光ファイバー ケーブルの信号損失、減衰、分散について

マルチモードおよびシングルモード光ファイバー ケーブルの信号損失

マルチモード光ファイバーは、直径が十分に大きいため、光線が内部で反射します(ファイバーの壁に当たって跳ね返る)。マルチモード光ファイバーのインターフェイスには、通常、光源として LED が使用されます。ただし、LED はコヒーレント光源ではありません。さまざまな波長の光をマルチモード光ファイバーに送り込むため、光はさまざまな角度で反射します。光はマルチモード光ファイバー内をジグザグに進み、信号分散の原因となります。

ファイバークラッディングは、屈折率の高いコア材料と密接に接触する低屈折率材料の層で構成されています。ファイバー コア内を進む光がファイバーのクラッドに入ると、高次モード損失(HOL)が発生します。これらの要因が相まって、マルチモード光ファイバーの伝送距離はシングルモード光ファイバーに比べて短くなります。

シングルモード光ファイバーは直径が非常に小さいため、光線は 1 つのレイヤーを通してのみ内部反射します。シングルモード光ファイバーのインターフェイスには、光源としてレーザーが使用されています。レーザーは単一波長の光を生成し、光はシングルモード光ファイバー内を直線状に進みます。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と比較して帯域幅が広く、信号の伝搬距離が長くなります。そのため、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高価になります。

に接続されたシングルモードおよびマルチモード光ファイバーケーブルのタイプの最大伝送距離とサポートされている波長範囲については、ジュニパーネットワークスハードウェア互換性ツールを参照してください。最大伝送距離を超えると、著しい信号損失が発生する可能性があり、伝送の信頼性が低下します。

光ファイバーケーブル内の減衰と分散

光データ リンクは、受信機に到達する変調された光が、正しく復調するのに十分な電力があれば、正しく機能します。 Attenuation は、送信中の光信号の強度の低下です。ケーブル、ケーブル スプライス、コネクターなどのパッシブ メディア コンポーネントは減衰の原因となります。光ファイバーは他のメディアよりも減衰が著しく低下しますが、それでもマルチモードおよびシングルモード両方の伝送で減衰が発生します。効率的な光データ リンクは、減衰を克服するのに十分な光を伝送する必要があります。

Dispersion は、時間の経過に伴う信号の拡散です。次の 2 種類の分散は、光データ リンクを介した信号伝送に影響を与える可能性があります。

• 光線の速度の違いによって引き起こされる色分散

• ファイバー内の伝搬モードの違いによって引き起こされるモード分散

マルチモード伝送の場合、通常、モード分散によって最大ビット レートとリンク長が制限されます。色分散や減衰は要因ではありません。シングルモード伝送の場合、モード分散は要因となりません。ただし、ビット レートが高くなり、距離が長くなると、色分散によって最大リンク長が制限されます。

効率的な光データ リンクを実現するには、受信機が仕様通りに動作するために必要な最小電力を超えるのに十分な光が必要です。さらに、総分散は、Telcordia Technologies ドキュメント GR-253-CORE(Section 4.3)および ITU(International Telecommunications Union)ドキュメント G.957 がリンクのタイプに指定している制限内でなければなりません。

色分散が許容限度に達した場合、その影響はパワー バジェット内のパワー ペナルティーと見なすことができます。光パワー バジェットでは、コンポーネント減衰、パワー ペナルティー(分散によるペナルティーを含む)、予期しない電力損失に対する安全マージンの合計を考慮する必要があります。