光ファイバーケーブルとは？仕組み・種類・特徴を分かりやすく解説

インターネットやデータ通信を支える重要なインフラとして、「光ファイバーケーブル」は欠かせない存在です。

高速かつ大容量の通信を実現できることから、家庭用の光回線はもちろん、データセンターや企業ネットワークなど幅広い分野で利用されています。しかし、「LANケーブルと何が違うのか」「種類が多くて分からない」と感じる人も多いのではないでしょうか。

そこでこの記事では、光ファイバーケーブルの基本的な仕組みから種類、特徴、コネクタや研磨方法まで、丁寧に解説します。

光ファイバーケーブルとは？

「光ファイバー」とは、光を通すための細い繊維状の素材そのものを指します。一方で「光ファイバーケーブル」は、その光ファイバーを外部の衝撃や断線から守るために被覆材などで補強し、実際の通信設備として利用できるよう加工した製品のことです。

光ファイバーケーブルは、通信用の伝送路や照明器具、計器類のセンサーなどに使用するもので、現代社会において欠かせないものです。

ここでは、光ファイバーケーブルを利用した通信の仕組みやLANケーブルなどとの違いについて解説します。

通信の仕組み

通信用の光ファイバーケーブルは光信号（光の明滅によって表現する信号）を送受信するための伝送路です。しかし、一般的なコンピューターは直接光信号を送受信できません。この問題を解決するために、光回線を使用した通信では以下のように信号を変換します。

1. コンピューターから送信した信号（電気信号）を送信側のONUで光信号に変換する
2. 光信号を受信側のONUで再び電気信号に変換して相手のコンピューターに届ける

電気信号はデータを電圧の有無で表現しており、光信号とは全く異なる仕組みです。信号自体に互換性がなくそのままでは通信できないため、上記のプロセスで電気信号と光信号を相互に変換しています。

LANケーブルや同軸ケーブル（CATV）との違い

LANケーブルや同軸ケーブルとの大きな違いは、データを伝送する仕組みです。まず光ファイバーケーブルは「光信号」でデータを伝送します。一方、一般的なLANケーブルは「電気信号」を使って通信を行います。

LANケーブルはオフィスや家庭内ネットワークで広く利用されていますが、長距離になるほど通信速度や品質が低下しやすいのが特徴です。

同軸ケーブルはテレビ放送やCATVなどで利用されるケーブルで、高周波の電気信号を伝送します。テレビ視聴には適していますが、通信容量や速度の面では光ファイバーに及びません。

その点、光ファイバーケーブルは電磁ノイズの影響を受けにくく、長距離でも高速かつ大容量の通信を安定して行えます。

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光ファイバーケーブルの種類1.シングルモード

光ファイバーケーブルは、光の伝わる経路（モード）の違いによって、シングルモードとマルチモードの2種類に大別されます。用途や伝送距離が大きく異なるため、使用環境に応じて選択することが大切です。

シングルモードの光ファイバーケーブルは、コアの直径が9μm程度と細く、1つの伝搬モードで光信号を伝送する方式です。複数の伝搬経路による信号のずれが起こりにくいため、モード分散の影響を抑えやすいという特徴があります。

シングルモードの光ファイバーは伝送損失が小さく、モード分散の影響も抑えやすいため、長距離

・高速通信に向いているケーブルです。そのため、通信事業者の幹線網や一般的な光回線では、シングルモードの光ファイバーケーブルが多く使用されています。

シングルモード光ファイバーケーブルは、用途や伝送特性（光の分散特性）によって以下の3つに分類できます。

汎用シングルモード

シングルモード光ファイバーケーブルのうち、ゼロ分散波長が1,310nmになるように設計したものが汎用シングルモードです。伝送損失が低く末端部で信号の歪みが発生しないことから、長距離伝送用のケーブルに向いています。

信号の歪みが発生すると受信側で検波したときにデータを復元できなくなるため、長距離通信を実現するためには欠かせない性能です。品質

・速度を重視する幹線向けのケーブルとして使用します。

上位互換の規格として広帯域低損失シングルモードケーブルも存在しており、より広帯域で伝送損失を減らしたい場合に有用です。

分散シフト・シングルモード

分散シフト・シングルモード光ファイバーケーブルは、ゼロ分散波長が1,550nmになるように設計したケーブルです。伝送速度や距離は汎用シングルモード光ファイバーケーブルと同等ですが、損失が少ないという特徴があります。長距離の安定通信が求められ、より信頼性が重視される海底ルートなどで使用しているケーブルです。

非零分散シフト・シングルモード

非零分散シフト・シングルモードは、分散シフト・シングルモードケーブルのゼロ分散波長をずらすことで、自己位相変調や誘導ラマン散乱などの非線形現象を抑制する設計のケーブルです。

大容量かつ高速な通信を実現するのに向いており、容量が大きい幹線用のケーブルとして使用しています。

光ファイバーケーブルの種類2.マルチモード

マルチモードの光ファイバーケーブルは直径50μmもしくは62.5μmのコアを使用しており、複数種類の光信号を伝送できるのが特徴です。シングルモードの光ファイバーケーブルと比較すると耐久性が高く、敷設しやすくなっています。シングルモードに比べて安価なのもメリットです。

一方で光信号が分散しやすく、長距離通信には向いていません。これらの特徴があることから、マルチモードの光ファイバーケーブルはLANをはじめとした近距離～中距離の通信回線として使用されています。

マルチモードは、光の屈折率の分布種類や用途に応じて以下の種類に分類できます。

ステップ・インデックス（SI）

ステップ・インデックスケーブルは、コアを太くすることで多くの光信号を伝送できるように設計したケーブルです。コア内で光が反射することにより、信号の歪みや通信速度の低下が発生しやすいというデメリットがあります。

これらのデメリットがあるため、現在では通信用の光ファイバーケーブルとしてはほとんど使用されていません。

グレーデッド・インデックス（GI）

グレーデッド・インデックスケーブルは、屈折率を分散させることで信号の歪みを軽減する設計になっています。

ケーブルやネットワーク機器が安価というメリットがあるため、LAN用のケーブルがメイン用途です。一方で長距離の伝送には向いておらず、公衆網には使用されていません。

マルチステップ・インデックス（MI）

マルチステップ・インデックスケーブルは、屈折率が外側に行くに連れて小さくなる性質を持った光ファイバーケーブルです。ステップ・インデックスに比べて信号の歪みを軽減できるものの、グレーデッド・インデックスほどではありません。

両者の中間的な性質を持っている光ファイバーケーブルですが、ステップ・インデックスケーブルと同様に通信用としてはあまり使用されていないタイプのものです。

光ファイバーケーブルの芯数・形状

光ファイバーケーブルは、内部に収められている「心線（しんせん）」の本数によって種類が分かれます。心線とは、実際に光信号を伝送する光ファイバー部分のことで、用途や通信規模に応じて必要な芯数が選ばれます。

小規模な機器接続向けの単芯タイプから、多数の回線を効率よく管理できる多芯タイプまで種類はさまざまです。以下を参考に、通信設備や配線環境に適した芯数を選びましょう。

単芯(1芯) 光ファイバーケーブル

単芯光ファイバーケーブルは、1本の光ファイバー心線のみを収めた最もシンプルな構造のケーブルです。構造が単純なため取り回ししやすく、限られたスペースでも配線しやすい特徴があります。

主に片方向通信やセンサー機器との接続、小規模な通信設備などで利用されており、必要最小限の回線構成で済む場面に適しています。

2芯メガネ 光ファイバーケーブル

2芯メガネ光ファイバーケーブルは、2本の光ファイバーを並列に配置したタイプのケーブルです。ケーブルの見た目がメガネの形状に似ていることから、「メガネコード」とも呼ばれています。

2芯メガネ光ファイバーケーブルは送信用と受信用を1本ずつ確保できるため、双方向通信に最適です。データセンター間の通信やりとりや企業内の基幹ネットワークなど、安定した通信が求められる場面でも使用されています。

4芯FO(Fan-out) 光ファイバーケーブル

4芯FO（Fan-out）光ファイバーケーブルは、4本の光ファイバーを1本の外皮にまとめつつ、内部では各心線を個別に保護しているタイプです。「Fan-out（末広がり）」という名前の通り、束ねられた根元から各回線がタコ足のように枝分かれしています。

各心線に専用の被覆が施されているため、耐久性や作業性に優れています。特にコネクタ加工や端末処理をしやすい点が大きなメリットです。

コード集合型 光ファイバーケーブル

複数の光ファイバーコードを1つに束ね、外皮で保護した構造のケーブルです。内部にテンションメンバ（抗張力体）を備えており、引っ張りや圧迫に強く、タフな点が特徴です。データセンターや工場、オフィスビルの構内配線など、一度に大量の通信回線を別々の部屋や機器へと配線しなければならないシーンで活躍します。

平型(V溝付) 光ファイバーケーブル

平型（V溝付）光ファイバーケーブルは平べったい形状をしており、オフィスビルの床下（アクセスフロア）やサーバラック内の限られた隙間など、屋内での省スペース施工に向いているケーブルです。

ケーブル同士がV溝（スリット）でつながった構造になっており、必要な部分を手で簡単に裂いて芯線を分岐できます。そのため、長尺配線や現場での施工作業を効率化しやすく、露出配線にも便利です。

光ファイバーケーブルのコネクタ

コネクタとは、光ファイバー同士や通信機器を接続するための端子部分のことです。形状や固定方式、対応する芯数によって特徴が異なり、通信設備の規模や用途に合わせて選定されます。ここでは、光ファイバーケーブルのコネクタの種類について見ていきましょう。

SCコネクタ

SCコネクタは、光通信機器や家庭用光回線のONUなどで広く用いられる角型の光コネクタです。大きな特徴は、カチッと音がするまで真っすぐ差し込み、抜くときは外枠を引っ張るだけの「プッシュプル方式」を採用している点です。専門的な工具や技術がなくても誰でも簡単かつ確実に着脱ができます。

LCコネクタ

LCコネクタは、小型化を目的として開発された光ファイバー用コネクタです。一般的なSCコネクタの約半分ほどのサイズしかなく、限られたスペースでも多くの回線を高密度に接続できる特徴があります。

特にサーバラックやデータセンターなど、機器を大量に配置する環境で広く採用されています。

STコネクタ

「STコネクタ」は、丸い金属製の見た目が特徴的な光コネクタです。接続には「バヨネット（ツイストロック）式」という方法を採用しており、プラグを機器の奥に差し込んだ後、時計回りにカチッと少し回すだけでロックがかかります。

構造が比較的シンプルで耐久性にも優れており、工場の通信機器や信頼性が求められる計測器などの現場で長年利用され続けています。

FCコネクタ

「FCコネクタ」は、先端が金属の丸型になっており、ボトルや水筒のキャップのようにクルクルとネジを回して固定する「ねじ込み式（スクリューロック）」のコネクタです。

しっかり固定できる構造のため、振動や衝撃のある環境でも外れにくく、高い接続安定性を実現できます。主に通信設備や光測定器、研究機関向け設備など、高精度な通信や測定が求められる分野で利用されています。

MTP／MPOコネクタ

1つのコネクタ内部に複数の光ファイバーをまとめて接続できる「多心光コネクタ」です。一般的には8芯・12芯・16芯などに対応しており、大容量通信環境で広く利用されています。

従来の単芯コネクタでは、多数の回線を接続する際に大量の配線スペースが必要でした。しかしMTP／MPOコネクタを使用すれば、大幅な省スペース化と高密度配線を実現できます。

MUコネクタ

NTTによって開発された、直径わずか1.25mmという極細のフェルール（光ファイバーを固定する中心の芯棒）を採用した小型のコネクタです。前述のLCコネクタと同じように、標準的なSCコネクタの約半分のサイズを実現しています。通信装置内部や高密度パネルなど、配線スペースを効率よく使いたい環境に向いています。

SMA905コネクタ

外周をネジ締め方式（ネジロック式）で固定する、堅牢（けんろう）な金属製のコネクタです。主に産業用の大口径マルチモード光ファイバーとの組み合わせで利用されることが多く、高出力レーザーの伝送や分光器、医療機器、産業機械など、一般的な通信用途とは異なる特殊分野で広く使用されています。

OPEN

OPENとは、コネクタの形状ではなく、ケーブルの片端だけにコネクタが付いており、もう片端はコネクタ加工されていない状態を指します。片端コネクタ付きの光ファイバーケーブルは、光ファイバーピグテールと呼ばれることもあります。

OPENのケーブルは、光ファイバー同士を接続する融着接続で使用されることがあります。あらかじめ片端がコネクタなしの状態になっているため、現場で端末処理を行いやすく、融着接続を前提とした配線作業に適しています。

光ファイバーケーブルの研磨方法

光ファイバーケーブルの性能を十分に発揮するために、コネクタの先端（接続面）はナノメートル単位で精密に研磨されています。

光ファイバー同士をつなぐとき、もし接続面にほんのわずかな隙間や空気の層があると、そこで光が跳ね返ってしまい、データが消えたり機器にダメージを与えたりする「戻り光（反射光）」が発生してしまいます。

この反射を極限まで抑え込み、光をスムーズに向こう側へ通すために、さまざまな磨き方が開発されています。ここでは、代表的な研磨方法を紹介します。

PC研磨

「PC（Physical Contact）研磨」は、コネクタの先端をただ平らに磨くのではなく、プクッと膨らんだ「凸球面」状に加工する技術です。

平らではなく球体にする理由は、コネクタ同士を突き合わせたときに、一番大切な中心の芯（コア）同士を隙間なく、物理的に密着させるためです。コア部分を隙間なく密着させることで、光の損失や反射を抑える目的があります。

PC研磨は、マルチモード（MM）ファイバーの標準的な磨き方として広く採用されている手法です。

SPC研磨

「SPC（Super Physical Contact）研磨」は、先ほどのPC研磨をベースに、さらに磨きの精度を上げて低反射処理を施した研磨方法です。光の跳ね返り具合を表す指標に「反射減衰量」がありますが、SPC研磨では「40dB（デシベル）以上」という高い数値をクリアしています。

UPC研磨

「UPC（Ultra Physical Contact）研磨」は、SPC研磨と同様に、PC研磨の表面をさらに精密に磨き上げた高性能な研磨方式です。接触面の平滑性を極限まで高めることで、光の反射を大幅に低減しています。

反射減衰量は一般的に50dB以上とされ、SPC研磨よりもさらに高い反射抑制性能を持っています。

APC研磨

APC研磨は、コネクタ先端を約8度の斜め球面に加工する特殊な研磨方式です。端面をあえて斜めにすることで、発生した反射光を光源方向へ戻さず、外側へ逃がす構造になっています。反射減衰量は一般的に60dB以上とされ、高い反射抑制性能を持っています。

光ファイバーを利用した光回線の特徴

光ファイバーを使用した通信回線「光回線」は、家庭用回線だけでなく、企業ネットワークやデータセンターなどでも広く利用されています。

ここでは、光回線の特徴を「通信速度」「通信量」「付帯サービス」の3つに分けて見ていきましょう。

通信速度が速く安定している

光回線はメタル回線に比べて通信速度が速く、安定しているのが特徴です。過去に使用されていたメタル回線を使用した通信回線の最大速度と比較してみましょう。

• 光回線： 最大1Gbps～20Gbps
• ADSL： 最大50Mbps
• ISDN： 最大64kbps～128kbps

上記の速度はいずれも一般向けに提供されているサービスの速度です。最大20Gbpsの光回線は提供エリアが限られていますが、1Gbpsのサービスは全国各地で提供しています。

メタル回線で存在していた「電話がかかってくると回線が切れる」といったトラブルもなく、通信安定性が高いのも大きなメリットです。

通信量の制限がない

光回線は多くの場合、通信量の制限がありません。そのため、大容量通信を必要とするユーザーでも安心して使えます。

ただし、一部のサービスには「1日当たりアップロード30GB」「3か月連続で20TB以上を超えると通信制限」などのルールがあるので、念のために契約前に使いたいサービスの約款を確認しておくとよいでしょう。

他にも、使用したデータ通信量に応じて料金が変動する従量制プランも存在するので注意しましょう。

ひかり電話やテレビサービスを利用できる

光回線を契約する場合、オプションとしてひかり電話やテレビサービスといった付帯サービスを利用できます。特にひかり電話は基本料金・通話料金が安く、加入電話や他社の直収電話を使用しているなら乗り換えを検討してもよいでしょう。
オプションサービスをセットで利用することで、利便性を高めつつオフィスの固定費を削減できます。

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光ファイバーを使用した通信回線をより安定させるには？

光回線の通信品質は、通信会社やサービス形態によって異なります。業務で利用する場合は、通信量、求める速度、拠点間接続の有無、帯域保証の要否などを踏まえて回線を選定しましょう。

ここでは、通信品質を重視したい場合の主な選択肢として、ギャランティ型の通信サービス、専用回線、芯線貸しサービスを紹介します。

ギャランティ型の通信サービスを契約する

ギャランティ型は一定の速度が出ることを保証するタイプの光回線サービスです。一般的な光回線はベストエフォート型と呼ばれ、最大速度が出る可能性はあるが保証しないというスタイルで提供しています。

ギャランティ型のサービスであれば一定の帯域を占有できるため、通信速度が極端に低下するリスクを抑えられます。オンライン会議や大容量データの送受信など、回線品質が業務に直結する場合に向いています。

専用回線を敷設する

自社サービスの運用や拠点間通信など、回線品質を重視する用途では、専用回線も選択肢になります。通常の光回線は、加入者同士で回線を共有して利用します。それゆえ、アクセスが多くなると遅延などのトラブルが起こることもあります。

専用回線の場合は、1つのインターネット回線を独占できるため、安定的に高速の通信環境を利用できます。外部の影響を受けないため通信が安定し、一時的な輻輳や公衆網側のトラブルの影響を受けることはありません。

一方で専用線の価格は一般的な光回線に比べて非常に高いため、コスト面で問題がないか事前にチェックする必要があります。

芯線貸しサービスを契約する

拠点間を接続して利用する際は、芯線貸しサービスがおすすめです。通信会社によっては、自社が所有している光ファイバーを芯線単位で需要者に貸し出すサービスを提供していることがあります。

利用したい区間に空き芯線がなければ利用できないなどの制約がありますが、拠点間で映像などの大容量ファイルの共有が必要な場合や、事業所間で高セキュアな情報共有を行いたい際に最適でしょう。芯線貸しサービスは電気通信事業者の他、電力会社や鉄道会社が提供していることもあります。

イッツコムでは光ファイバーケーブルを活用した通信サービスを提供！

イッツコムでは、法人向けの光回線サービスに加え、専用線や光ファイバーの芯線貸しサービスも提供しています。オフィスの通信環境を見直したい場合や、拠点間の接続を検討している場合は、イッツコムの光回線サービスをご検討ください。

伝送損失が少ない光ファイバーを芯線単位で使用できる「光ファイバー芯線賃貸」

イッツコムでは、拠点間を接続する光ファイバーを芯線単位でお貸しいたします。一般的な汎用シングルモードケーブルより性能が高く、伝送損失の少ない「広帯域低損失シングルモードケーブル」を使用して敷設した回線で、少ない伝送損失での接続を可能とします。

イッツコムおよびケーブルテレビ品川のサービスエリア内全域に対応していますので、利用を検討している方はぜひ一度ご相談ください。利用区間と芯数をご提示いただければ都度見積もり可能です。

専用線サービスも提供している「イッツコム光接続サービス」

一般的な光回線や専用線の利用を考えている方は、イッツコム光接続サービスをご検討ください。イッツコム光接続サービスの下り通信速度は最大2Gbpsとなっており、一般的な1Gbpsより速いのが特徴です。

また、光回線とプロバイダサービスを一体提供しており、契約が複雑化したりトラブル時の問い合わせ窓口で迷ったりする心配がありません。基本サービスは回線のみで、ドメインなどの付加サービスは全て別途オプションサービスとして提供しています。

不要サービスが標準付帯していて必要以上にコスト負担が増大する心配がなく、コストパフォーマンスを重視する方にもおすすめです。最大速度上下1Gbpsの専用線も取り扱っていますので、こちらをご検討中の方もぜひお問い合わせください。

まとめ

光ファイバーケーブルは安定した高速通信を実現するのに欠かせない重要なインフラです。ケーブルにはさまざまな規格が存在し、適材適所で利用することでコストを最適化しつつ快適な通信環境を提供しています。

日々のビジネスで使用する光回線も、光ファイバーケーブルを使用した通信回線です。イッツコムでも、一般的な光回線や専用線アクセスサービス、芯線単位の貸し出しサービスを提供しています。

ニーズに合わせて最適なプランをご提案いたしますので、利用を検討中の方はぜひ一度お問い合わせください。