マルチモードファイバー規格説明:OM1 vs OM2 vs OM3 vs OM4 vs OM5

現代の短距離光ネットワークでは、マルチモードファイバー規格は単なる名称ではありません。これらは、コアの形状、モード帯域幅、サポートされる光学機器、および実際の伝送距離に関して、ファイバークラスがどのように動作するかを定義します。そのため、OM1、OM2、OM3、OM4、およびOM5は、エンタープライズバックボーン、キャンパスリンク、特にデータセンターのスイッチングファブリックにおいて非常に重要です。クラウドコンピューティング、AIクラスター、東西サーバートラフィック、および高速スイッチアップリンクによりトラフィック密度が増加するにつれて、間違ったOMグレードを選択すると、ケーブリングプラントが物理的な寿命を迎えるずっと前に、アップグレードの天井ができてしまう可能性があります。

5つのOMクラスは、実際の技術シフトも反映しています。初期のマルチモードシステムは、LED時代の伝送とレガシーLAN距離を中心に構築されていました。後世代はVCSELベースの短距離光学機器に最適化され、最終的には広帯域マルチモード動作に対応し、SWDMなどのマルチ波長伝送戦略をサポートするようになりました。その進化を理解することが、仕様を正しく読み取り、より良い設計上の意思決定を行うための鍵となります。

マルチモードファイバー規格は、短距離光ネットワークにおけるコアサイズ、帯域幅の挙動、サポートされる光源、および実際の伝送距離によってマルチモードファイバーを区別するために使用されるOM分類されたパフォーマンスカテゴリです。現在のケーブリング用語では、OMファミリーは、構造化ケーブリングおよびネットワークアプリケーションサポートのために光ファイバーを分類するためにTIAおよびISO/IECが使用するより広範な規格フレームワーク内に位置します。

                                                       マルチモードファイバー規格カバーイラスト

マルチモードファイバーは、多数の伝搬パス、またはモードで同時に光を伝送します。そのため、コアはシングルモードファイバーよりも大きく、低コストの光学機器、容易なアライメント許容度、および高密度データセンター展開を重視する短距離リンクに魅力的です。対照的に、シングルモードファイバーは、はるかに長いリンクと異なる光バジェットモデルを対象としています。実際のLANおよびデータセンターエンジニアリングでは、マルチモードは、伝送距離が比較的短く、トランシーバーの経済性が重要な場合に最も強力です。

OMクラスが重要なのは、使用できる光学機器、リンクの実行距離、設置済みのプラントが次のイーサネット世代をサポートできるかどうか、およびアップグレードパスに新しいケーブリングまたは新しいトランシーバーが必要になるかどうかを直接左右するためです。ネットワーク設計者は、実際には色やラベルの間で選択しているわけではありません。設計者は、異なるモード帯域幅クラス、異なる距離の天井、および異なる将来の移行オプションの間で選択しています。

マルチモードファイバーのコア物理的制限はモード分散です。多数の光パスが同時に伝搬するため、異なるモードは受信機にまったく同じ時間に到着しません。そのタイミングの広がりはパルスを広げ、速度と距離の利用可能な組み合わせを減らします。エンジニアリングの観点から見ると、マルチモードファイバーは根本的に弱いわけではありません。線速度が上昇するにつれて、より注意深く制御する必要がある分散メカニズムによって支配されているだけです。

                                                   マルチモード対シングルモードファイバー構造比較

古いマルチモード設計では、ファイバー内の異なる光パスがモード間に大きな遅延差を生み出しました。その遅延の広がりは、シンボル間干渉を増加させ、より長い距離でのより高いデータレートのサポートを困難にします。これが、マルチモードの伝送距離がアプリケーションに依存する本当の理由であり、外部から見ると似ている2つのファイバーが、10G、40G、100G、または400Gで非常に異なる動作をする可能性がある理由です。

最新のマルチモードファイバーはグレーデッドインデックスプロファイルを使用して分散ペナルティを低減します。コア屈折率を一定に保つのではなく、グレーデッドインデックスファイバーはコア全体でインデックスを変更し、異なるモードがよりインテリジェントに遅延するようにします。その結果、モード間遅延が低減され、モード帯域幅が向上し、古いステップインデックスの概念では提供できなかった高速短距離伝送のサポートが大幅に向上します。

エンジニアが依然として犯す1つの仕様ミスがあるとすれば、それはすべてのマルチモード帯域幅数値を同等に扱うことです。それらは同等ではありません。OMファイバーの議論では、OFL、100GBASE-SR10でEMBは異なる起動条件を表しており、そのためファイバーについて異なる情報を提供します。この区別は、OM3以降で重要になります。

                                                           モード分散とグレーデッドインデックスの原理

OFL、またはオーバーフィルドローンチ帯域幅は、LEDスタイルのローンチ条件に関連しています。これはマルチモード帯域幅を説明する古い方法であり、初期のOMクラスと基本的なモード動作を理解する上で依然として関連性があります。OM1とOM2は基本的にOFL時代のファイバークラスであり、新しいグレードであっても、OFLだけでは実際のVCSELパフォーマンスを完全に説明できません。

EMB、または実効モード帯域幅は、レーザー最適化マルチモードファイバーにとってより重要なメトリックです。なぜなら、VCSELベースのローンチ条件をはるかに現実的に反映しているからです。FlukeのOMクラスの概要では、OM3は850 nmで2000 MHz・km EMBとリストされており、OM4とOM5は同じ波長で4700 MHz・km EMBとリストされています。これが、OM3、OM4、およびOM5が最新の短距離光学機器で異なる動作をする大きな理由の一部です。

レーザー最適化マルチモードファイバーは単なる「より良いマルチモード」ではありません。実際のVCSEL伝送動作とモード間遅延のより厳密な制御を中心にエンジニアリングされたファイバーです。そのため、EMBはOM3、OM4、およびOM5にとって非常に重要な仕様項目となりましたが、OM1とOM2は、同じ意味でのEMB要件を持たないレガシーグレードのままです。

OM1からOM5を理解する最も簡単な方法は、それらを3つの時代として見ることです。OM1とOM2はレガシーLED中心時代に属します。OM3とOM4はレーザー最適化VCSEL時代に属します。OM5は、そのロジックを広帯域マルチモードファイバーに拡張し、その価値提案には、850 nm帯域幅だけでなく、デュプレックスファイバーでのマルチ波長伝送が含まれます。

                                                                   OFL対EMB帯域幅イラスト

OM1は主なローンチ時代コアを使用し、OM2は高性能レーザー最適化を使用します。どちらも、Fluke参照テーブルで指定されたEMBを持たない古いマルチモードクラスです。OM3、OM4、およびOM5は高性能レーザー最適化クラスのままですが、EMBとDMD制御がアプリケーションサポートの中心となるレーザー最適化パフォーマンス領域に移行します。

その移行はアプリケーションの歴史にも直接対応します。OM1とOM2は、初期のLANおよびキャンパス環境で有用でした。OM3は、10G短距離イーサネットがデータセンタースイッチングで主流になったときに重要になりました。OM4は、40Gおよび100G短距離リンクでその役割を強化しましたが、OM5は、SWDMなどのデュプレックスマルチ波長アプローチをサポートする広帯域ユースケースに対応するために導入されました。

OM1は最も古い主流のOMクラスであり、アップグレード中に設置済みファイバーグレードがなぜ重要なのかを示す最も明確な例です。それは主なローンチ時代コアを使用し、古いマルチモード帯域幅の挙動に依存しており、今日では新しい設計のターゲットではなく、レガシーインフラストラクチャの状態として理解するのが最も良いです。

Fluke OM参照では、OM1は主なローンチ時代とリストしており、850 nmで200 MHz・km OFLいいえ。Ciscoは、OM5はOM4より本質的に優れているわけではないと明示しています。OM5は、プロジェクトがOM5がサポートするより高い波長範囲、特にBiDiまたはSWDM指向のデュプレックス戦略で動作するレーンを持つトランシーバーを使用する場合に、より強力なオプションです。従来の850 nmのみのマルチモード光学機器の場合、OM4は依然として強力で費用対効果の高い選択肢です。500 MHz・km OFL、および850 nmで3.5 dB/km、100GBASE-SR10で1.5 dB/kmの減衰値です。同じ表は、1000BASE-SXで275 m、100GBASE-SR10で33 mの典型的なサポート値を示しています。これらの数値は、OM1が真剣な10Gアップグレード計画でボトルネックになる理由を説明しています。

OM1は、古い建物、初期のエンタープライズバックボーン、および今日の短距離データセンター光学機器用に設計されていなかったレガシー構造化ケーブリングプラントにまだ登場します。Corningは、10GBASE-SRにはOM1とOM2のオプションが含まれていますが、OM3とOM4と比較してトラクションは最小限であると指摘しています。これは、ほとんどのエンジニアが今日OM1を考える方法とまったく同じです。それは後方互換性のストーリーの一部であり、将来を見据えた設計ストーリーではありません。

OM2は、62.5/125レガシーマルチモードから50/125マルチモードへの移行を表します。そのより小さなコアは、サポートされるモードの数を減らし、帯域幅の挙動を改善しますが、OM2は依然としてOMファミリーのレガシー、非レーザー最適化側に属します。

FlukeはOM2を高性能レーザー最適化とリストしており、850 nmで500 MHz・km OFL、レーザー最適化ファイバーと同じ意味でのEMB要件なし、および850 nmで3.5 dB/km、100GBASE-SR10で1.5 dB/kmの減衰値です。同じ表は、1000BASE-SXで550 m、100GBASE-SR10で82 mを示しています。これによりOM2はギガビット時代に有用でしたが、最新の短距離アップグレードの期待には十分ではありませんでした。

OM2は、50 µmコアがOM1と比較してモード分散を低減したため改善されました。しかし、OM3以降を定義するレーザー最適化EMBとDMD制御はまだ提供していません。言い換えれば、OM2は意味のある改善でしたが、VCSEL駆動の10G、40G、または100G環境のためのアーキテクチャ上の答えにはまだなっていませんでした。

OM3は、マルチモードファイバーが真のデータセンターの主力となった場所です。これは、最新のVCSEL時代に明確に属する最初の広く展開されたOMクラスであり、EMBを設計会話の中心にする最初のクラスです。

FlukeはOM3を高性能レーザー最適化とリストしており、850 nmで1500 MHz・km OFLいいえ。Ciscoは、OM5はOM4より本質的に優れているわけではないと明示しています。OM5は、プロジェクトがOM5がサポートするより高い波長範囲、特にBiDiまたはSWDM指向のデュプレックス戦略で動作するレーンを持つトランシーバーを使用する場合に、より強力なオプションです。従来の850 nmのみのマルチモード光学機器の場合、OM4は依然として強力で費用対効果の高い選択肢です。2000 MHz・km EMB、850 nmで3.0 dB/km、100GBASE-SR10で1.5 dB/kmの減衰値、および10GBASE-SRで300 mいいえ。Ciscoは、OM5はOM4より本質的に優れているわけではないと明示しています。OM5は、プロジェクトがOM5がサポートするより高い波長範囲、特にBiDiまたはSWDM指向のデュプレックス戦略で動作するレーンを持つトランシーバーを使用する場合に、より強力なオプションです。従来の850 nmのみのマルチモード光学機器の場合、OM4は依然として強力で費用対効果の高い選択肢です。100 m、100GBASE-SR10で100 mの典型的なサポート値を示しています。Ciscoの40G SR4資料も同様に、短距離の基準点としてOM3で100 mを使用しています。

OM3は、10G短距離イーサネットがデータセンター内で運用上重要になった瞬間に市場に登場しました。トップオブラックスイッチおよびアグリゲーション展開において、伝送距離、ファイバー数、およびトランシーバーコストの適切なバランスを提供しました。また、初期の40Gおよび100Gマルチモードリンク用のMPOベースのパラレルオプティクスに自然に適合したため、OM4が登場した後もOM3は長く普及していました。

OM4はOM3の設計思想を受け継ぎ、さらに推し進めます。それは依然として50/125 µmレーザー最適化マルチモードファイバーですが、実質的に高いEMBと、より高速なアプリケーションのためのより良い短距離ヘッドルームを備えています。実際のエンジニアリングの観点から見ると、OM4は、真剣なデータセンター設計において、主流の高性能マルチモード選択肢となることがよくあります。

FlukeはOM4を850 nmで3500 MHz・km OFL、100GBASE-SR10で4700 MHz・km EMBとリストしており、850 nmでの減衰値はギガビット時代OM1からのアップグレードを最小参照値としていますが、一部のベンダーは2.3 dB/kmを引用していることも指摘しています。そのアプリケーションテーブルは、40GBASE-SR4で150 m、100GBASE-SR10で150 mを示しており、Ciscoの40G SR4および100G短距離光学機器は、実際の伝送距離クラスとして一貫してOM4/OM5で150 mを使用しています。10Gについては、規格志向のテーブルでは、OM4で400 mクラスを使用することが多いですが、プレミアムエンジニアリングソリューションやベンダーの資料では、より長い数値が引用される場合があります。

OM3とOM4のエンジニアリング上の違いは抽象的なものではありません。Flukeは、OM4の高いEMBは、OM3よりも同じ距離でより多くの情報を伝送できる、または同じ情報をより長い距離で伝送できることを明確に指摘しています。これは、より多くのマージン、光学機器選択におけるより多くの柔軟性、および伝送距離の限界近くでの設計圧力を低減することを意味します。多くの実際のプロジェクトでは、それが快適な設計と壊れやすい設計の違いです。

OM5はしばしば誤解されます。それは「より高速なOM4」として説明されるのが最善ではありません。それは、マルチ波長伝送のための追加の広帯域特性を備えたOM4クラスのマルチモードとして説明されるのがより良いです。その区別は重要です。なぜなら、OM5は、光学機器戦略が実際にそれらの追加波長を使用できる場合にのみ明確な利点をもたらすからです。

FlukeはOM5を、850 nmでの挿入損失とサポートされる距離においてOM4に似たパフォーマンスを持つと説明していますが、区別する特性を追加しています。それは、880 nm、910 nm、および940 nmでの850 nmを超える動作、および953 nmで2.3 dB/kmの減衰値です。CorningとFlukeはどちらもOM5を広帯域マルチモードクラスとして特徴付けており、FlukeはOM5は基本的に953 nmOM5

その追加の特性は、短い答えは「OM5は新しいから」ではありません。エンジニアリングの答えはより正確です。いいえ。Ciscoは、OM5はOM4より本質的に優れているわけではないと明示しています。OM5は、プロジェクトがOM5がサポートするより高い波長範囲、特にBiDiまたはSWDM指向のデュプレックス戦略で動作するレーンを持つトランシーバーを使用する場合に、より強力なオプションです。従来の850 nmのみのマルチモード光学機器の場合、OM4は依然として強力で費用対効果の高い選択肢です。に関連しています。Corningは、OM5はOM4互換であり、単一およびマルチ波長のシステムの両方をサポートすると指摘していますが、Ciscoは、OM5は、すべてのマルチモード光学機器ではなく、より高い波長レーンでのみ追加価値をもたらすと強調しています。したがって、混合OM4/OM5チャネルが通常の850 nmトラフィックを伝送している場合、実際の計画ロジックはOM4の動作に近いままです。、およびデュプレックスファイバー効率に関するOM5の議論を可能にするものです。より多くのファイバーでのパラレルオプティクスに依存する代わりに、マルチ波長トランシーバーはデュプレックスマルチモードチャネルをより効果的に再利用できます。適切なアプリケーションでは、これによりファイバー効率が向上し、既存のデュプレックスインフラストラクチャを維持する必要がある場合の移行が簡素化されます。Ciscoの100G SR1.2 BiDiデータは、OM3で70 m、OM4で100 mOM5

を示しており、Ciscoの40GデュプレックスBiDiモジュールは、OM4で70 m、OM5でBiDiを示しています。OM5が適切な選択肢となる場合とそうでない場合Cisco自身のOM4対OM5のガイダンスは、選択ロジックを明確にしています。OM5はOM4より本質的に優れているわけではありません。それは、トランシーバーレーンがOM5がサポートするように設計されたより高い波長で動作する場合にのみ、伝送距離が増加します。従来の

のマルチモードトランシーバーの場合、OM4は依然として費用対効果の高いソリューションです。Corningは肯定的な側面から同様の点を述べています。OM5は、100Gリンクが

150 m100～150 mクラス（光学機器アーキテクチャによる）OM5従来の850 nm計画では400 mクラス; SWDM/BiDi光学機器でより大きな価値が現れる従来のSR4クラスでは150 m; 一部のデュプレックスマルチ波長ソリューションではより長い

最も重要な2つの注意点は単純です。第一に、距離の数値は常に

両方

光学機器アーキテクチャに依存します。第二に、OM5はすべての100Gまたは400Gケースで自動的にOM4より優れているわけではありません。その利点は、トランシーバーが実際にOM5がサポートするように設計されたより広い波長ウィンドウを使用するときに現れます。適切なマルチモードファイバー規格を選択する方法適切なマルチモード選択の決定は、実際には、設置済みベース、ターゲット伝送距離、光学機器ロードマップ、および移行哲学の問題です。間違った選択方法は、最も高いOM番号が自動的に正しい答えであると仮定することです。正しい方法は、ケーブリングプラントの寿命中に実際に使用される伝送方法を尋ねることです。                                                  OM1からOM5への進化とパフォーマンス比較

サイトにすでにOM1/OM2は10G以上のアップグレードをすぐに制限するまたは

が含まれている場合、そのファイバーは一般的にレガシー制約として扱われるべきです。低速リンクまたは限定的な短距離サービスをまだサポートできるかもしれませんが、最新の10G中心の設計の堅牢な基盤ではなく、現在のデータセンター光学機器の実践とはほとんど一致していません。ほとんどの真剣なアップグレードシナリオでは、エンジニアリング上の問題は、OM1またはOM2をさらに伸ばせるかどうかではなく、今交換することで後で2回目の混乱を回避できるかどうかです。に関連しています。Corningは、OM5はOM4互換であり、単一およびマルチ波長のシステムの両方をサポートすると指摘していますが、Ciscoは、OM5は、すべてのマルチモード光学機器ではなく、より高い波長レーンでのみ追加価値をもたらすと強調しています。したがって、混合OM4/OM5チャネルが通常の850 nmトラフィックを伝送している場合、実際の計画ロジックはOM4の動作に近いままです。いいえ。Ciscoは、OM5はOM4より本質的に優れているわけではないと明示しています。OM5は、プロジェクトがOM5がサポートするより高い波長範囲、特にBiDiまたはSWDM指向のデュプレックス戦略で動作するレーンを持つトランシーバーを使用する場合に、より強力なオプションです。従来の850 nmのみのマルチモード光学機器の場合、OM4は依然として強力で費用対効果の高い選択肢です。短い答えは「OM5は新しいから」ではありません。エンジニアリングの答えはより正確です。が最も安全な主流の選択肢であり続けています。OM3よりも実質的に優れたモード帯域幅を提供し、構造化マルチモード環境で一般的に使用される短距離40Gおよび100Gクラスをサポートします。OM3は、予算に敏感なプロジェクトやレガシー拡張プロジェクトでは依然として正当化できますが、新しい設計では、OM4は通常、より良いマージン対コストのバランスを提供します。OM4よりもマージンが少ないロードマップに明示的にBiDi、

マルチ波長デュプレックス伝送に特別な利点なしSWDM/BiDiロードマップによるデュプレックス維持戦略OM5

850 nmのみの光学機器には自動的に優れているわけではない

混合OM環境は、特に段階的なアップグレード中に、現実世界で一般的です。重要な点は、物理的な相互接続が、エンドツーエンドチャネルが、存在する最も高いグレードのすべてのセグメントであったかのようにパフォーマンスを発揮することを保証しないことです。保守的なエンジニアリングの実践では、リンクは82 mに対して評価される必要があります。

1つのチャネルに異なるOMグレードが表示される場合、設計マージンは、個々の最高のケーブルではなく、そのチャネルの最も弱い光学条件によって形成されます。そのため、後方互換性を完全なパフォーマンス同等性と混同してはなりません。混合リンクは機能する可能性がありますが、サポートされる伝送距離とアップグレードヘッドルームは保守的に計画する必要があります。リンクパフォーマンスが最も低い有効グレードに低下する理由

OM4とOM5に関連しています。Corningは、OM5はOM4互換であり、単一およびマルチ波長のシステムの両方をサポートすると指摘していますが、Ciscoは、OM5は、すべてのマルチモード光学機器ではなく、より高い波長レーンでのみ追加価値をもたらすと強調しています。したがって、混合OM4/OM5チャネルが通常の850 nmトラフィックを伝送している場合、実際の計画ロジックはOM4の動作に近いままです。いいえ。Ciscoは、OM5はOM4より本質的に優れているわけではないと明示しています。OM5は、プロジェクトがOM5がサポートするより高い波長範囲、特にBiDiまたはSWDM指向のデュプレックス戦略で動作するレーンを持つトランシーバーを使用する場合に、より強力なオプションです。従来の850 nmのみのマルチモード光学機器の場合、OM4は依然として強力で費用対効果の高い選択肢です。短い答えは「OM5は新しいから」ではありません。エンジニアリングの答えはより正確です。OM1とOM2はレガシーグレードです。OM3は、真剣な最新マルチモードの最小ベースラインです。OM4は、ほとんどの従来の短距離データセンター環境向けの主流の高性能選択肢です。OM5は、デュプレックスマルチ波長ロードマップがその広帯域設計を意味のあるものにする場合の、特殊なアップグレードです。