光ファイバー vs 銅線イーサネット：光ファイバーが適する場合

光ファイバーは、銅線が距離の限界に達したり、干渉を受けたり、2つの建物間を越えなければならない場合に勝る。銅線は、建物内で短い距離、ポートが既にあり、ケーブルを現場で終端する必要がある場合に勝る。判断は通常、3つの要素で決まる：リンクの距離、両端に何があるか、そして両端が同じ主電源アースを共有しているかどうか。光ファイバーは電気ではなく光を伝送するため、電気的干渉や建物間のグランド電位差、雷サージの影響を受けない。銅線は信号を電圧として伝送するため、影響を受ける。

各ケーブルの実際の正体

銅線イーサネットは、4対のより対線銅導体で、8P8Cモジュラープラグとジャックで終端される。信号は差動方式：各ペアは2本のワイヤに同じ信号を反転して伝送し、受信側で一方から他方を差し引くことで、途中で拾ったノイズの多くを打ち消す。これはうまく機能するが、限界がある。100 m (328 ft)のチャネル制限は信号損失とタイミングによって決まり、対応するカテゴリで10 Mbpsから10 Gbpsまでのすべての速度に適用される。詳細な内訳はイーサネットの最大長にある。

光ファイバーは、クラッドに囲まれたガラスコアで、保護被覆とジャケットがある。トランシーバーがスイッチからの電気信号を光に変換してファイバーに送り、遠端のトランシーバーがそれを電気信号に戻す。電気的なものはケーブルを通過しない。シングルモードファイバーは9 µmのコアと125 µmのクラッド（9/125と表記）を持ち、1310 nmと1550 nmで使用される。マルチモードは50 µmまたは62.5 µmのコアと125 µmのクラッドを持ち、850 nmと1300 nmで使用される。グレード、ジャケットの色、コアサイズは光ファイバーケーブルの種類に記載されている。

距離：銅線が終わり、光ファイバーが始まる場所

これが最も明確な境界線だ。銅線は適切なカテゴリで10 Mbpsから10 Gbpsまで100 m (328 ft)を維持し、10GBASE-Tは完全な100 mにはCat6aが必要；Cat6では55 m (180 ft)に達し、多くのケーブルが束ねられている場合は37 m (121 ft)まで短くなる。Cat8は25と40 Gbpsに達するが、2つのコネクタを持つ30 m (98 ft)のチャネルに限られ、データセンター内のスイッチ間リンク用だ。

光ファイバーははるかに遠くまで届き、グレードがその距離を決める。

同じ敷地内の2つの建物間の配線はしばしば数百メートルで、マルチモードが10 Gbpsで対応する。それ以上長い場合、または敷地外に出る場合はシングルモードの領域だ。シングルモードは、後で速度が上がってもケーブルを交換せずに済むグレードでもある。長距離リンクの到達距離は、ガラスではなく両端のトランシーバーによって決まるからだ。

干渉、雷、別々のアース

1つの建物内では、銅線は通常問題ない。問題はケーブルが建物を出るときに始まる。

同じ敷地内の2つの建物が正確に同じアース電位にあることは稀だ。それらを結ぶ銅線ケーブルはその差に経路を与え、電流が信号ペアやシールドに流れる。結果は断続的なエラーからポートの損傷まで及ぶ。近くの落雷はさらに悪化させる：サージがケーブルに結合し、両端に接続されたものに伝わる。光ファイバーは電気を伝送しないため、その経路を完全に断ち切る。これが建物間に光ファイバーを使う最大の理由であり、速度に関係なく当てはまる。

干渉は2つ目の問題だ。銅線はモーター、蛍光灯バラスト、無線送信機、近くの電源ケーブルからノイズを拾う。NECは通信ケーブルと電源導体の間に少なくとも50 mm (2 in)を要求し、バリアで分離されていない限り、電源ケーブルは直角に交差させるべきだ。より対線とシールドは影響を減らすが、シールドシステムはジャック、プラグ、パッチパネルがすべてシールドされ、シールドが機器を通じて接地されている場合にのみ機能する；断線した、または接地されていないシールドは効果がなく、ノイズを拾うことがある。光ファイバーはそのすべての影響を受けない。

速度の余裕と何が何に接続するか

銅線の速度はケーブルカテゴリに縛られる：Cat5eはIEEE 802.3bzで1 Gbpsを100 m、2.5 Gbpsを100 m；Cat6は10 Gbpsを55 m；Cat6aは10 Gbpsを完全な100 mで行う。速度を上げるには通常、ケーブルの交換が必要だ。

光ファイバーはケーブルと速度を分離する。今日1 Gbpsで動作する同じマルチモードケーブルが、両端のトランシーバーを交換すれば明日10 Gbpsで動作できる。トランシーバーは速度と到達距離を決める部品で、スイッチポートに挿入される。SFPは1 Gbps、SFP+は10 Gbps、SFP28は25 Gbps、QSFP+は40 Gbps、QSFP28は100 Gbps。ラック内の短いリンクには、DAC（ダイレクトアタッチ銅線、ツインアクス）ケーブルが別々のトランシーバーなしで2つのSFPポートを接続し、パッシブSFP+ DACケーブルは最大7 mまで動作する。AOC（アクティブ光ケーブル）はトランシーバーを内蔵した固定光ファイバーケーブルで、より長い距離用だ。どちらもSFPおよびSFP+モジュール、DACおよびAOCケーブルで扱っている。

1つの実用的な注意点：スイッチベンダーは自社機器用にコードされたモジュールのみを受け入れることがあり、互換モジュールは特定のベンダー用にコードされている。スイッチ用にコードされていないモジュールは、単に認識されないことがある。

コネクタ、研磨、取り扱い

光ファイバーコネクタはRJ45より小さく、許容度が低い。LCは1.25 mmのフェルールを持ち、SFPモジュールで一般的なコネクタだ。SCは2.5 mmのフェルールとプッシュプルボディを持つ。STは2.5 mmのフェルールとツイストロックバヨネットを持ち、より古い。MPO/MTPは40Gと100Gのパラレル光学用に12または24本のファイバーを1つのフェルールに収める。

研磨は重要だ。UPCコネクタは青いボディ；APCコネクタは緑のボディと8度の角度付き端面を持つ。APCコネクタをUPCのものと接続してはならない：端面が合わず、リンクが失敗するかコネクタが損傷する。

取り扱いはもう1つの違いだ。銅線は引っ張り、曲げ、長さに切断し、圧着工具で現場で終端できる。光ファイバーは清潔な端面が必要；フェルール上のほこりや指紋はリンクが上がらない一般的な原因だ。工場製パッチコードと事前終端された配線は現場終端を完全に避け、光ファイバーを扱ったことがない人にとって通常のアプローチだ。

どちらを選ぶか

銅線を使うのは、配線が1つの建物内で100 m (328 ft)未満で、デバイスに既にRJ45ポートがある場合。Cat6aは完全な100 mへの新しい10 Gbps配線に安全な選択；Cat6は短い配線に適している。銅線は終端が安く、やり直しも容易だ。

以下のいずれかに該当する場合は光ファイバーを使う：

• 配線が建物を出る場合、雷とグランドアイソレーションのため。
• 配線が100 m (328 ft)より長い場合。
• 経路が重電機器、モーター、無線機器の近くを通る場合。
• リンクが25、40、100 Gbpsを必要とする場合、銅線では実用的な距離を伝送できない。
• ケーブルを交換せずに後で速度を上げる可能性がある場合。

ホームネットワークでは、通常銅線が正解だ：配線は短く、すべてが1つの建物内にあり、ポートは既にある。ホームネットワーク用の光ファイバーは、主に別棟、長い庭の配線、別電源のワークショップなど、グランドアイソレーションが目的の場合に意味がある。2つのスイッチ間の短い光ファイバーリンクは、両端にモジュールのペアを置けば、モジュールがスイッチに合っていれば簡単な作業だ。

何がうまくいかないか

APCとUPCの接続。 角度付き面と平面は合わない。リンクが失敗し、片方または両方のコネクタが損傷することがある。接続前にボディの色を確認すること。

フェルールの汚れ。 端面上の粒子が光を遮断または散乱させる。接続前に毎回清掃と検査を行い、未使用ポートにはキャップをすること。

到達距離に対する誤ったグレード。 OM1での10GBASE-SRは33 mに達し、300 mではない。グレードが到達距離を決め、トランシーバーはグレードと距離に合致する必要がある。

誤ったモジュールコーディング。 スイッチ用にコードされていないモジュールは、光学系とファイバーが正しくても、まったく認識されないことがある。

急な曲げ。 光ファイバーには最小曲げ半径があり、急な曲げは損失やコアのひび割れを引き起こす。銅線にも独自の制限がある：4対UTPの場合、設置時の曲げ半径はケーブルの外径の少なくとも4倍で、最大引張張力は25 lbf (110 N)。

銅線が機能しない場所。 銅被覆アルミニウム導体はTIAカテゴリ規格を満たさない：抵抗が高く、曲げると脆く、PoE下でより多くの熱を持つ。カテゴリケーブルは単線またはより線の銅だ。建物間の銅線配線はグランド差とサージ経路も運び、どのケーブル定格でも修正できない。

光ファイバーが両端で主電源を必要とすると仮定すること。 光ファイバーは電力を伝送しないため、各端に独自の電源が必要だ。PoEは光ファイバーを伝わらない；遠隔デバイスが電力を必要とする場合、ローカル電源または独自の電源を持つメディアコンバータが必要だ。主電源作業は資格を持つ電気技師の仕事だ。