シングルモードとマルチモードは、ファイバ内での光の伝搬モードを指し、光伝送装置が伝送できる映像チャネル数や、1芯か2芯かを表すものではありません。機種選定では、サービスインターフェース、機器の光ポート、ファイバの種類、伝送速度、実際の損失を併せて確認する必要があります。マルチモードでも高速・短距離リンクを構成でき、シングルモードにしても、もともと低速のサービスが自動的に高速になるわけではありません。「マルチモードは必ず低速、シングルモードは必ず高価」という考え方を購入基準にはできません。
1．まず、混同しやすい3つの用語を区別する
1台の機器が、シングルモード対応、1芯双方向、マルチサービス光伝送装置という3つの条件を同時に満たすことは可能です。シングルモードはファイバのコア内を光がどのように伝搬するか、1芯は物理的なファイバを何芯使用するか、マルチサービスは映像、シリアルポート、電話など、どのインターフェースを伝送するかを示します。この3つは異なる観点を表しており、「シングルモードは1チャネルしか伝送できず、マルチモードは複数チャネルを伝送できる」という対応関係はありません。要件一覧には各項目を個別に記載する必要があり、単に「マルチモード光伝送装置を購入する」とだけ記載してはいけません。
また、光信号は画像そのものがファイバのコア内を移動しているわけではありません。送信回路はサービスに応じてサンプリング、符号化、または多重化を行い、発光素子を駆動します。受信側は光パワーの変化を電気信号に戻し、対応するインターフェースを復元します。シングルモードとマルチモードが影響するのは、その間の光伝搬条件です。入力側がCVBS映像、E1、Ethernetのいずれであるかは、あくまで個々の製品によって決まります。
2．複数の伝搬モードによってパルス幅が広がる理由
光ファイバはコアとクラッドで構成されます。モードは、まず伝搬条件を満たす異なる電磁界分布として理解できます。図中の異なる経路は、理解を助けるための簡略図にすぎません。マルチモードファイバのコアでは複数のモードが伝搬でき、それぞれが異なる時刻に受信端へ到達することがあります。ある瞬間に送信した幅の狭いパルスが、リンクを通過した後に時間方向に広がる場合があります。これがモード分散を直感的に表したものです。
シンボル間隔が比較的広い場合、受信側は隣接するシンボルを識別できることがあります。しかし、伝送速度が高くなる、または距離が長くなると、広がったパルス同士が干渉しやすくなります。光パワーの強さを測定するだけでなく、波形とタイミングがインターフェース要件を満たすかも確認する必要があります。具体的な制限は、ファイバ等級、励振条件、波長、機器の規格に関係します。すべてのマルチモード機器に共通して適用できる距離の値はありません。
3．シングルモードが多くの長距離構成に適している理由
指定された波長と動作条件では、シングルモードファイバは主に基本モードの伝搬を支持し、複数モード間の到達時間差を回避します。ただし、波長分散、損失、曲げ、接続品質による制限は残る場合があります。「シングルモードなら無限の距離を伝送できる」というのは誤りです。機器の送信パワー、受信能力、対応する伝送フォーマットにも限界があります。送信パワーを上げても、あらゆる問題を無制限に補えるわけではありません。
コア径を比較する際は、ファイバのコアとファイバ全体を区別してください。一般的なマルチモードのコア径には50または62.5マイクロメートルがあり、一般的なシングルモードのコア径は数マイクロメートルから10マイクロメートル程度です。これらは分類上の説明であり、現場のファイバのコアを目視で判定するためのものではありません。実際の確認では、ケーブルの表示、竣工図書、試験記録を調べる必要があり、パッチコードの外被の色だけに頼ってはいけません。
4．既設ファイバを確認してから、光ポートの仕様を確認する
建物内に既設のマルチモードケーブルがある場合は、まず等級、長さ、コネクタ、端面の状態を確認し、その後、対象機器がそのファイバと対象サービスの伝送速度に明確に対応しているかを確認してください。シングルモード機器をマルチモードのパッチコードに接続し、短距離で光が通ったというだけでリンク全体に互換性があると判断してはいけません。一部の規格には特定のモード調整条件や混在条件がありますが、明確な規格および機種上の根拠が必要です。特殊な構成を、自由な混在が認められる根拠として扱ってはいけません。
工場間リンクを新設する場合は、距離、マージン、将来の拡張、保守用在庫、配線費用を総合的に評価してください。両方の構成がサービス要件を満たす場合は、機器1台の販売価格だけでなく、プロジェクト全体の費用を比較してください。光ポートの選択仕様、対向機器の交換、試験機器、障害保守にも費用が発生します。「シングルモードは常に高く、マルチモードは常に安い」という従来の結論を使い続けることはできません。
5．光パワーバジェットは独立した確認項目
リンクバジェットは、送信端と受信端の間で許容される損失の余裕を表します。計算には、ファイバの減衰、コネクタ、接続点、光分岐器または波長分割装置、保守マージンをすべて含める必要があります。受光パワーにはdBm、損失にはdBを使用し、両者を混同してはいけません。受信器には受信感度の下限があり、さらに過負荷の上限がある場合もあります。高出力の長距離用機器を短距離で接続する場合も、受光範囲を確認する必要があります。
光パワーの確認に合格しても、サービスが正常であることを直接証明できるわけではありません。受信側に光が届いていても、正しいデータを復元できない場合があります。原因には、フォーマットの非互換、伝送速度の不一致、波形の劣化、サービス設定の誤りなどがあります。参考資料として、 Ciscoのファイバ伝搬と分散に関する資料 で仕組みを理解したうえで、使用する機種の文書に従って受入検査を実施してください。他メーカーのしきい値をそのまま流用してはいけません。
6．再現可能な試験で選定を仕上げる
まず、仕様が適合する正常性確認済みの短距離リンクで実際のサービスを試験し、入力、出力、エラー数、機器のバージョンを記録してから、本設ケーブルに接続してください。異常が発生した場合は、一度に1つの要因だけを変更し、サービスインターフェースの不具合と光リンクの問題を切り分けてください。全チャネル、双方向、連続動作を検証してください。1回の電源投入と1つの表示灯だけで、引き渡し可否を判断してはいけません。
Feichang Technologyの4チャネル一体型多重映像光伝送装置は、サービス構成に応じて選定する製品の一例です。この種の機器を選ぶ際は、まず映像と付加サービスの組み合わせを決め、その後、シングルモードまたはマルチモードの光ポートの選択仕様、組み合わせる対向機器、光バジェットをメーカーに確認してください。ある仕様の伝送距離や波長を、すべての光伝送装置に一般化してはいけません。専用工具で端面を清掃し、事前に点検してください。また、光ポートを直接のぞき込んではいけません。稼働中のリンクでファイバを取り外して測定する場合は、保守時間帯に実施するよう計画してください。
文書に関する注記：画像は一般的な原理の説明図であり、特定製品の分解図、実測結果、認証を示すものではありません。仕様は実際の機種、ファームウェア、エンジニアリング試験に基づきます。
中国語の技術記事から翻訳。原文初公開：2024-02-29。原文最終改訂：2026-10-13T17:09:56+08:00。 中国語の原文を読む
