LAN・物理層

光ファイバーひかりふぁいばー

光通信シングルモードマルチモード全反射伝送損失有線通信

光ファイバーについて教えて

簡単に言うとこんな感じ！

光ファイバーは「光で情報を届ける細いガラスの糸」だよ！電気の代わりに光の点滅でデータを送るから、超高速・超長距離でも劣化しにくいんだ。海底ケーブルから家のネット回線まで、インターネットの「背骨」として活躍してるってこと！

光ファイバーとは

光ファイバー（Optical Fiber）とは、光を伝送媒体として使うケーブルのことです。髪の毛ほどの細さのガラスやプラスチックの芯（コア）に光を閉じ込め、「全反射」という物理現象を利用して光を遠くまで届けます。電気信号を使う銅線ケーブルとは根本的に仕組みが異なります。

データは「0と1」の光の点滅（オン・オフ）として送られます。光は電磁波の一種であるため、電磁ノイズの影響を受けず、また光速に近い速度で伝わるため、大容量・長距離・高信頼性という三拍子そろった伝送が可能です。

ビジネスの現場では、オフィスビルのバックボーンネットワーク（建物内の幹線）、データセンター間の接続、そして一般家庭向けの「フレッツ光」などのFTTH（Fiber To The Home）回線として広く使われています。「回線が遅い」「安定しない」という悩みを抱える現場では、光ファイバーへの切り替えが解決策になることも多いです。

光ファイバーの構造と仕組み

光ファイバーは層状の構造をしており、光を閉じ込める工夫が施されています。

構成要素	材質	役割
コア（芯）	高純度ガラス / プラスチック	光が実際に通る部分
クラッド（被覆1層目）	コアより屈折率の低いガラス	光をコアに閉じ込める（全反射を起こす）
コーティング	樹脂	機械的な保護
ジャケット（外皮）	強化プラスチック等	外部の衝撃・水分から守る

全反射ってなに？光が逃げない理由

光は「屈折率が高い物質から低い物質へ」特定の角度以上で入射すると、外に出ずに100%反射されます。これが全反射です。コアはクラッドより屈折率が高く設計されているため、光はコアの中でジグザグに反射しながら前に進み続けます。まるでトンネルの中を光が跳ね回って進むイメージです。

伝送損失の単位「dB/km」

光も長距離を進むと少しずつ弱まります。この弱まり具合を伝送損失（dB/km）で表します。ガラス製の光ファイバーは0.2 dB/km程度と非常に低損失で、100 kmを超える距離でも中継器なしで通信できます（比較：銅線は数 dB/km程度）。

シングルモードとマルチモードの違い

光ファイバーには、光の通り道（モード）の数によって2種類あります。

覚え方：「S（シングル）は速い・遠い・高い、M（マルチ）は身近・短距離・安い」

SM（シングルモード） → 海底ケーブルや通信キャリアの幹線など、遠距離・超高速が必要な場面
MM（マルチモード） → ビルの階層間配線やデータセンター内の棚間接続など、数百メートル以内の構内ネットワーク

銅線ケーブル（メタルケーブル）との比較

光ファイバーを選ぶかどうかは、距離・速度・コストのバランスで決まります。

比較項目	光ファイバー	銅線（カテゴリケーブル）
伝送速度	最大 400 Gbps〜（テラビット級も可能）	最大 40 Gbps（Cat8）
伝送距離	最大数十〜数百 km	最大 100 m（Cat6A等）
電磁ノイズ耐性	ほぼ影響なし	影響を受けやすい
重量・柔軟性	軽くて細い	やや重い・太い
給電（PoE）	不可（光は電気を運べない）	可能（PoEで機器に給電）
コスト（材料）	高め	安価
施工難易度	曲げに弱い・コネクタ加工が難しい	比較的容易
主な用途	幹線・WAN・データセンター間	社内LAN・デスク〜スイッチ間

実務のポイント： フロア内のデスクへの配線は銅線で十分ですが、建物間の配線や100m超が必要な場合は光ファイバー一択です。また工場や変電所など電磁ノイズが多い環境でも光ファイバーが選ばれます。

主なコネクタの種類

光ファイバーはコネクタの形状も複数あり、発注・仕様確認の際に確認が必要です。

コネクタ名	特徴	主な用途
SC	四角い押し込み式。最もポピュラー	企業ネットワーク・FTTHの宅内側
LC	SCの半分サイズ・高密度配線向け	データセンター・SFPトランシーバー
ST	丸型バヨネット（ひねって固定）式	古い企業LANに残存
MTP/MPO	12〜24芯をまとめて接続できる多芯コネクタ	高密度データセンター
FC	ねじ込み式・振動に強い	計測機器・通信キャリア設備

歴史と背景

1960年 — レーザーが発明され、光通信の理論的基盤が整い始める
1966年 — 高坂君雄・チャールズ・カオ（後にノーベル物理学賞）が「低損失光ファイバーによる通信は可能」と論文発表。光ファイバー通信の出発点となる
1970年 — コーニング社（米）が伝送損失20 dB/km以下のガラスファイバーを実用化。実用化への道が開かれる
1977年 — 世界初の光ファイバー商用電話網が米シカゴで稼働
1988年 — 初の大西洋横断海底光ファイバーケーブル（TAT-8）が開通。インターネットのグローバル化を支えるインフラの礎となる
1990年代 — 波長分割多重（WDM）技術の実用化により、1本のファイバーで複数の波長（色）を同時に通せるようになり、容量が飛躍的に拡大
2000年代〜現在 — FTTHの普及により一般家庭にも光ファイバーが到達。現在では1本のファイバーでテラビット級の通信が可能に

規格番号	内容
IEEE 802.3	有線イーサネット規格全般（光ファイバーを使う1000BASE-LX、10GBASE-LR等を含む）
ITU-T G.652	シングルモード光ファイバーの標準規格（最も広く普及）
ITU-T G.657	曲げに強いシングルモードファイバーの規格（FTTH向け）
TIA-568	米国の建物内配線規格（光ファイバーの性能カテゴリOM1〜OM5を定義）