屋内光ファイバーケーブルはどのように機能しますか?

屋内光ファイバーケーブルの仕組み: 基本原理

屋内光ファイバー ケーブルは、ガラスまたはプラスチック ファイバーの細いストランドを通してデータを光のパルスとして送信し、数メートルから数キロメートルの距離で最大 100 Gbps の速度を実現します。これは、銅ケーブルが達成できる速度をはるかに超えています。 基本的な動作原理は、全内部反射と呼ばれる物理概念に基づいています。正しい角度でファイバー コアに入射した光は、逃げることなくファイバーの壁に沿って繰り返し反射し、最小限の信号損失で一方の端からもう一方の端まで伝わります。

それぞれ 屋内光ファイバーケーブル 光を運ぶコア、周囲のより低い屈折率を持つクラッド層、保護コーティング、および屋内環境用に設計された外側ジャケットで構成されています。光源 (通常はレーザーまたは LED) は電気信号を光パルスに変換し、受信側の光検出器によってデコードされて電気データに戻されます。

屋内光ファイバーケーブルの主要な構造コンポーネント

ケーブルの仕組みを理解するには、ケーブルが何でできているかを知ることから始まります。各層は特定の機能目的を果たします。

コアの直径は重要な仕様です。 シングルモードファイバーは通常 9μm のコアを持っています 、一方 マルチモードファイバーは50μmまたは62.5μmのコアを使用します 。このサイズの違いは、光がどのように伝わるか、また信号が増幅せずにどのくらいの距離まで伝わるかを直接決定します。

シングルモードとマルチモード: 2 つの異なる光路

ファイバーの種類によって光がケーブル内をどのように伝播するかが決まり、帯域幅、距離、コストに影響します。

シングルモードファイバー (SMF)

シングルモード ファイバーでは、光の 1 つのモード (経路) のみが狭い 9 µm コアを通過できます。モード分散がないため、信号は長距離にわたって鮮明でコヒーレントな状態を保ちます。 屋内用シングルモード ケーブルは、10 Gbps 以上で最大 10 km の伝送距離をサポートできます。 、キャンパス内のフロアまたは建物間のバックボーン接続に適しています。

マルチモードファイバー (MMF)

マルチモード ファイバーには、複数の光モードを同時に伝送できる大きなコアがあります。これにより、低コストの LED または VCSEL を使用して光をファイバーに結合することが容易になります。ただし、モード分散 (異なるモードがわずかに異なる時間に到達する) により、速度と距離の両方が制限されます。 OM3 マルチモード ファイバーは最大 300 m まで 10 Gbps をサポートし、OM4 は最大 550 m まで 10 Gbps および最大 150 m までの 40/100 Gbps をサポートします。 — データセンターや建物内の水平ケーブル配線に最適です。

光信号の生成と受信の仕組み

光伝送システムには、連携して動作する 3 つの主要コンポーネントが含まれます。

• 光送信機: 電気信号を光パルスに変換します。レーザー (シングルモード システムで使用) はコヒーレントな狭波長光を生成しますが、マルチモード システムでは VCSEL と LED が一般的です。
• 繊維媒体: 屋内ケーブル自体は、最小限の減衰で光信号を光源から目的地まで導きます。屋内シングルモード ファイバーの一般的な減衰は次のとおりです。 1310nmで≤0.4dB/km .
• 光受信機: 遠端の光検出器 (フォトダイオード) は、光パルスをネットワーク機器が解釈できる電気信号に変換します。

波長分割多重 (WDM) により、単一のファイバー内で複数のデータ ストリームを異なる波長の光で同時に伝送できるため、屋内の 1 本のケーブルの実効帯域幅が大幅に増加します。

インドアジャケットの種類とその機能

屋内光ファイバー ケーブルは、建築基準法や環境要件を満たすために特定のジャケット素材を使用して設計されています。ジャケットのタイプは表面的なものではなく、安全性と設置場所に直接影響します。

• LSZH (低煙ゼロハロゲン): 燃焼時に有毒な煙の発生が最小限に抑えられます。トンネル、地下鉄、密閉された機器室など、換気が制限された密閉空間で必要です。
• プレナム定格 (CMP): 商業ビルの空気処理スペース (プレナム) に設置するように設計されています。 NFPA 262 による厳しい炎と煙の伝播基準を満たしています。
• ライザー定格 (CMR): ライザー導管を通した床間の垂直配線に適しています。火炎の広がりには耐えますが、より高いプレナム基準を満たしていません。
• 汎用（CM/OFN）： 導管内、またはライザーやプレナム定格を必要としないエリアでの使用向け。基本的な水平走行に最も一般的なタイプ。

一般的な屋内光ファイバーケーブル構成

屋内ファイバー ケーブルには、さまざまな導入シナリオに合わせて最適化されたいくつかの物理設計があります。

タイトバッファ型配線ケーブル

それぞれ fiber is individually coated with a 900 μm タイトバッファー 250 µm のファイバー コーティングの真上に塗布します。これにより、建物内の水平配線やパッチ パネル接続に一般的に使用されるブレークアウト キットを使用せずに、ファイバを個別に簡単に終端することができます。

ブレークアウト (ファンアウト) ケーブル

複数のタイトバッファリングされたファイバはそれぞれ独自のサブジャケットに封入されており、直接終端やプラグイン接続に十分な堅牢性を備えています。に最適 ケーブルがポートに直接接続される短い機器室の配線 パッチパネルなし。

リボンケーブル

ファイバーは 4、8、または 12 ファイバーのフラット リボン状に配置されており、最大 12 ファイバーの一括融着接続が同時に可能です。 これにより、個別のスプライスに比べてスプライス時間が最大 90% 短縮されます。 、ファイバー数の多いバックボーンの設置においてリボン ケーブルを非常に効率的にします。

外装屋内ケーブル

波型鋼またはアルミニウムの外装層が繊維束と外側ジャケットの間に追加されます。これにより、高床下または工業用屋内環境で配線されるケーブルに耐圧壊性および耐齧歯動物性が提供されます。

屋内ファイバーでの信号損失: 原因とその管理方法

光ファイバー ケーブルは銅線に比べて損失が極めて低いにもかかわらず、それでも減衰が発生するため、システム設計時に考慮する必要があります。信号損失の主な原因は次のとおりです。

• 固有吸収: ガラス内の不純物、特に特定の波長を吸収するヒドロキシル (OH) イオンによって引き起こされます。最新のファイバーは、水ピーク減衰が極めて低いように製造されています。
• 散乱 (レイリー散乱): ガラス密度の微視的な変化により、少量の光が全方向に散乱されます。これは、短波長における主な損失メカニズムです。
• 曲げ損失: マクロベンド (最小曲げ半径未満の曲げ) およびマイクロベンド (小さな機械的変形) により、光がコアから漏れます。 ほとんどの屋内ケーブルは、ケーブル直径の 10 倍の最小設置曲げ半径を指定しています。 .
• コネクタとスプライスの損失: それぞれ connector adds approximately 0.3～0.5dB 、融着接続では通常、 0.1dB未満 。これらは、合計リンク損失の計算に含める必要があります。

光パワー バジェットの計算はネットワーク設計中に実行され、総リンク損失 (ファイバ減衰コネクタ損失、接続損失) がトランシーバのサポートされる最大損失内に収まり、信頼性の高い信号品質が維持されるようにします。

屋内光ファイバーケーブルの代表的な用途

屋内ファイバー ケーブルは、高帯域幅、低遅延、電磁干渉に対する耐性が必要とされる幅広い環境に導入されています。

• データセンター: 高密度サーバーとスイッチは、トップオブラック、エンドオブロウ、およびコアスイッチング層に OM4/OM5 マルチモードまたは OS2 シングルモードケーブルを使用して相互接続します。
• エンタープライズ LAN バックボーン: ライザー定格またはプレナム定格の配線ケーブルを使用して、異なるフロアにある通信室を接続します。
• 医療施設: ファイバーの EMI 耐性は、強力な電磁場を生成する MRI やその他の医療機器がある環境では非常に重要です。
• 教育キャンパス: ビデオ ストリーミング、クラウド サービス、高密度ワイヤレス アクセス ポイントをサポートする高帯域幅のバックボーン ケーブル。
• 産業施設: 装甲屋内ファイバーは、重機のある工場フロアで EMI 耐性と機械的耐久性を提供します。
• FTTH/FTTB ラストドロップ: シングルモード屋内ドロップ ケーブルは、建物の入口ポイントから個々のアパートやオフィスまで光ファイバーをもたらします。

よくある質問

Q1: 屋内光ファイバーケーブルの最大距離はどれくらいですか?

ファイバーの種類とデータ速度によって異なります。 OM4 マルチモードは 10 Gbps で最大 550 m をサポートします。 OS2 シングルモードは、10 km 以上まで 10 Gbps をサポートします。ほとんどの屋内建築用途では、実行はこれらの制限内に十分収まります。

Q2: 屋内用の光ファイバーケーブルは屋外でも使用できますか?

いいえ、屋内ケーブルには、屋外条件に必要な UV 保護や防湿機能がありません。屋内ケーブルを屋外で使用すると、ジャケットの劣化や信号障害が発生します。混合ルートの場合は、屋外定格または屋内/屋外の二重定格ケーブルを使用します。

Q3: LSZH とは何ですか?いつ必要になりますか?

LSZHはロースモークゼロハロゲンの略です。 PVC の燃焼による有毒ガスが深刻な健康被害を引き起こす可能性がある、トンネル、船舶、密閉された機器室などの閉鎖空間または換気の悪い空間では、これが必要です。

Q4: 光ファイバーケーブルは電磁干渉 (EMI) の影響を受けますか?

いいえ、ファイバーは電流ではなく光を伝送するため、EMI や無線周波数干渉の影響を完全に受けません。そのため、モーター、MRI 装置、電力線、その他の干渉源の近くに設置するのに最適です。

Q5: 屋内光ファイバーケーブルはどのように終端処理されますか?

コネクタ (SC、LC、ST、MTP/MPO) を使用して、終端処理済みのピグテールをファイバに融着接続するか、フィールド研磨コネクタを直接使用して終端処理されます。融着接続は、損失が低く信頼性が高いため、恒久的な設置に最も一般的な方法です。

Q6: 屋内用のタイトバッファファイバーケーブルとルーズチューブファイバーケーブルの違いは何ですか?

タイトバッファケーブルは、各ファイバが 900 µm のバッファでコーティングされているため、取り扱いと終端が容易になり、屋内での使用に最適です。ルースチューブ ケーブルは、湿気から保護するためにゲルで満たされたチューブ内にファイバを配置します。これは、屋外または直接埋設の用途に適しています。