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イントロダクション

Fior Marketsのレポートによれば、グローバルな光ファイバー市場は、2018年から2025年までの予測期間中にCAGR 11.7％で、2025年までに89億ドルに成長すると予想されています。これは私たちのビジネスと個人生活の両方において、セキュアで帯域幅の大きい、高速で高データレートのアプリケーションに向かっている需要によるものです。

 

基本：フォトンと電子
銅線ベースの伝送とは異なり、伝送はケーブルを通る電気信号に完全に依存しない光ファイバー伝送は、光の形式で信号を伝えます。エクステンダを実装する光ファイバーコミュニケーションネットワークでは、データは電気信号の形式で入力されると、それらは光源（たとえばレーザー）を介して光信号に変換されます。光源の振幅、周波数、位相は、最も効率的な伝送のために変動を起こさず安定していなければなりません。光源からの光ビームは光ファイバーケーブルを介してデータの行き先に移動し、そこでデータはリモート受信ユニットによって電気信号に再変換されます。

光ファイバーケーブルと伝送の種類の詳細は後ほど説明します。まず、銅製のケーブルに対する光ファイバーケーブルの利点をいくつか見てみましょう。

光伝送の主な利点

光ファイバーは、銅線ベースの伝送に比べて4つの主要な利点を持っています:

• 大きな帯域幅
• より長い距離、より高速な速度
• 高い耐久性
• より高いセキュリティ

 

大きな帯域幅
光ファイバーケーブルは、同じ直径の銅ケーブルよりもはるかに多くのデータを運ぶことができるため、信号伝送のために重要な帯域幅を提供します。帯域幅-距離積（BDP）は、この点での能力を比較するために使用され、より高いBDPを持つメディアは同じデータの帯域幅を送信する際により長い伝送距離を持ちます。 BDPが高いほど、非圧縮のビデオの品質を提供しながらも、より遠くに送信できます。たとえば、マルチファイバーの標準BDPは500 MHz/kmで、これは500メートルのマルチファイバーケーブルが1 GHzを伝送できることを意味します。

以下の図からもわかるように、さまざまな媒体を介して同じ帯域幅の信号の伝送を示すグラフでは、単一モードファイバーのBDPはマルチファイバーのそれよりもはるかに高く、マルチファイバーよりもツイストペア銅ケーブルが高いこと、加えて標準のHDMIケーブルよりも高いことが示されています。

より長い距離、より高速な速度
フォトン対電子の観点から、光ファイバーケーブル内の光は光速の約2/3の速度で移動し、銅ケーブル内の電子はその速度のほんの1％しか達しない。この莫大な速度の利点は、潜在的な距離に極端な効果をもたらします。銅ケーブルは主に100メートルの標準距離に制限されていますが、光ファイバーケーブルは直径が小さいままで非常に長い距離にわたる大帯域幅コンテンツを伸ばすことができます。たとえば、マルチファイバーは4K HDMI信号に対してこの距離を3倍にでき、ケーブルの種類、波長に依存して、シングルモードファイバーは同じ信号を最大10 kmまで拡張できます。

高い耐久性
銅ベースの伝送方法とは異なり、光ファイバーケーブルには金属部品が含まれていません。その結果、電磁干渉（EMI）や無線周波数干渉（RFI）に対して免疫があるため影響を受けません。さらに、光ファイバーケーブルは銅ケーブルと異なり温度や湿度の変化に対しても免疫があり、銅ケーブルでの伝送を妨げる可能性がある場所への設置に向いています。

セキュリティ
光ファイバーケーブルは電気信号を伝送しないため、送信されているデータ信号をリモートで検出することは不可能であり、物理的なアクセスの試みは監視によって検出されるでしょう。このセキュリティは、政府や銀行などの産業において光ファイバーを伝送方法の選択肢としています。安全性の観点から、光ファイバーケーブルは化学工場や油田など静電気等による事故リスクもケア出来ます。

 

光ファイバーのデメリット
追加のコストの他に、光ファイバーにはいくつか欠点があります。光ファイバーはガラス製であり、銅線よりも壊れやすいため、注意して取り扱う必要があります。また、銅ケーブルとは異なり、便利にスパイスできないため、取り付けがより難しいです。また、データ通信は完全に光学領域にないため、電気から光学への繰り返し変換が必要です。距離が増加すると、データ信号を運ぶ光の一部が拡散します。これに対抗できる2つの特定の波長（1310 nmと1550 nm）があり、これにより減衰が低下し、距離と共にコストが増加します。

光ファイバー伝送技術

光ファイバーケーブルはガラス糸を介して光のパルスを使用して信号を伝送します。ATENはこのような光ファイバーネットワーク向けに、Pro AVとKVMモデルを含むさまざまな光ファイバーエクステンダーソリューションを提供しています。

光ファイバーケーブル構造
光ファイバーケーブルは、光信号が移動する中心の高屈折率のコアを含む1本以上のガラス糸から成ります。コアの外側にはクラッドがあり、これにより光の経路が外向きではなく前進します。最後に、ケーブルには変動する厚さのバッファコーティングと識別を支援する着色のジャケットがあります。

 

マルチモードとシングルモードファイバー
主要な光ファイバーケーブルはシングルモードとマルチモードの2つのタイプがあります。シングルモードケーブルは、コアが小さく、高い波長で動作するため、マルチモードケーブルよりもはるかに長い距離と高速をサポートし、より焦点が絞られた光信号を持っています。シングルモードコアは8-9マイクロンで、マルチの50 / 62.5マイクロンと比較しています。シングルモードは1310 nm / 1550nmを使用し、マルチは650-850 nmを使用します。ATEN VE883 光ファイバーHDMIエクステンダーはマルチモードケーブルを使用して4K信号を最大300 mまで伸ばし、CE690 USB DVI 光ファイバーKVMエクステンダー はシングルモードを使用してAVおよびRS-232/USB信号を最大20 kmまで拡張します。

ケーブルの分類
コア直径が50マイクロンおよび62.5マイクロンのマルチモードケーブルは、それぞれOM2/3/4およびOM1として分類されます。OM1およびOM2は一般的にLED光源を使用し、オレンジ色のジャケットを持っています。一方、OM3およびOM4は通常850 nmのVCSELを使用し、アクア色のジャケットを持っています。シングルモードケーブルは、光ファイバー仕様に主に関する違いに応じてOS1およびOS2として分類されます。また、光ファイバーケーブルのジャケットの色も、ハイブリッドタイプや内部または外部用に応じて異なります。

光源 / レーザータイプ
光ファイバー伝送には、LEDとレーザーの両方を使用できます。光源として、シングルモードケーブルは高波長レーザーを使用して光を生成し、マルチモードケーブルは低波長レーザーおよびLEDを使用します。ただし、すべての波長は可視範囲のすぐ上にある赤外線バンドの近くにあります。マルチモード通信リンクでは主に850 nmの垂直共振表面発光レーザー（VCSEL）が使用され、最大500 mまでの通信リンクをサポートします。伝送距離が通常20 km未満、レートが通常1.25G未満で、シングルモード波長の1310 nmおよび1550 nmで動作する場合、ファブリペロレーザー（FP）が使用され、分散フィードバックレーザー（DFB）は高速長距離伝送の場合に使用されます（最大40 km）。ATEN VE883 光ファイバーHDMIエクステンダー K2モデルは、DFB 1310 nmレーザーを使用するシングルモードファイバーケーブルを介して最大10 kmまで4K HDMI信号を送信できます（VE883 K1モデルはVCSEL 850 nmレーザーファイバーケーブルに対応しています）。

デュプレックスとBiDiトランシーバ
Small form-factor pluggables（SFPs）は、ネットワークデバイスのマザーボード（スイッチ、ルータ、メディアコンバータ、類似のデバイス）と光ファイバーまたは銅のネットワーキングケーブルを接続するためのコンパクトでホットプラグトランシーバです。ATEN VE882 HDMI Optical ExtenderはBiDiトランシーバを使用し、VE883 4K HDMI Optical ExtenderはDuplex SFP++を使用しています。

 

 

ATENの光ファイバー製品に関する詳細情報は、以下よりご参照ください。

プロAV光エクステンダー: https://www.aten.com/jp/ja/products/ビデオ製品/ビデオエクステンダー/?f3961[]=5

すべてのファイバー製品: https://www.aten.com/jp/ja/search/?q=fiber