ネットワークの急速な発展の過程で、光ファイバーは、伝送速度が速く、伝送容量が大きいなどの利点により、光ファイバー通信の分野で広く使用されています。光伝送モードの違いに応じて、光ファイバはシングルモードファイバとマルチモードファイバに分けられます。これら 2 種類のファイバーの幾何学的特性と伝送特性には大きな違いがあるため、実際の用途でも大きな違いがあります。次に、この記事では、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使用法について詳しく説明し、シングルモード ファイバーの正しい選択と使用方法を説明します。

1、 シングルモードファイバとマルチモードファイバの基本的な構造の違い

光ファイバーは一般に、外側シース、クラッド、ファイバーコア、および光源構造で構成されます。次の本文に示すように、シングルモード ファイバとマルチモード ファイバには、外側シース、コア直径、光源に関して次のような違いがあります。

外装シースの色違い

光ファイバーの外側シースの色により、シングルモード ファイバーとマルチモード ファイバーをすぐに区別できます。 TIA-598C 標準定義によれば、OS1/OS2 シングルモード ファイバの外側シース色は黄色ですが、マルチモード ファイバの外側シース色はオレンジまたはウォーター グリーンです。このうち、OM1/OM2 マルチモード ファイバはオレンジ色の外側シースを使用し、OM3/OM4 マルチモード ファイバはウォーター グリーンの外側シースを使用し、OM5 マルチモード ファイバは緑色の外側シースを使用します。

図 1: シングルモード ファイバとマルチモード ファイバの外側シースの色の比較

ファイバコア径の違い

シングルモード ファイバとマルチモード ファイバではコア直径に大きな違いがあります。

シングルモードファイバ（SMF）のコア径は一般的に9μmです。コアが狭いため、1310nm、1550nm、および WDM 波長の 1 つのモードの光のみを送信できます。その結果、シングルモード ファイバは分散が小さく、帯域幅が広くなります。一方、マルチモード ファイバ（MMF）はコア直径が 50/62.5 μm でコア幅が異なります。特定の動作波長 (850nm または 1310nm の波長) で複数の光モードを送信できます。ただし、マルチモード ファイバでは数百のモードが伝送されるため、各モードの伝送定数とグループ レートが異なり、その結果、マルチモード ファイバでは帯域幅が狭く、分散が大きく、損失が大きくなります。

図 2: シングルモード ファイバとマルチモード ファイバのコア直径の比較

注: シングル モードとマルチ モードを区別せずに、ほとんどの光ファイバの標準クラッド直径は 125 μ m、標準の外側保護層直径は 245 μ m です。

光源の違い

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異なる光源を使用します。シングルモードファイバーは通常レーザー光源を使用しますが、マルチモードファイバーは通常 LED 光源を使用します。

図 3: シングルモード ファイバーとマルチモード ファイバーで使用される光源の比較

2、 シングルモードファイバとマルチモードファイバの伝送距離の違い

周知のように、シングルモード光ファイバは長距離伝送に一般に使用され、マルチモード光ファイバは一般に短距離伝送に使用される。ただし、以下の表に示すように、シングルモードおよびマルチモードの光ファイバ アプリケーションのタイプが異なると、イーサネットでの伝送距離も速度も異なります。

表1：シングルモードファイバとマルチモードファイバの伝送距離の比較

表から、1G および 10G の速度では、シングルモード ファイバーの伝送距離がマルチモード ファイバーよりもはるかに長いことがわかります。では、なぜすべてのデータセンターがシングルモード ファイバーを使用しないのでしょうか?データセンターの建設は主に短距離伝送に焦点を当てているためです。短距離伝送アプリケーションでは、マルチモード ファイバーのパフォーマンスはシングルモード ファイバーのパフォーマンスと同じですが、コストは低くなります。さらに、OM3/OM4 マルチモード ファイバーはより高速な速度をサポートできます。今日の高速ネットワーク時代では、マルチモード ファイバーの需要も過小評価すべきではありません。

3、 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コストの違い

シングルモード ファイバーのコストは、主に機器のハードウェア、光源、および材料コストの違いにより、マルチモード ファイバーのコストよりも高くなります。

同様に、マルチモード光ファイバ システムの構築コストは、シングルモード光ファイバ システムの構築コストよりも低くなります。 HXファイバーソリューションを例に挙げると、マルチモード伝送システム（マルチモード光モジュールとファイバージャンパーの組み合わせ）のコストは3300元から5300元の範囲ですが、シングルモード伝送システム（シングルモード光モジュールとジャンパーの組み合わせ）のコストは通常​​6700元を超え、両者の価格差は1000元以上です。

4、 シングルモードファイバとマルチモードファイバに関するよくあるQ&A

① シングルモードファイバとマルチモードファイバを混在して使用できますか？

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伝送モードが異なるため、2つのファイバーを直接接続することはできません。そうしないと、リンク損失や回線ジッターが発生しやすくなります。ただし、シングル モードからマルチ モードへの変換ジャンパ (つまり、モード調整ジャンパ) などの変換デバイスを使用して、シングル モードとマルチ モードのリンクを接続できます。

② マルチモード光モジュールはシングルモードファイバでも使用できますか?

マルチモード光モジュールはシングルモード光ファイバでは使用できないため、重大な損失が発生するだけでなく、通信が妨げられる可能性があります。シングルモード光ファイバの直径は小さく、マルチモード光モジュールの発散角は大きいため、伝送距離が遠くなるほど信号の減衰は大きくなります。信号が伝送距離に到達する前にすでに減衰している可能性があります。

③ シングルモード光モジュールをマルチモードファイバで使用できますか?

シングルモード光モジュールはマルチモード ファイバで使用できますが、ファイバ タイプを変換するにはファイバ トランシーバを使用する必要があります。たとえば、次の図に示すように、ファイバ トランシーバを使用すると、1000BASE-LX シングルモード光モジュールはマルチモード ファイバ上で動作できます。光ファイバ トランシーバは、シングルモード光モジュールとマルチモード光モジュール間の接続問題を解決するために使用することもできます。

④ 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どちらを選択すればよいですか?

シングルモード ファイバーとマルチモード ファイバーを選択するときは、実際の伝送距離とネットワークのコストを考慮する必要があります。伝送距離が 550 メートルを超えない場合は、マルチモード光ファイバーで十分です。伝送距離が数千メートル以上になる場合には、シングルモード光ファイバが最適です。

エピローグ

上記の比較からわかるように、シングルモード ファイバとマルチモード ファイバの応用分野は異なります。このうち、シングルモード光ファイバーは主に首都圏ネットワークやPONで使用され、マルチモード光ファイバーは主に企業ネットワークやデータセンターで使用されます。実際の配線ニーズに基づいて選択する必要があります。