、シングルモードが高出力レーザーダイオード(LD)を使用するため、LDのコストが高いのに対し、マルチモードデバイスは通常、より低コストの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費用
技術の急速な進歩に伴い、ケーブルシステムはしばしばアップグレードや拡張を必要とします。シングルモード光ファイバーケーブルは、拡張性、柔軟性、適応性に優れています。一方、マルチモードケーブルは帯域幅が限られており、伝送距離も短いため、将来の長距離・大容量信号伝送の需要を満たすこと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比較的簡単で、スイッチとトランシーバーを交換するだけで済み、新しいファイバーを敷設する必要はありません。一方、マルチモードケーブルの場合、OM2からOM3、そしてより高速な伝送のためにOM4へとアップグレードするには、特に床下に敷設された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通信において費用対効果が高く、シングルモードは中距離から長距離通信に最適です。

色分けによってケーブルの種類を簡単に識別できます。TlA-598Cは、業界推奨の色分けを採用しており、容易に識別できます。

マルチモードのOM1とOM2は通常、オレンジ色のジャケットが付いています。
OM3は通常、アクア色のジャケットを着用している。
OM4は通常、アクアブルーまたはバイオレット色のジャケットを着用している。
OM5はライムグリーン色だった。
シングルモードのOS1とOS2は、通常イエロージャケットと併用されます。

応用

シングルモードケーブルは、主に通信、データ通信、CATVネットワークにおける長距離基幹システム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、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、比較的短距離の用途で主に使用されています。

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、総光ファイバーコストを考慮しながら、ネットワーク要件に最適なファイバータイプ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のために不可欠です。


投稿日時: 2025年6月19日