光ファイバと LAN ケーブルの違い

ケーブルインフラの新規敷設やアップグレードには、光ファイバと LAN ケーブルという 2 つの大きな選択肢があります。いずれもデータ伝送に優れていますが、どちらを使用するかの判断が難しいこともあります。大抵、現在のネットワーク、将来のネットワーク構築のニーズ、また帯域幅、距離、環境、コストなどの条件を考慮して選択することになりますが、状況によって LAN ケーブルの方がよい場合もあれば、光ファイバの方がよい場合もあります。

光ファイバケーブルは、幹線配線、水平配線、デスクトップ用途を含めたケーブルの敷設やアップグレードで最も急成長している伝送媒体の 1 つで、高帯域幅、長距離、電気干渉に対する耐性が求められる用途に適しています。高データレートシステム、たとえばギガビットイーサネット、FDDI、マルチメディア、ATM、SONET、ファイバチャネル、そして特に長距離で広い帯域幅を消費する大規模なデータファイル転送が必要なネットワークでの使用に理想的です。大量のデータが送信されるネットワークの幹線配線（バックボーン）が、光ファイバケーブルの一般的な用途といえます。新しいネットワークに光ファイバが適切かどうか判断したい、または光ファイバに移行したいという場合は、以下ご覧ください。

【 光ファイバ vs LAN ケーブル 】
	光ファイバ	LAN ケーブル
帯域幅	10 ギガビット以上	ギガビット
将来性	デスクトップ向けに進化	CAT7
距離	10Gbps で 40km 程度	1000Mbps で 100m
ノイズ	耐性	EMI / RFI 干渉クロストークの影響を受けやすく、かつ電圧サージ
セキュリティ	不正アクセスはほとんど不可能
取扱い	軽量で細径 強い引き強度	重く、より太い直径 厳密な引き仕様

光ファイバの優位性

優れた帯域幅 — 光ファイバは、LAN ケーブルよりもはるかに大きな帯域幅を提供し、最大速度 10Gbps のパフォーマンスが証明されているので、ネットワークの速度と要件が増加しつつある中でもネットワーク設計者に将来の可能性を与えています。また、LAN ケーブルよりも忠実に多くの情報を伝送するため、電話ネットワークには光ファイバが使用され、多くの CATV 会社が光ファイバに移行しています。

低減衰で長距離 — 光ファイバ信号は光で形成されているため、伝送中の信号損失が非常に少なく、高速で長距離を伝送することができます。非シールドツイストペア LAN ケーブルには、100m の距離制限（ブースタなしの場合）がありますが、光ファイバの距離は、ケーブル、波長、ネットワークの形式にもよるものの、300m～40km に達します。（ファイバの距離は、一般的に m 単位で測定します）。光ファイバ信号は LAN 信号よりブースティングが少なくて済むため、ケーブルが良好に機能します。

光ファイバのネットワークもまた、建物全体に装置を配置しワイヤリングクローゼットを設置するかわりに、1 カ所にすべての電子機器やハードウェアをまとめて置くことができます。

セキュリティ — 信号を放出せず、不正アクセスが極めて困難な光ファイバケーブルを使えば、データは安全です。ケーブルが不正アクセスされていると光が漏れシステム全体に障害を引き起こすので、監視が非常に容易ですぐ気づくことができます。

耐性と信頼性 — 光ファイバは、非常に信頼性の高いデータ伝送を提供します。絶縁体であるガラスで作られているので電流が流れることがなく、電磁干渉や無線周波干渉（EMI / RFI）、クロストーク、インピーダンスの問題など、LAN ケーブルが影響を受けやすい多くの要因に対する高い耐性があります。産業用機材のすぐ脇に問題なく設置することができ、LAN ケーブルよりも温度変化の影響を受けにくく、水に沈めることもできます。

デザイン — 光ファイバは、軽量で薄く、LAN ケーブルよりも耐久性があります。一般的に考えられているのと違い、牽引に耐える仕様になっており、LAN ケーブルの最大 10 倍の耐久性があります。また小型サイズのため取扱いが容易で、ケーブルダクト内で非常に少ないスペースしかとりません。光ファイバは終端処理が LAN ケーブルよりも難しくはありますが、コネクタの進歩によって終端処理が容易になっています。加えて、LAN ケーブルよりもテストが簡単です。

移行 — メディアコンバータの急増と低コスト化が、LAN ケーブルから光ファイバへの移行を大変容易にしています。コンバータは、シームレスなリンクを実現し、既存のハードウェアの使用を可能にします。光ファイバは、計画的なアップグレードでネットワークに組み込むことができます。

標準 — 新たな TIA/EIA 標準は、光ファイバをデスクトップにより近づけます。2001 年に承認された TIA/EIA-785 は、ファイバ（100BASE-SX）上での、10Mbps のイーサネットから 100Mbps のファストイーサネットへのコスト効率の高い移行を提供します。規格に最近追加された条項により、トランシーバデザインにおける制限は排除されています。加えて、2002 年 6 月に、IEEE が 10 ギガビットイーサネット規格を承認しました。

コスト ― 光ファイバケーブル、コンポーネント、ハードウェアにかかるコストは、着実に低下しています。光ファイバの設置コストは、終端処理にスキルを要する分 LAN ケーブルよりも高いですが、長い目で見れば実際にはそれほど高価ではありません。通常、光ファイバは少ないコストで維持でき、ダウンタイムははるかに少なく、ネットワーク構築に必要なハードウェアも比較的少なくて済みます。さらに、高いネットワークパフォーマンスを得るための再配線は不要です。

マルチモードかシングルモードか？ また、2 芯か 1 芯か？

マルチモード ― マルチモード光ファイバケーブルは、光ファイバの中では最も一般的です。デスクトップに光ファイバを導入したり、既存のネットワークにセグメントを追加したり、警報システムなどの小規模な用途に用いたりする際には、マルチモードファイバを使用してください。50μ または 62.5μ の2つの異なるコア径があります。

シングルモード ― シングルモードは、長距離伝送に使用されます。電話通信事業者は、交換局間の接続のためシングルモードを使用しています。8.5μ のガラスコアです。

2 芯 ― 同時双方向のデータ転送には、2 芯マルチモードかシングルモードの光ファイバケーブルを使用してください。ワークステーション、ファイバスイッチとサーバ、ファイバモデム、同様のハードウェアには 2 芯のケーブルが必要です。2 芯はシングルモードでもマルチモードでも使用できます。

1 芯 ― 1 芯光ファイバケーブルは、たった 1 つのファイバリンクで構成されているため、一方向のデータ転送を必要とする用途に使用してください。例えば、モニタリングステーションにトラックの重さを送信するトラッキング スケールやオイルの流れに関するデータを中央の管理施設へ送信するオイルライン モニタです。1 芯ファイバは、シングルモードタイプでもマルチモードタイプでも使用できます。

50μ ケーブル vs 62.5μ ケーブル

光ファイバの光搬送部分にあたるコアの直径は、当然ながら 50μ ケーブルのほうが 62.5μ ケーブルより小さいですが、ガラスクラッドの径についていえば 62.5μ ケーブルも 50μ ケーブルも同じ 125μ です。50μ ケーブルは幹線配線、水平配線ができます。またこれらのケーブルは、特に新規建設、新規敷設における導入に適していて、LED かレーザ光源のいずれかを使用することができます。

50μ と 62.5μ のケーブルの間の大きな違いは、帯域幅です。50μ ケーブルは、特に 850nm で標準 62.5μ ケーブルの 3 倍の帯域幅を備えています。光源としてレーザがより頻繁に使用されるようになってきているため、850nm の波長がより重要になりつつあります。

その他の違いは、距離と速度です。50μ ケーブルは、850nm の波長で、リンクの距離がより長く、しかも速度はより速くなります。下記の表を参照してください。

【 50μ ファイバ vs 62.5μ ファイバ 】
ファイバタイプ	帯域幅（最小）	850nm で	1310nm で
50/125μm	500MHz/km	500m	500m
62.5/125μm	160MHz/km	220m	500m

フェルール：セラミック製フェルール？ 複合フェルール？

幹線配線ケーブルのような重要なネットワーク接続や、ワイヤリングクローゼットの中にあるような頻繁に変更する接続には、セラミック製フェルールを使用してください。セラミック製フェルールはより精密に成形されており、ファイバに密着し、低光学損失を実現します。

ネットワーク全体の動作にあまり重要でない接続や頻繁な変更が不要な接続には、複合フェルールを使用してください。セラミック製フェルールと同様、複合フェルールも低損失で高品質、長寿命を特徴とします。複合フェルールは精密に成形されたものではなく比較的損傷しやすいため、重要な接続には適していません。

光ファイバケーブルのテストと検査

LAN ケーブルの検査に慣れていると、光ファイバケーブルの検査の容易さに驚くことでしょう。光ファイバケーブルには、電気干渉に対する耐性があるので、いくつかの測定値の確認だけで済みます。

• 減衰（dB の損失）― デシベル/キロメートル（dB/km）で測定され、ファイバケーブルを移動するにつれ信号強度が減少します。通常、マルチモード光ファイバケーブルにおいて、減衰の問題は一般的です。
• リターンロス ― ケーブルの遠端から光源に戻ってくる反射光の量です。数値が低ければ低いほどよいとされます。例えば、測定値が -60dB の方が、-20dB よりも良好です。減衰と同じく、通常、リターンロスはマルチモードケーブルでより大きくなります。
• 屈折率分布 ― 光がどのようにファイバに送られるかを 850nm と 1300nm の波長で測定します。他の動作周波数と比較して、これら 2 つの範囲では、固有の電力損失が最も低くなっています。（注：これはマルチモードファイバのみに有効です。）
• 伝搬遅延 ― 信号が、伝送チャネルを介して、ある 1 つの地点から、別の地点に移動するまでに要する時間です。
• 光時間領域反射率（OTDR） － ケーブルに高周波パルスを送信し、ケーブルに沿ってその反射を調べることで、障害を検知することができます。OTDR 値には光信号が移動する距離が含まれているため、OTDR を使用して光ファイバケーブルの長さを決定することもできます。

現在の市場には多くの光ファイバテスタがあります。基本的なテスタでは、ケーブルの一端を光で照らして、もう一端に光源の強度に調整された受信機を置くことで、どのくらいの光が届くかを測定することができます。デシベル単位で損失を明らかにし、ロスバジェットとの比較を可能にします。測定された損失がロスバジェットで計算された数値よりも少ない場合、設置状態は良好です。

新しい光ファイバテスタは、広範な機能を有しています。850nm と 1300nm の信号を同時にテストすることができ、さらにはご使用のケーブルが特定の規格に準拠するかどうかを確認できます。

 

光ファイバ使用上の注意

敷設時に注意することで、光ファイバケーブルに特有の問題を回避できます。

• イントリンシック パワーロス ― 光信号がファイバコアを通って移動するため、必然的に信号は、吸収、反射、散乱により、ある程度の速度を失います。この問題は、接続が正しく良好な状態になっていることを確認することで、容易に管理できます。
• マイクロベンド ― 極端な折り曲げ、締めつけによる狭隘、ねじれによって引き起こされる、ファイバ内の微小な偏差です。強化ファイバやその他特別な製造技術のケーブルを使用することで、この問題は最小限に抑えられます。
• コネクタロス ― 2 つのファイバセグメントがずれているとき、コネクタロスが発生します。この問題は、接合不良や接合の工程でつけられた傷や汚れによって引き起こされます。
• カップリングロス ― コネクタロスと同様に、カップリングロスは信号パワーの低減をもたらします。コネクタ結合の際の終端処理が不十分な場合に起ります。

光ファイバケーブルを敷設する際は、常識に倣い、注意して行ってください。欠陥のないコンポーネントを使用し、汚れやほこりを最小限にしましょう。過度にケーブルを引っ張ったり、コーナー周りで強い折り曲げをしないでください。適切に敷設すると、光ファイバ設備は長年にわたり問題なく作動します。