光ファイバケーブル

光ファイバケーブル 高速データ伝送

光ファイバケーブル(FO)経由のデータ伝送には多くのメリットがあります。数キロメートルの距離にわたり最大40 Gbpsの高いデータ伝送速度が可能で、隣接するケーブルに悪影響を与えず、同時に電磁干渉に耐性を持ちます。さまざまなファイバタイプ(POF、PCF、GOF)とファイバカテゴリOM1~OM5およびOS2により、ケーブル配線コンセプトを特定の要件に合わせて調整することができます。

特長

  • 光ファイバケーブルやラインは、銅線ケーブルに比べて最大90%細い 
  • メタルフリー伝送により、シールドコンセプト不要
  • パッシブケーブル配線で材料使用を削減
  • 広い伝送帯域幅を持つ同一の光ファイバケーブルを経由して、複数の信号を異なる波長で伝送
光データ伝送の原理

光データ伝送の原理

FO伝送の原理

光ファイバ(FO)ケーブルは、長距離にわたって光の形でデータを伝送します。そのためには、送信器の電気信号が光信号に変換され、プラスチックまたはグラスファイバを経由して受信器に送信されます。そこでは伝送された光信号が電気信号に戻され、評価および処理されます。

ケーブルと回線は銅線ケーブルより最大90%軽くて細く、なおかつ、より長距離の伝送距離と最大40 Gbps以上の高いデータ伝送速度が可能です。同時に、ケーブルはメタルフリー伝送方式のため、EMIやESDの影響を全く受けないので、精巧なシールドコンセプトは不要です。

パッシブケーブル配線に使用される材料と関連するコストは、通常銅線ケーブル配線より低いです。高い信号密度で伝送帯域幅が大きいため、同じ光ファイバケーブルを経由して、複数の信号を異なる波長で伝送することも可能です(多重化)。

データセンターにおけるデータ伝送

光ファイバケーブル配線により、データセンターにおけるデータ伝送を最適化することができます。

使用中の光ファイバケーブル

短距離、中距離、長距離のいずれでも、100 Mbps未満や最大40 Gbpsの速度でも、バス内やイーサネット構造でも、産業および準産業オートメーションにおけるほぼすべての要件を満たすデータ伝送向けの適切な光ファイバケーブルがあります。風力発電所などの過酷な条件下で使用される場合でも、光ファイバケーブルはタスクを確実に遂行します。

そのため、自動車エンジニアリングや産業用ケーブル配線からデータセンターのローカルエリアネットワーク(LAN)やワイドエリアネットワークまで、幅広いアプリケーションに使用することができます。ケーブル配線で重要なのは、適切なタイプのファイバとファイバカテゴリを選択することです。

あらゆるアプリケーションに適したファイバ それぞれのファイバタイプには、独自で固有のアプリケーションがあります。ファイバの外径が小さいほど、組立て中のファイバ動作は繊細になります。ファイバコアの直径が小さいほど、より高いデータ伝送速度とより長い距離を達成することができます。詳細はターコイズの部分をクリックしてください。

インタラクティブイメージマップ:光ファイバケーブルのファイバコアとクラッドの直径
最長70 mの短距離伝送用POF、最大データ伝送速度は100 Mbps
POF(ポリマー光ファイバ)の場合、コアとクラッドは両方ともプラスティック製です。代表的なコア径は980 µmで、代表的なクラッド径は1,000 µmです。最大70 mまでの短距離伝送経路と、最大100 Mbpsまでのデータ伝送速度では、自動車エンジニアリングや産業用ケーブル配線においてアクティブなコンポーネントに応じてPOFケーブルが使用されます。ファイバの堅牢性とサイズにより、フィールドでの組立てが簡単になります。このファイバタイプでは減衰値と分散値が高いため、高いデータ伝送速度や長距離には適していません。
最長70 mの短距離伝送用POF、最大データ伝送速度は100 Mbps
最長500 mの中距離伝送用PCF、最大データ伝送速度は1 Gbps
PCF(ポリマークラッドファイバ)はプラスチックで覆われたガラス製光ファイバです。このケーブルはPCS(ポリマークラッドシリカ)、HCS(硬質クラッドシリカ)、HPCF(硬質ポリマークラッドファイバ)など、さまざまな名称で知られ、堅牢で組立てが簡単です。代表的なコア径が200 µm、クラッド径が230 µmのPCFファイバは、最長300 mの中距離でデータ伝送速度が≤100 Mbpsの産業用ケーブル配線によく使用されます。その他のアプリケーション分野には、自動車、センサ、医療テクノロジなどがあります。
最長500 mの中距離伝送用PCF、最大データ伝送速度は1 Gbps
10 Gbpsで最長550 mの長距離伝送距離用のGOFマルチモード
GOFマルチモード(ガラス光ファイバ)の場合、グラスファイバはコアが石英ガラス製で、周囲を反射ガラスが覆っています。マルチモードケーブルはコア径が50 µmまたは62.5 µmです。径が大きいほど、ファイバの開始点でカップリングされる光のエネルギーを大きくすることができます。しかしファイバの長さに沿った減衰が大きくなります。そのため、マルチモードファイバは主にローカルエリアネットワーク(LAN)やデータセンターで使用され、最長550 mの伝送距離で10 Gbpsに対応します。
10 Gbpsで最長550 mの長距離伝送距離用のGOFマルチモード
最長50 kmの長距離伝送用GOF、最大データ伝送速度は40 Gbps
GOF(ガラス光ファイバ)シングルモードファイバは、コア径がはるかに小さく、約8 µmです。シングルモードファイバでは、コア径とモードフィールド径とを区別します。モードフィールド径は波長によって異なります。波長が長いほどモードフィールド径が大きくなります。ファイバ内を伝送できるのは1つの光モードのみなので、大量の信号光をファイバに供給して伝送することができます。伝送範囲におけるファイバの減衰係数は非常に低いです。減衰値と分散値が低いことは、最長50 kmの距離と40 Gbpsなどのデータ伝送速度に、シングルモードファイバを使用するための理想的な条件です。
最長50 kmの長距離伝送用GOF、最大データ伝送速度は40 Gbps

ISO/IEC 11801に準拠して、マルチモードファイバではファイバカテゴリOM1、OM2、OM3、OM4が、シングルモードファイバではOS1とOS2が、国際的に確立されています。これは、ファイバの伝送帯域幅と減衰値を示しています。伝送帯域の増加に伴い、将来的には最大400 Gbpsまでの伝送速度に対応したOM5などのカテゴリも増えてきています。

光ファイバケーブルにおける損失

減衰とは、信号光が送信器から受信器に輸送されるに連れて生じる、光の強度の損失です。目標は、信号光を受信器にできるだけ少ない減衰で届けることです。特定の場所で発生する減衰と、長さに対する減衰(減衰係数)は異なります。光ファイバケーブルの減衰係数は、1 kmの距離に対するものです。

光ファイバケーブルにおける減衰
光ファイバケーブルにおける減衰
光ファイバケーブルにおける減衰
光ファイバケーブルにおける減衰

挿入損失と結合損失は、送信器により光がファイバに供給されるときや、経路上や受信器でのプラグインおよびスプライス結合によって生じることがあります。このタイプの損失の原因はさまざまです。よくある原因の1つは、コネクタ表面の汚染です。

1つのリンクにコア径の異なるものを結合する場合も損失につながります。融着接続によるスプライス結合は減衰が非常に低く、0.1 dB未満です。縦方向、横方向、およびファイバ端の角度のずれも、減衰につながることがあります。表面の傷やひびは減衰を増加させるだけではなく、反対側の結合表面を損傷することもあります。組立て中のグラスファイバ外側からのくぼみなどの組立てエラーも、減衰につながったり、後で破断を生じることもあります。

光ファイバケーブルにおける減衰

最小曲げ半径は光ファイバケーブルのデータシートに記載されています。それより低い値では損失が生じ、それにつれて減衰が増加します。一部の光がコアから抜け出します。数年前、マルチモードおよびシングルモードの光ファイバケーブル向けに、非常に小さい角度に曲げられるGOFファイバが開発されました。曲げの影響を受けにくいファイバでは、10 mm未満の曲げ半径を達成することができます。ファイバは対応する国際規格シリーズIEC60793-xおよびITU-Txで指定されています。特長は、建物、住宅、産業環境における劣悪な設置条件でも配線できることです。

光ファイバケーブルにおける減衰

光ファイバケーブルの製造に使用される材料と、製造プロセス自体によって、減衰が生じることがあります。原因は材料固有のものや、汚染の結果などがあります。グラスファイバは、特定の波長範囲に最適化するように製造されます。その波長範囲では、減衰はできるだけ低くなります。この波長に適用される減衰係数は、適宜データシートに記載されています。光ファイバケーブルは、この範囲内で使用してください。

光ファイバケーブルにおける分散

送信器から受信器への伝送中の信号歪み

分散の効果

分散によっても、光ファイバケーブルのデータ伝送速度と伝送帯域幅が制限されます。分散は信号が歪むときに生じます。送信器から受信器への伝送中、信号は振幅が減少します。エッジは低下し続けます。2つの信号が連続して送信されると、受信器はそれが1つの信号なのか2つの信号なのか区別できなくなります。

これが伝送エラーにつながります。伝送帯域幅が高く、リンク長が長いほど、低分散を重視することが重要になります。特に長距離のシングルモードでは、信頼性が高くエラーのない伝送品質を実現するための重要な要素となります。

フエニックス・コンタクトの光ファイバ製品ラインアップ

FOケーブル配線向けの包括的な製品ラインアップ

光ファイバベースのデータケーブル配線用製品

フエニックス・コンタクトは、光ファイバケーブル配線と光ファイバ通信用コネクタ向けの幅広い製品ラインアップを提供しています。 包括的なケーブルと対応する接続方式の選択に加えて、機器接続、パッチパネル、カップリングおよびDINレール用ディストリビュータで、製品ラインアップを網羅します。

• 最大伝送速度40 Gbps
• IP20、IP65/IP67、IP68のソリューション
• あらゆる種類の一般的な光ファイバに対応
• 一般的なインターフェースに対応
• EMIおよびESDの影響に対する強力な保護

これらの産業に最適

光ファイバにより、次の分野で多数のアプリケーションが可能になります。

現代的な接続テクノロジは、スマートビルオートメーションの基盤

ビルディングオートメーションにおけるインテリジェントな機器接続

スマートビルディングは機器接続も変革:アプリケーションは分散してネットワーク化されています。ビルディングオートメーションを成功させるためには、標準化され同時に拡張可能な機器接続が必要です。

アプリケーションに接続テクノロジを選択している機器メーカー

機器メーカー

接続ソリューションはますます小さく堅牢になっています。産業とインフラ向けのフエニックス・コンタクトの最新の接続テクノロジにより、機器メーカーはアプリケーションの設計と開発の際に高い自由度を得ます。

通信用コネクタのEペーパー
通信用コネクタ内のFO製品ラインアップ
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