850nm vs 1310nm vs 1550nm: 適切な光波長を選択する方法

適切な波長を選択するには、次の 3 つの質問が必要になります。信号はどのくらいの距離まで到達する必要があるか?すでに地面にある繊維は何ですか?また、後で DWDM を使用して拡張する余地が必要ですか?

ほとんどの企業の導入では、850nm が短いマルチモード リンクの場合の最も低コストのオプションです。-、多くのキャンパスやメトロ リンクの場合は 1310nm が標準のシングルモードの選択肢です。また、距離が長くなったり、リンクの予算が厳しくなったり、DWDM が計画されている場合には、1550nm の方が適切になります。-これを誤解すると、必要のないリーチに過剰な料金を支払ったり、リンクが維持されない場合のトラブルシューティングを行ったりすることになります。

 

 

なぜこれら 3 つの波長なのか?

シリカ グラス ファイバーはすべての波長を均等に伝送するわけではありません。 850nm、1310nm、1550nm 帯域は、信号の減衰が実用的なレベルまで低下する低損失伝送ウィンドウ内にあります。{4}それぞれが光技術の異なる段階で登場しました。850nm は費用対効果の高い VCSEL で最初に登場し、標準シングルモード ファイバでほぼゼロの波長分散がこの時点で発見された 1310nm、{9}{10}}光増幅器が電気変換なしで信号を増幅できるようになると、長距離ネットワークで主流になりました。-

 

 

本当の違いは何ですか?

基本的なトレードオフは、コストとリーチです。

850nmマルチモードファイバーおよびVCSELレーザーとペアになります。減衰はシングルモード波長と比較して約 2.5 dB/km - 高くなりますが、リンクが 400 メートル未満の場合は関係ありません。- VCSEL は大量に製造されるため、850nm モジュールが断然安価なオプションになります。距離の制限はモード分散に起因します。マルチモード ファイバーは、わずかに異なる時間に受信機に到着する複数の光パスをサポートします。 OM4 ファイバー経由の 10 Gbps では、約 400 メートルの距離が得られます。高速になると、その距離は縮まります。

 

1310nm9 µm コアのシングルモード ファイバーで動作します。-減衰は ITU-T G.652 に従って約 0.35 dB/km に低下し、この波長では波長分散がほぼなくなります。この組み合わせにより、1310nm は、{8}キロメートル未満の建物相互接続から 40 キロメートルの地下鉄アクセス リンクに至るまで、幅広いシングルモード アプリケーションに適しています。-

 

1550nm約 0.20 dB/km という最低のファイバー減衰を実現します。 100 km の距離 - で 1310nm と比較した場合の 0.15 dB/km の利点により、リンク バジェットが 15 dB 節約されます。さらに重要なのは、1550nm は EDFA による光増幅をサポートしており、C- 帯域の中心に位置しています。DWDM システム。長距離増幅リンクまたは DWDM- 指向のリンクの場合、通常は 1550nm が現実的な選択です。

 

1550nm でのトレードオフは、標準ファイバの波長分散 - で約 17 ps/nm·km です。 80+ km を超える 100 Gbps では、通常、分散補償ファイバー-またはコヒーレント トランシーバーでのデジタル信号処理による補償が必要です。モダンな400G QSFP-DD コヒーレント プラガブル分散をデジタルで処理します。

 

 

波長とモジュールタイプのマッチング

モジュールの選択において繰り返し発生する混乱の原因の 1 つは、発注書の SR/LR/ER/DWDM 指定に波長がどのようにマッピングされるかです。

• SR(ショートリーチ)モジュールはマルチモード ファイバー上で 850nm で動作します。これらは、ラック間のラック間リンクや、距離が数百メートル未満にとどまる内部リンクの構築-をカバーします。主流のイーサネット光学系では、SR は通常 850nm マルチモードを意味します。
• LR(ロングリーチ)モジュールは通常、10 km の到達距離でシングルモード ファイバー上で 1310nm を使用します。-一部の 100G および 400G LR4 バリアントは、モジュール内で多重化された 1310nm 付近の CWDM 波長を使用します。
• ER (拡張リーチ)モジュールは 1550nm で動作し、到達距離は 40 km です。この波長でのより高い送信パワーとより低いファイバー減衰により、距離の延長が可能になります。
• DWDMモジュールC- バンド（1530 ～ 1565nm）の正確な波長を 0.8nm という狭いチャネル間隔で使用します。これらには波長固有の順序付けが必要であり、通常は多重化/逆多重化装置チャンネルを結合したり分離したりできます。

 

 

よくある選択の間違い

3 つの波長に関連した問題が繰り返し発生します。{0}

• マルチモードとシングルモードの混合-。シングルモード ファイバ（9 µm コア）に接続された 850nm トランシーバは、過剰な結合損失を被り、動作するリンクを形成しません。-ファイバーのタイプによって、使用する波長とモジュール ファミリが大きく決まります。- ケーブルを再接続する以外に実用的な回避策はほとんどありません。-
• BiDi 波長ペアリング エラー。双方向モジュールは、単一のファイバーストランド上で 2 つの異なる波長を使用します。これらは一致したペアとして展開する必要があります。一方の端が 1270nm を送信し、1330nm を受信する場合、もう一方の端は 1330nm を送信し、1270nm を受信する必要があります。両端に同じ TX 波長を持つ 2 つのモジュールを取り付けることは、両側が同じ波長で送信し、それを受信するように調整された受信機が存在しないことを意味します。
• 範囲を指定しすぎています。長距離モジュールは送信電力が高く、短いリンクでは受信機に過負荷がかかる可能性があります。-実際の距離が 500 メートルの場合は、定格 40 km の ER 光学系を設置しないでください。- 受信機の飽和を避けるために減衰器が必要になる場合があり、コストが追加され、別の潜在的な障害点が発生する可能性があります。モジュールを実際の距離要件に合わせてください。

 

 

距離による波長選択

距離	波長	ファイバーの種類	典型的な使用例
100m未満	850nm	OM3/OM4 マルチモード	-ラック内、TOR 接続
100–400m	850nm	OM4 マルチモード	-建物内、データセンター ホール
500m～2km	1310nm	OS2 シングル-モード	キャンパス、建物の相互接続
2～10km	1310nm	OS2 シングル-モード	メトロアクセス、エンタープライズWAN
10～40km	1310nmまたは1550nm	OS2 シングル-モード	メトロコア (1550nm でマージンを追加)
40～80km	1550nm	OS2 シングル-モード	メトロ DCI、地域バックボーン
80km以上	1550nm	OS2 シングル-モード	長距離（増幅またはコヒーレント DSP）-

正確なモジュール名 (DR、FR、LR4、ER4、ZR など) は、スピード グレードと標準ファミリによって異なります。より高いデータレートでは、モジュールは 10G とは異なる指定を使用する場合があります。

 

 

各波長をいつ選択するか

次の場合には 850nm を選択してください。

• すべてのリンクは 400 メートル以内に留まります
• マルチモードファイバー（OM3/OM4）がすでにインストールされています
• 将来の柔軟性よりもポートあたりのコストが重要
• データセンターのホール内でトップオブラック接続を構築しています。{0}{1}
•  

次の場合は 1310nm を選択してください。

• リンクは-キロメートル未満から 40 キロメートルの範囲にあります
• シングルモード ファイバーが利用可能です-
• 分散補償を行わずに導入を簡素化したい
• 予算は重要ですが、マルチモードが提供する以上のリーチが必要です
•  

次の場合は 1550nm を選択してください。

• リンクが40kmを超える
• 光増幅（EDFA互換）が必要です
• DWDM の容量拡張が計画されている
• メトロ DCI または長距離バックボーン インフラストラクチャを構築しています。-
•  

キャパシティの拡大を計画している組織向けCWDM波長分割多重、1310nm と 1550nm の両方が使用可能な CWDM ウィンドウ内に収まります。最初からシングルモードのインフラストラクチャを導入することで、WDM 拡張への扉が開かれたままになります。-

 

 

ファイバーインフラストラクチャに関する考慮事項

多くの場合、距離要件よりも既存のファイバーによって波長の選択が決まります。

マルチモードの建物。建物に古い設備の OM1 または OM2 マルチモードがある場合、OM3/OM4 と比較して距離が短くなり、850nm に制限されます。これらの実行に拡張が必要な​​場合は、新しい単一モードをプルするか、制約内で作業するかの選択に直面することになります。-

シングルモードの柔軟性。-インストールすると、シングルモード ファイバーは 1310nm と 1550nm - の両方をサポートし、将来の速度アップグレード（40G、100G、400G）もサポートします。トランシーバーモジュール。ファイバーケーブルのコスト差はわずかです。トランシーバーは交換可能です。繊維は永久的です。多くのグリーンフィールド インストールでは、将来の到達距離と速度のアップグレードの余地がより多く残されているため、シングル モードのほうが長期的には安全な選択となります。-

 

 

リンクバジェットの基本

トランシーバーのデータシートの定格距離は、コネクタがきれいで、ファイバーが規格内で、接続点が最小限であるなど、理想的な条件を前提としています。{0}}実際の設置では、ファイバーの減衰 (1310nm で 0.35 dB/km、1550nm で 0.20 dB/km)、コネクタ損失 (嵌合ペアごとに 0.3 ～ 0.5 dB)、接続点、および経年変化や環境変動に対する 2 ～ 3 dB の安全マージンを考慮する必要があります。

コネクタの清潔さは、ほとんどの人が思っている以上に重要です。直径わずか数ミクロンの塵粒子は、診断が難しい断続的なエラーを引き起こす可能性があります。挿入前に必ずコネクタを検査してください。- コネクタの汚れは、最初はモジュールの問題であるように見える光リンク障害の一般的な原因です。

 

 

標準リファレンス

3 つの波長はすべて国際標準によって管理されており、ベンダー間の相互運用性が保証されています。{0}

• IEEE 802.3イーサネット光インターフェースを定義: 10GBASE-SR (850nm)、10GBASE-LR (1310nm)、10GBASE-ER (1550nm)
• ITU-T G.6521310nm および 1550nm のリンク バジェット計算用のシングルモード ファイバーの特性を指定します。-
• ITU-T G.694.11550nm C バンド システムで使用される DWDM チャネル グリッドを標準化します。-

指定する場合光トランシーバモジュール、リンクの両端で一致する波長が使用されていることを常に確認してください。 850nm の受信機と組み合わせた 1310nm の送信機は、規格に準拠した動作リンクを形成しません。-受信機の感度がその波長ギャップを超えて拡張されません。{4}}。唯一の意図的な例外は BiDi モジュールであり、一致する TX/RX 波長ペアとして導入する必要があります。

 

 

よくある質問