マルチモードファイバーとシングルモードの違いは何ですか

この記事では、ネットワーク プランナー、IT マネージャー、設置担当者が 2026 年のプロジェクトに適切なファイバー タイプを選択できるように、技術的な違い、実際の距離と速度のベンチマーク、コストの比較、選択ガイダンスを詳しく説明します。

マルチモードファイバーとは何ですか?

マルチモード ファイバーは、単一のコアを介して複数の光パス、つまり「モード」を同時に伝送します。 コア直径が大きいため (通常、最新の OM3/OM4/OM5 グレードでは 50 マイクロメートル、従来の OM1/OM2 グレードでは 62.5 マイクロメートル)、さまざまな角度でファイバーに入射する光は、単一の直線ではなく別々の経路に沿って反射します。この設計により調整と設置が簡素化され、MMF の費用対効果が高く、企業ネットワーク、データセンター、キャンパス環境における短距離から中距離のデータ伝送に最適です。

マルチモード ファイバーでは、コアが大きいほど不正確な位置合わせが許容されるため、安価な光源が使用されます。初期のマルチモード システムは、安価でシンプルな光源として LED に依存していましたが、LED はさまざまな角度でコア全体に光を注入し、多数のモードを励起し、速度と距離の両方を制限する大幅な分散を引き起こします。最新のマルチモード ネットワークは主に LED を超えています。 1990 年代後半、VCSEL (垂直共振器面発光レーザー) と呼ばれる一種の半導体レーザーが登場し、状況が一変しました。VCSEL は、製造コストが比較的安価でありながら、LED よりもはるかに高いレートで変調できるためです。

の OM1 to OM5 Grading System

マルチモード ファイバーは、帯域幅とサポートする光源の種類に基づいて、OM1 から OM5 までの 5 つのグレードに分類されます。 OM1 は 62.5 マイクロメートルのコアを使用し、850 nm で 200 MHz/km 以上の帯域幅を提供します。 LED 光源用に設計されており、10 ギガビット イーサネットは約 33 メートルまでしかサポートせず、40G または 100G イーサネットはまったくサポートできません。 OM2 も 62.5 マイクロメートルのコアを使用しますが、帯域幅が 500 MHz/km 以上に向上し、10G イーサネットを約 150 メートルまで延長しますが、依然として 40G および 100G 規格からはロックされています。

OM3 は、LED ではなくレーザー光源専用に設計された最初のグレードで、1,500 MHz/km 以上の帯域幅を持つ 50 マイクロメートルのコアを使用し、300 メートルまでの 10G イーサネットと 100 メートルまでの 40G または 100G イーサネットをサポートします。 OM4 は 50 マイクロメートルのコアをさらに推し進め、3,500 MHz/km 以上の帯域幅を実現します。 OM4 ファイバーを使用すると、10G イーサネット信号は最大 400 メートル、25G 信号は最大 100 メートル、40G 信号は最大 150 メートル、100G 信号は最大 100 メートルまで伝送できます。

OM5 は最新のマルチモード グレードで、波長多重伝送用に構築されています。 2016 年にリリースされた OM5 は、短波長分割多重 (SWDM) 伝送をサポートするように作られており、OM4 と比較して、850 nm で 4700 MHz/km と 953 nm で 2470 MHz/km の両方のモード帯域幅が必要です。 OM5 は本質的には、より広い波長ウィンドウにわたって高帯域幅を維持するためにさらに最適化された OM4 であり、850 nm でのすべての OM4 仕様を満たしているため、既存の OM4 トランシーバーとの下位互換性があります。これは、OM5 が 40G SWDM4、100G SWDM4、400G-BD4.2 などの多波長 SWDM トランシーバーでより適切に動作する一方で、850 nm でのみ動作する標準の 1G、10G、25G、40G、100G トランシーバーと併用した場合には追加の価値が追加されないことを意味します。

キャプション: マルチモード ファイバー グレード OM1 ～ OM5 のコア サイズ、光源、最大 10 ギガビット イーサネット距離、および標準ジャケットの色による比較。出典: ISO/IEC 11801、EDGE Optical Solutions、FiberCablesDirect。

シングルモードファイバーとは何ですか?

シングルモードファイバは、コアの中心を真っすぐに下る 1 つの光路のみを伝送し、モード分散をほぼ完全に排除します。 シングルモード ファイバのコア直径は 8 ～ 9 ミクロンで、単一の伝播モードのみをサポートするには、コアは動作波長で約 10 ミクロンより小さくなければなりません。比較のために、50 ミクロンのマルチモード ファイバはシングル モード コアよりも約 5 ～ 6 倍大きいため、数百のモードを同時にサポートします。

光路が 1 つだけであるため、信号が距離を超えて拡散したり相互に干渉したりすることはありません。シングルモード ファイバーは光の経路を 1 つだけ許可するため、事実上無制限の帯域幅を持ち、将来性のあるネットワークに最適です。シングルモードファイバーは、ケーブル接続の名称でも呼ばれます。 OS2 、これは、屋外および長距離屋内リンクを指定するために構造化ケーブル規格で使用されます。

シングルモードがさらに進化する理由

シングルモード ファイバーは、マルチモード ファイバーを制限する帯域幅と距離のトレードオフを回避します。 マルチモード ファイバはわずかに異なる長さの多くのパスに沿って光を送信するため、これらのパスはわずかに異なる時間に受信機に到着します。これがモード分散と呼ばれる効果です。帯域幅と距離の積が基本的な物理的制限であるため、モード分散により、トランシーバーに関係なく帯域幅が制限されます。シングルモードファイバーはこの制限を完全に回避するため、通信事業者と長距離ネットワークオペレーターはほぼ独占的にこの制限に依存しています。

の tradeoff is precision. Single mode fiber requires eye-safe laser sources, and the 1310nm and 1550nm wavelengths it typically operates at are invisible and cannot be seen with the naked eye, which is a safety consideration during installation. The 9-micron core also demands more precise connector alignment and cleaner terminations than the larger multimode core, and dirty or poorly terminated connectors have a larger proportional impact on signal quality.

マルチモードとシングルモード: 直接比較

シングルモードファイバーは距離と帯域幅で優れています。マルチモードファイバーは、機器のコストと設置の容易さの点で優れています。 以下は、2026 年のネットワーク設計の決定において最も重要な要素を網羅した技術的な比較を並べて示したものです。

キャプション: マルチモード ファイバーとシングルモード ファイバーの技術的およびコストの直接比較。出典: TIA-598C カラーコーディング標準、Cablify 2026 ガイド、Conversions Tech 2026 ガイド。

距離: 唯一の最大の差別化要因

距離は 2 つのファイバー タイプ間の最も明確な境界線です。 SMF (OS2) はキロメートル向けに構築されており、最大 100km 以上の距離をサポートします。一方、MMF (OM3/OM4/OM5) はメートル向けに構築されており、通常は最大 400 メートルです。 MMF は、ファイバー タイプ (OM3、OM4、OM5) に応じて、通常 300 ～ 550 メートルの範囲の距離で最大 100 Gbps の高速データ レートをサポートします。

高速になると、マルチモード距離の上限は急激に低下します。次世代 AI データセンター ファブリックのネットワーク監査は、これを明確に示しています。 800G スパインリーフ ファブリックの監査中に、800G での OM4 マルチモード ファイバーのリンク バジェットが 50 メートル未満と非常に厳しいことが判明したため、エンジニアは複数の列にまたがる AI トレーニング クラスターに対して OS2 シングルモード ファイバーを義務付けるようになりました。これは、2026 年に高密度 AI または機械学習クラスターを構築する組織にとって重要な考慮事項であり、中程度の規模であってもラック列がマルチモード距離の予算を超えることがよくあります。

コスト: ケーブルとトランシーバーの経済性

マルチモード ファイバーを使用すると、ケーブル自体ではなく、トランシーバーにかかる費用が最も節約されます。 マルチモード ケーブルの 1 フィートあたりのコストはシングルモードとほぼ同じですが、コストの違いはトランシーバにあります。10G マルチモード SFP の価格は 15 ～ 30 ドルですが、シングルモードの同等品の価格は 30 ～ 80 ドルです。 300m 未満の短距離走行の場合、マルチモードは光学系を 40 ～ 60% 節約します。

このコストギャップは、光源自体に起因して存在します。シングルモード ファイバは、非常に特定の狭い波長で光を発し、わずか 8 ～ 9 マイクロメートル幅のコアと位置合わせする必要がある高精度レーザー ソースを使用します。一方、マルチモード トランシーバーは、製造コストが安く、より大きな 50 マイクロメートル コアとの結合が容易な VCSEL を使用します。何千もの短いリンクを持つデータセンターなどの大規模な場合、このトランシーバーのコスト差はプロジェクトの総予算のかなりの部分を占める可能性があります。

マルチモードファイバーとシングルモードファイバーを混在させることはできますか?

いいえ、コア サイズに物理的な互換性がないため、マルチモード ファイバーとシングル モード ファイバーを直接接続することはできません。 コア サイズが異なるため (9 µm と 50 µm)、光は正しく結合されず、その結果、少なくとも 18dB ～ 20dB の損失が発生し、リンクが即座にクラッシュします。 2 つのファイバ タイプをブリッジするには、両側に正しいトランシーバ タイプを備えたメディア コンバータまたはスイッチが必要です。

トランシーバーの不一致も、一般的でコストのかかるトラブルシューティングの罠です。シングルモード トランシーバをマルチモード ファイバ パッチ コードに接続したり、その逆を行ったりすると、ほぼゼロの光信号が生成され、トランシーバはエラーを出さずに明確なメッセージを表示します。リンクが単に起動しないか、信号は表示されてもパケットが常にドロップされます。 TIA-598C 標準に従ってケーブルとコネクタを色分けする (シングル モードの場合は黄色、マルチモードの場合はオレンジ、アクア、バイオレット、またはライム グリーン) と、設置およびメンテナンス時のこれらのエラーの防止に役立ちます。

マルチモードとシングルモードのどちらを選択すべきか?

コストが最も重要な 400 ～ 550 メートル未満の短いリンクにはマルチモード ファイバーを選択し、さらに遠くに移動する必要があるリンクや、将来的により高い帯域幅に拡張する必要があるリンクにはシングルモード ファイバーを選択します。 の right choice depends on three factors: distance, current and future data rate, and budget for transceivers versus long-term flexibility.

• マルチモード (OM4/OM5) を選択します 単一のラックまたは列内のサーバーとスイッチのリンク、建物内のフロア接続、および 300 ～ 400 メートルの下で確実に動作します。
• シングル モードを選択します (OS2) キャンパス バックボーン、建物間リンク、電気通信およびキャリア ネットワーク、および 400G/800G の速度で複数の列または建物間を移動する必要がある AI または高性能コンピューティング クラスターに最適です。
• ハイブリッド バックボーンを検討する 現在の短距離の手頃な価格と長期的なスケーラビリティの両方を必要とする新しいビルドに最適です。

業界のガイダンスでは、現在の距離のみを最適化するのではなく、事前に計画を立てることがますます好まれています。ファイバー エンジニアリング コンサルタントから広く引用されている経験則の 1 つは、新しいビルドでは、将来性を考慮してシングル モードが約 70%、従来の短距離接続用に OM4 が 30% のハイブリッド バックボーンをインストールすることです。これは、2026 年のより広範な傾向を反映しています。データ センターと高速 AI バックボーンでは、SMF (OS2) は長距離で 400G/800G をサポートしますが、高密度ラックとサーバーからスイッチへのリンクでは、MMF (OM4/OM5) は短距離の場合でもコスト効率が高くなります。

ネットワークプランナーが使用する単純な距離ルール

リンクがおよそ 300 ～ 400 メートルを超える場合は、現在技術的にはマルチモードが機能するとしても、長期的にはシングル モードの方が安全です。 400m を超える距離に接続する必要がある場合は、基本的にシングル モード (OS2) が必要です。これは、キャンパス バックボーンと建物間リンクにとって将来性のある唯一の選択肢であるためです。一方、30m 以内のサーバーを接続するには、安価にマルチモード (OM4/OM5) が必要です。これは、ラック内ケーブル配線や短距離の高密度展開に最適です。ネットワーク速度はケーブル システムの 10 ～ 15 年の耐用年数にわたって増加する傾向にあり、速度が増加するにつれて距離予算は縮小します。そのため、現在 10G で OM4 を快適にサポートしているリンクでも、数年後には同じ距離で 100G または 400G をサポートするのが困難になる可能性があります。

よくある質問

シングルモード ファイバーは常にマルチモード ファイバーより優れていますか?

いいえ、シングルモード ファイバーが一般的に「優れている」わけではありません。シングルモード ファイバーは長距離に適しており、マルチモード ファイバーは短くコスト重視のリンクに適しています。 アプリケーションが長距離通信、非常に高い帯域幅、または時間の経過とともに拡張する機能を必要とする場合は、シングルモード ファイバーが明確な選択肢ですが、最終的な到達距離よりもコストが重要な要素となる短距離から中距離のネットワークでは、マルチモード ファイバーが好ましい選択肢です。

OM4 マルチモード ファイバーの最大距離はどれくらいですか?

OM4 マルチモード ファイバーは、10 ギガビット イーサネットでは最大 550 メートルをサポートしますが、40 および 100 ギガビット イーサネットでは 150 メートルのみをサポートします。 OM4 は OM3 の改良バージョンで、最大 550 メートルまで 10 Gbps を実現し、40 および 100 Gbps のサポートが強化されています。最新の AI データセンターの 400G または 800G の速度では、使用可能な OM4 距離は 50 メートル未満に短縮される可能性があります。

ケーブルは安価であるにもかかわらず、シングルモード ファイバーの導入コストが高くなるのはなぜですか?

の added expense comes from the transceivers, not the cable. マルチモード トランシーバーで使用される LED および VCSEL は 850 nm および 1300 nm の波長で動作しますが、通信で使用されるシングルモード ファイバーは通常 1310 または 1550 nm で動作するため、はるかに高精度で高価なレーザー コンポーネントが必要になります。また、シングルモード ファイバーの 9 ミクロンの狭いコアには、より厳しい製造公差と終端公差が要求され、ポートごとの機器コストが増加します。

OM5 ファイバーは既存の OM4 トランシーバーで動作しますか?

はい、OM5 ファイバーは OM4 トランシーバーと完全に下位互換性があります。 OM5 は 850 nm での OM4 仕様をすべて満たしているため、既存の OM4 トランシーバーとの下位互換性がありますが、OM5 への追加投資は、ネットワークが SWDM 対応トランシーバーを採用してそのより広い波長のパフォーマンスを活用する場合にのみ効果を発揮します。

シングルモードケーブルとマルチモードケーブルを同じポートに接続しても損傷はありませんか?

機器に損傷はありませんが、リンクは機能しなくなります。 コア サイズが異なるため (9 µm と 50 µm)、同じリンク上でシングル モード ファイバとマルチモード ファイバを混在させることはできません。また、光が正しく結合されず、少なくとも 18 ～ 20 dB の損失が発生し、リンクが即座にクラッシュします。 2 つのファイバー タイプを相互接続する必要がある場合は、適切なメディア コンバーターが必要です。

2026 年に AI およびハイパフォーマンス コンピューティング クラスターはどのファイバー タイプを使用すべきでしょうか?

400G または 800G で実行される AI トレーニング クラスターでは、シングル モード ファイバーが標準的に推奨されることが増えています。 800G での OM4 マルチモード ファイバーのリンク バジェットが 50 メートル未満と非常に厳しいため、複数の列にまたがる AI トレーニング クラスターの場合、ネットワーク エンジニアは現在 OS2 シングルモード ファイバーを義務付けています。これらの環境では、マルチモード ファイバは最短のラック内接続でのみ実行可能です。

重要なポイント

の core difference between multimode and single mode fiber boils down to one tradeoff: distance and bandwidth versus upfront equipment cost. マルチモード ファイバーのコアが大きいため、安価で建物やデータ センター内での短期間の運用に耐えられます。一方、シングル モード ファイバーの狭いコアによりモード分散が排除され、キャンパス バックボーン、通信ネットワーク、最新の AI データ センターが依存する長い大容量リンクが可能になります。イーサネットの速度が 400G および 800G に向けて上昇し続けるにつれて、マルチモード ファイバーの距離バジェットは縮小し続けており、特に AI インフラストラクチャにおいて、より多くのネットワーク設計がシングル ラックを超えるものについてはデフォルトとしてシングル モードに向かうようになっています。