ネットワークスペシャリスト 2022年 午前2 問02

シングルモード光ファイバ特性【午前2解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 「マルチモード／シングルモード」の違いを押さえる（コア径と伝搬モード数の違い）。
2. 伝送品質に影響する主因を確認する（モード分散＝パルス広がり → 帯域幅低下）。
3. 設問の「伝送速度」と「伝送距離」を「帯域幅と距離の組合せ」で読み替える（高帯域×長距離が可能かを判断）。
4. 各選択肢と照らし合わせ、モード分散の有無が示す伝送特性を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア（正答）
  シングルモードはコアが小さく単一モード伝搬のためモード分散がほぼなく、高い帯域幅で長距離伝送が可能。減衰については波長や材質に依存するため、単純に“減衰が必ず小さい”とは言えない点に注意。
• イ（誤り）
  「伝送距離は短い」とするのは誤り。モード分散がないため通常は長距離向けであり、短距離しか使えないという記述は逆です。
• ウ（誤り）
  マルチモードはコアが大きく複数モードが伝搬するためモード分散が大きく、距離が伸びるとパルス広がりで帯域が制限される。したがって「伝送速度も速く、距離も長い」は誤りです。
• エ（誤り）
  「マルチモードの方が伝送速度は速い」は一般的に誤解です。マルチモードは短距離でコスト効率よく高データレートを実現できる場合があるが、長距離ではモード分散で帯域が制限されます。従って「速度は速いが距離は短い」という単純な一般化は不適切です。

よくある誤解

• モード分散と減衰を混同する
  モード分散はパルスの時間的広がり（帯域制限）に関係し、減衰（光の強度低下）は材質・波長・製造品質・増幅の有無に依存します。モード数の違いだけで減衰が小さいとは限りません。
• 「伝送速度＝光の伝播速度」と勘違いする
  試験文の「伝送速度」は通常データ伝送可能な帯域（bit/s）を指します。光の群速度はコア材料の屈折率で決まり、モード数とは別の話です。
• マルチモードは常に低性能という誤認
  マルチモードは短距離（数十〜数百メートル）でコスト効率が良く、VCSELなどの安価な光源で十分な性能を発揮します。用途によって使い分けが必要です。

補足コラム

• 代表的なコア径
  • シングルモード: 約8–10 µm（波長1310/1550 nmを想定）
  • マルチモード: 50 µm または 62.5 µm が一般的
• 波長と減衰（目安）
  • 850 nm（主にマルチモード用）：一般に減衰は比較的大きい
  • 1310 nm、1550 nm（主にシングルモード用）：特に1550 nm付近は光増幅器（EDFA）が使え、長距離伝送に適する。1550 nmでの減衰は適切なファイバで約0.2 dB/km 程度のオーダー（実測値はファイバや条件に依存）。
• 規格と実運用
  マルチモード（OM3/OM4）は10Gbpsや40/100Gbpsを短距離でサポートできる設計がされている一方、シングルモードは数十〜数百kmの長距離伝送に適しています。

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