光ケーブル

光ケーブルとは？種類・構造・伝送原理・設計

光ケーブル（光ファイバケーブル）は、 電気信号ではなく光信号を用いてデータを伝送する通信媒体です。

従来のLANケーブル（銅線）と比較して、 圧倒的に高い帯域と長距離伝送能力を持ち、 現代のネットワークインフラにおいて不可欠な存在となっています。

特にデータセンター、通信キャリア網、FTTH（光回線）などでは、 光ケーブルが主流となっています。

本記事では、 光ケーブルの基本原理から構造、 種類ごとの特徴、 設計時の考慮点まで、 体系的に詳しく解説します。

光ケーブルとは何か

光ケーブルとは、

光（レーザーやLED）を用いてデータを伝送する通信ケーブル

です。

電気信号を使う銅線と異なり、 光信号は電磁ノイズの影響を受けないため、 非常に安定した通信が可能です。

また、 減衰が小さいため、 長距離伝送にも適しています。

光通信の基本原理（全反射）

光ファイバは、 「全反射」という物理現象を利用しています。

光は、 屈折率の異なる境界において、 一定の角度で入射すると反射します。

光ファイバでは、 コアとクラッドという2層構造により、 光が外部に漏れずに内部を伝播します。

この仕組みにより、 長距離でも信号を維持できます。

光ケーブルの基本構造

光ケーブルは、 主に以下の要素で構成されます。

• コア（光が通る中心部分）
• クラッド（光を閉じ込める層）
• 被覆（保護層）
• 補強材（強度確保）
• 外皮（ジャケット）

コアの材質はガラスまたはプラスチックで、 非常に高い透明度を持っています。

シングルモードファイバ（SMF）

シングルモードファイバは、 コア径が非常に細く（約9μm）、 1つの光路のみを通す構造です。

これにより、 信号の拡散（モード分散）がほとんど発生せず、 長距離かつ高速通信が可能です。

主に以下の用途で使用されます。

• 通信キャリア網
• データセンター間接続
• 長距離バックボーン

マルチモードファイバ（MMF）

マルチモードファイバは、 コア径が太く（50μmまたは62.5μm）、 複数の光経路が存在する構造です。

光が複数の経路を通るため、 モード分散が発生し、 長距離伝送には向きません。

その代わり、 機器コストが低く、 短距離通信に適しています。

主に以下の用途で使用されます。

• データセンター内部配線
• ラック間接続

シンプレックスとデュプレックス

光ケーブルには、 伝送方向による種類もあります。

シンプレックスは、 1芯で一方向通信を行う構成です。

デュプレックスは、 2芯を使用して双方向通信を行います。

一般的なEthernet通信では、 デュプレックスが使用されます。

ケーブル構造の種類

光ケーブルには、 用途に応じた構造があります。

屋内用ケーブルは、 柔軟で取り回しやすい設計です。

屋外用ケーブルは、 耐候性や防水性が強化されています。

また、 アーマードケーブルは、 物理的な損傷に強い構造を持ちます。

光コネクタの種類

光ケーブルの接続には、 専用のコネクタが使用されます。

代表的なものは以下です。

• LC（小型、高密度）
• SC（一般的）
• ST（旧規格）

現在の主流はLCコネクタです。

波長と通信

光通信では、 使用する波長が重要です。

代表的な波長は、

• 850nm（MMF）
• 1310nm（SMF）
• 1550nm（長距離）

です。

波長によって、 伝送距離や減衰特性が変わります。

光ケーブルのメリット

光ケーブルの最大の利点は、 高速かつ長距離伝送です。

また、 電磁ノイズの影響を受けないため、 非常に安定した通信が可能です。

さらに、 絶縁体であるため、 雷や電位差の影響も受けません。

光ケーブルのデメリット

一方で、 いくつかの課題もあります。

まず、 機器コストが高い点です。

また、 施工が難しく、 専門的な知識が必要です。

さらに、 曲げに弱く、 取り扱いに注意が必要です。

実務での使い分け

光ケーブルの選定は、 用途によって大きく異なります。

長距離通信では、 シングルモードファイバが必須です。

データセンター内では、 コストと距離を考慮して マルチモードファイバが使用されます。

現代ネットワークでの位置づけ

近年では、 10Gbps、40Gbps、100Gbpsといった高速通信が一般化し、 光ケーブルの重要性はさらに高まっています。

特にクラウド環境やデータセンターでは、 光通信が前提となっています。

まとめ

光ケーブルは、 現代ネットワークの基盤を支える重要な技術です。

その特徴は、

• 高速通信
• 長距離伝送
• ノイズ耐性

にあります。

一方で、

• コスト
• 施工難易度
• 取り扱いの難しさ

といった課題も存在します。

用途に応じて適切な種類を選択することが、 安定したネットワーク設計の鍵となります。

光ケーブルの理解は、 インフラエンジニアにとって必須の知識です。