ファイバーとは何か?

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光ファイバー光学とは、デジタル情報を光のパルスとして、髪の毛よりも細いガラス繊維またはプラスチック繊維に通して伝送する科学技術です。

用途や予算に応じて、ファイバーベースのデータ転送システムの結線は、シングルファイバーまたはマルチファイバーのいずれかが採用されます。

ファイバーを通じて転送される光のパルスは、一般的には赤外線のレーザーもしくは発光ダイオード (LED) で生成され、大量のデータを僅かな減衰だけで非常に遠くまで伝送が可能になります。

この非常に高い効率のためファイバーシステムは、長距離伝送に従来から使用されていた銅線による結線方式を急速に置き換えています。

ファイバーの利点

従来の銅線と比較し、ファイバーケーブルには利点があります。

  • 大容量
    • ファイバーは銅線に比べ、非常に広いデータ帯域をほこります。
  • 長距離
    • ファイバーの減衰比は非常に低いため、リピーターを使用しなくても、より遠くまで伝送が可能です。
  • 省電力
    • 減衰比が低いため、トランスミッターの出力も低くできます。
  • 低干渉
    • 電磁的な干渉に対する信号の耐久性が高いので、シールドがなくてもケーブルを密着させて束ねられます。
  • サイズと重量の低減
    • 同性能の銅製ケーブルに比べ、ファイバーの重量は軽量なため、スペースを節約できます。
  • 安全性
    • 非常に重要なデータを転送する、行政、軍事、医療分野で求められている安全性に対応しています。

光のパルスをファイバーで伝送するデータ転送処理は、従来の銅製ケーブル接続よりも複雑です。

ファイバー技術には様々な種類があり、システムの要求に応じて採用するものを決定しますが、すべてに共通する構成要素もあります。

  • トランスミッター
    • LED やレーザーダイオードを使用して電気信号を光信号に変換することで、データをエンコードし送信します。
  • レシーバー
    • 光信号を半導体光検出器を使用して電気信号に戻すことで、データを受信しデコードします。
  • トランシーバー
    • トランスミッターとレシーバーをひとつに収め、双方向に独立して動作、転送するように設定されています。
  • ケーブル端子
    • トランスミッターやレシーバーを接続するためのファイバーケーブル端子の規格は複数存在します。現在のビデオ制作システムで最も一般的に使用されているのは、ST、SC、LC 端子です。どの端子も単方向通信接続用と双方向通信接続用が選択できます。
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SFP と SFP+

SFP (Small Form-factor Pluggable : 小型フォームファクタープラグ式) モジュールとは、単方向通信接続用、双方向通信接続用の SC、LC、ST 端子に対応する、小型の交換可能な光トランシーバーモジュールです。

ほとんどの場合、モジュールは交換可能で、一般的なファイバー製品に搭載されている SFP ポートに接続します。

SFP モジュールにより、ケーブル端子または光転送波長を素早く変更することが可能です。SFP 接続により、最大 4.25Gbps でデータの転送が行なえます。

SFP+ モジュールは、より広い帯域とデータレートが扱えます。一般的には 10Gbs 前後のデータ転送を行えるように実装されていますが、最大 16Gbs が扱える規格です。

st connectors

ST 端子

マルチモード接続用の最も一般的な端子です。バヨネット方式の金属製マウントで接続する、2.5 mm の楕円形のセラミック製端子です。

sc connectors

SC 端子

「正方形端子」として知られており、プッシュプル型のプラスチック製連結部品とバネを利用している 2.5 mm のセラミック製端子です。
旧式の端子ですが、広く使用されており信頼性があります。

lc connectors

LC 端子

SC 端子を置き換えるために、最近考案された小型の端子です。一般的にシングルモードのファイバーシステムで利用されています。ラッチのついたプッシュプル型のプラスチック製連結部品が採用されている 1.25 mm の端子です。

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ケーブル

サイズ、種類、ファイバーの数によって、トランスミッターとレシーバー間で伝送する光信号は変更可能です。ただし、常に必要な構成要素が 3 つあります。

  • コア : 細いグラスファイバーもしくはプラスチックで、伝送する光パルスの経路になります。
  • 被覆 : ファイバーの周囲を覆い、光をコアに反射します。
  • バッファー : コアと被覆を衝撃や湿度から守ります。

光パルスはコアに入り、被覆でジグザクに反射します。これを全反射 (TIR) と言います。ガラスまたはプラスチックファイバーには抵抗がありますが、この光パルスは真空中の光のおよそ 70% の速度で進みます。

シングルモードとマルチモード

ファイバーを利用したシステムを計画するときには、配線にシングルモードとマルチモードのどちらを採用するかを最初に決定します。

これら 2 つの違いを理解することは、導入する環境にとって最適な選択を行う助けになります。

どちらのモードにもそれぞれ長所があるので、伝送距離、端子の形状、データレート、予算といった要求に応じて選択するべきです。

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シングルモード

シングルモードのファイバーケーブルは、コアの直径が 9 マイクロメートル以下と小さく、単一の経路で光伝送を行います。

信号の分散を抑えることで、非常に長距離の伝送になる場合でもレシーバーは十分に動作します。

シングルモードのファイバーシステムは、長距離通信で最高の伝送レートを達成します。

  • 単一の経路で光伝送
  • 信号の減衰 (損失) が非常に小さい
  • 非常に広い帯域
  • 長距離伝送に最適 (10GbE で最大 10km)
  • システムが高額
multi mode

マルチモード

マルチモードのファイバーケーブルは、直径 62.5 マイクロメートルのより大きなコアで、複数の経路で光伝送を行います。

光の経路が複数に分かれることで信号の分散が起こり、伝送できる距離も短くなります。シングルモードのシステムより価格は低い代わりに、マルチモードでは反射した光が干渉し合い減衰比が増大します。

これは長距離伝送を行った際の品質を低下させます。マルチモードによるファイバー接続は、中距離で広帯域の伝送が求められる場面に最適です。

  • 複数の経路で光伝送
  • 信号の減衰 (損失) が大きい
  • 広い帯域 (制限あり)
  • 中距離伝送に最適 (10GbE で最大 400m)
  • システムが低額

シングルモードのファイバーシステムはマルチモードに比べ、最大 50 倍の距離に対応しますが、しばしば 2 倍から 4 倍高額になります。どちらも 10 GigE の速度に対応していますが、シングルモードのほうが扱えるデータレートは高くなります。

これら 2 つのモードは、お互いに互換性がないため、2 つの終端のモードはどちらかに揃える必要があります。

シングルモードはしばしば、施設間のデータ伝送に使用されます。一方マルチモードは、部屋と部屋や同じ敷地内の建物同士の間で使用されます。

CWDM

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波長間隔の粗い波長多重技術 (CWDM) は、いくつかのストリームを多重化させて 1 本のファイバーでデータを流すファイバー技術です。ビデオプロダクションにおいて CWDM はしばしば、複数の SDI チャンネルを 1 本のシングルモードのファイバーで長距離伝送するのに使われます。

基本的に CWDM は、異なる波長 (色) の光パルスを複数同時に伝送します。

プリズムやフィルターと言った受光デバイスによって、波長はひとつのストリームに多重化されます。各波長は独立したビットストリームで、1 チャンネル の SDI を 18 波長 (範囲 : 1271nm 〜 1611 nm) のうちのいずれか 1 波長に割り当てることができます。終端で受信すると、各波長は分離され、それぞれ各波長専用のレシーバーに送られます。

この効率的な処理のため、CWDM は SDI ビデオを長距離伝送を実現する息の長いソリューションとなります。

  • 複数の光波長を 1 本のファイバーケーブルで伝送
  • 転送容量の増加
  • 長距離伝送に使用可能
  • 特別な光ファイバーは不要
  • 低消費電力で光多重化と分離が可能

AJA のファイバーソリューション

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AJA は、あらゆるファイバー環境の構築が可能な様々な製品とオプションを提供しています。

ミニコンバーターの FiDO シリーズは、ベースバンドビデオや生のビデオデータをファイバー間で変換と転送を可能にするために特別に設計されています。幅広いラインアップが揃っていて、シングルモード、マルチモード、CWDM の中から最適な製品を選択できます。

さらに AJA は SFP ケージを搭載した製品も多数開発しています。そのため、Ki Pro シリーズの収録やプレイバックや、FS シリーズのフレーム同期と複雑な変換処理の入出力にファイバー SFP を追加することも可能です。

光ミニコンバーター

光ファイバー延長ミニコンバーター (FiDO) は、12G-SDI、6G-SDI、3G-SDI、HDMI 2.0 とファイバーの変換において、他に類を見ない柔軟性と費用対効果を持っています。シングルモードのファイバーシステムでは最大 10km、マルチモードの場合には最大 700m のケーブルを使用して伸長できます。

SC、ST、LC 接続のそれぞれで、トランシーバー、トランスミッター、レシーバーが選択できます。

FiDO-2T-X と FiDO-4T-X は CWDM SFP の構成を選択できます。

AJA の光ファイバー拡張コンバーターの筐体はすべて、小型で堅牢に設計されており、狭いスペースやラックの後ろ、撮影車はもちろん、カメラに直接装着することもできます。

特徴

  • 12G/6G-SDI、3G/HD/SD-SDI、HDMI 2.0 の信号を光ファイバーケーブルで転送
  • SDI 信号のアンシラリーデータを含め、すべての信号データを通過
  • 単方向モデルと双方向モデルをラインアップ
  • SDI、HDMI、ファイバーのいずれでも、すべての入力に対しイコライズとリクロックを実行
  • DVB-ASI 互換
  • グラウンドループ防止
  • DC 5-20V 電源を使用 (ユニバーサル電源 DWP-U-R1 を同梱)
  • 5 年保証

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12G-SDI トランシーバー、トランスミッター、レシーバー

  • FiDO-TR-12G 1 チャンネル 12G-SDI/LC シングルモード LC ファイバートランシーバー
  • FiDO-T-12G 1 チャンネル 12G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター
  • FiDO-R-12G 1 チャンネル シングルモード LC ファイバー → 12G-SDI レシーバー
  • FiDO-2T-12G 2 チャンネル 12G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター
  • FiDO-2R-12G 2 チャンネル シングルモード LC ファイバー → 12G-SDI レシーバー
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シングルチャンネル 3G-SDI トランシーバー、トランスミッター、レシーバー

  • FiDO-TR 1 チャンネル 3G-SDI/LC シングルモード LC ファイバートランシーバー
  • FiDO-TR-MM 1 チャンネル 3G-SDI/LC マルチモード LC ファイバートランシーバー
  • FiDO-T 1 チャンネル 3G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター
  • FiDO-T-MM 1 チャンネル 3G-SDI → マルチモード LC ファイバートランスミッター
  • FiDO-R 1 チャンネル シングルモード LC ファイバー → 3G-SDI レシーバー
  • FiDO-R-MM 1 チャンネル マルチモード LC ファイバー → 3G-SDI レシーバー
  • FiDO-T-SC 1 チャンネル 3G-SDI → シングルモード SC ファイバートランスミッター、SDI ループ出力付き
  • FiDO-R-SC 1 チャンネル シングルモード SC ファイバー → 3G-SDI レシーバー、SDI デュアル出力
  • FiDO-R-ST 1 チャンネル シングルモード ST ファイバー → 3G-SDI レシーバー、SDI デュアル出力
  • FiDO-T-ST 1 チャンネル 3G-SDI → シングルモード ST ファイバートランスミッター、SDI ループ出力付き
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デュアルチャンネル 3G-SDI トランシーバー、トランスミッター、レシーバー

  • FiDO-2T 2 チャンネル 3G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター
  • FiDO-2T-MM 2 チャンネル 3G-SDI → マルチモード LC ファイバートランスミッター
  • FiDO-2T-X 2 チャンネル 3G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター、CWDM SFP 対応
  • FiDO-2R 2 チャンネル シングルモード LC ファイバー → 3G-SDI レシーバー
  • FiDO-2R-MM 2 チャンネル マルチモード LC ファイバー → 3G-SDI レシーバー
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クアッドチャンネル 3G-SDI トランスミッター、レシーバー

  • FiDO-4T 4 チャンネル 3G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター
  • FiDO-4T-MM 4 チャンネル 3G-SDI → マルチモード LC ファイバートランスミッター
  • FiDO-4T-X 4 チャンネル 3G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター、CWDM SFP 対応
  • FiDO-4R 4 チャンネル シングルモード LC ファイバー → 3G-SDI レシーバー
  • FiDO-4R-MM 4 チャンネル マルチモード LC ファイバー → 3G-SDI レシーバー
  • FiDO-4T-ST 4 チャンネル 3G-SDI → シングルモード ST ファイバートランスミッター
  • FiDO-4R-ST 4 チャンネル シングルモード ST ファイバー → 3G-SDI レシーバー
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HDMI コンバーター

  • Hi5-12G 12G-SDI → HDMI 2.0 コンバーター
  • HA5-12G HDMI 2.0 → 12G-SDI コンバーター

openGear カードとラックフレーム

openGear は、AJA Video Systems を含む、様々な端末機器メーカーで採用されているオープンアーキテクチャの 2RU モジュラージャックフレームシステムです。

このフレームは 20 スロットの収納力があり、放送局、中継車、ライブイベント会場といった高密度な環境に対応する素晴らしい冷却性能と機能を有しています。

openGear カードは、HDMI 変換、スケーリング変換、SDI オーディオエンベッド / ディスエンベッド、シングルモード / マルチモードファイバー拡張に対応する幅広いラインアップが揃っています。

ファイバーに対応した openGear カードは以下の通りです。

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OG-X-FR - openGear 互換 2RU ラックフレーム

AJA の OG-X-FR は、2RU サイズの openGear フレームで、あらゆる openGear カードとの互換性があります。最新の AJA 製 Dashboard 互換 openGear カードでは、Dashboard を利用可能です。

このフレームは 20 スロットの収納力があり、高密度な環境に対応する素晴らしい冷却性能と、AJA の Fiber OG カードシリーズを含む先進的な openGear の接続性能を備えています。

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光ファイバーエクステンダー - シングルモード

  • OG-FIBER-TR 1 チャンネル 3G-SDI/LC シングルモード LC ファイバートランシーバー
  • OG-FIBER-T 1 チャンネル 3G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター
  • OG-FIBER-R 1 チャンネル シングルモード LC Fiber → 3G-SDI レシーバー
  • OG-FIBER-2T 2 チャンネル 3G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター
  • OG-FIBER-2R 2 チャンネル シングルモード LC ファイバー → 3G-SDI レシーバー
  • OG-FIBER-2T-X 2 チャンネル 3G-SDI → シングルモード LC ファイバートランスミッター、CWDM 向け
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光ファイバーエクステンダー - マルチモード

  • OG-FIBER-TR-MM 1 チャンネル 3G-SDI/LC マルチモード LC ファイバートランシーバー
  • OG-FIBER-T-MM 1 チャンネル 3G-SDI → マルチモード LC ファイバートランスミッター
  • OG-FIBER-R-MM 1 チャンネル マルチモード LC ファイバー → 3G-SDI レシーバー
  • OG-FIBER-2T-MM 2 チャンネル 3G-SDI → マルチモード LC ファイバートランスミッター
  • OG-FIBER-2R-MM 2 チャンネル マルチモード LC ファイバー → 3G-SDI レシーバー

SFP Configurator

AJA は SFP ファイバーモジュールの選択肢を多数提供しています。用途に確実に応え、導入する AJA 製品で確実に対応する SFP モジュールを選択する最速の方法は、AJA SFP Configurator を使用することです。

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フレーム同期と変換

AJA は、SD から 4K まで対応する 1RU のフレームシンクロナイザーで多彩な変換機能を持つコンバーターのシリーズを提供しています。

FS2、FS3、FS4、FS-HDR では、ファイバーオプションが選択可能です。最大 4 チャンネルの HD を扱うことができ、リアルタイム HDR 変換を含む先進的なワークフローにも対応しています。

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FS-HDR

HDR 4K/UltraHD/2K/HD フレームシンクロナイザー / コンバーター

FS-HDR は 1RU ラックマウント型の万能なコンバーター / フレームシンクロナイザーです。放送、OTT、ポストプロダクション、ライブイベント AV 環境に必要とされるハイダイナミックレンジ (HDR) とワイドカラーガマット (WCG) に特化した設計がされています。リアルタイムな低遅延処理と色の忠実性が求められる 4K/UltraHD 及び 2K/HD のワークフローに最適です。

Colorfront 社と提携して開発された FS-HDR の HDR/WCG 機能には、Colorfront Engine の独自ビデオプロセスアルゴリズムが搭載されています。

FS-HDR は 1 チャンネルの 4K/UltraHD/2K/HD に対し アップ / ダウン / クロスコンバート、HDR 変換、フレームシンクが行えます。そして 4 チャンネルモードでは、4 チャンネルの 2K/HD ビデオについて、チャンネル毎に HDR 変換が行えます。12G-SDI ファイバー LC や 12G-SDI BNC SFP で接続することも可能です。

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FS4

4 チャンネル 2K/HD/SD または 1 チャンネル 4K/UltraHD フレームシンク、アップ / ダウン / クロスコンバーター

FS4 は、4 チャンネルの 2K/HD/SD または 1 チャンネルの 4K/UltraHD に対応するフレームシンクロナイザー兼アップ / ダウン / クロスコンバーターです。

このシンクロナイザー兼コンバーターは、洗練された 1RU のフレームフレームに非常に多くの機能と接続性を収めていて、4K/UltraHD、2K/HD/SD で求められるビデオ変換機能を満たします。12G-SDI ファイバー LC や 12G-SDI BNC SFP で接続することも可能です。

広範囲な接続オプションがビデオとオーディオの両方に用意されている FS4 は、2K/HD/SD で 4 つの独立したデバイスを並行して処理したり、すべてのプロセッサーとチャンネルを結合することで 4K/UHD にも柔軟に対応できるため、生産性を最大限に高めることが可能です。

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FS3

SD/HD から 4K/UltraHD へのアップコンバーター兼フレームシンクロナイザー

FS3 には、AJA の信頼性の高いフレーム同期機能と高品質な 4K/UltraHD へのアップコンバート技術が搭載されていて、HD/SD 信号を 4K/UltraHD のワークフローに円滑に統合します。

AJA の適応スケーリングアルゴリズムと名高い変換技術により、最高水準の品質でアップコンバートが行えます。

BNC またはファイバー経由で入力された HD/SD-SDI を 4K/UltraHD にアップコンバートし、複数の BNC とファイバーで同時出力します。

FS3 はまた、AJA の全フレームシンクロナイザー同様、RGB カラーコレクション、関心領域 (ROI) のスケーリング、拡張オーディオの制御とルーティング、ウェブ UI による制御、GPI トリガーといった信頼性の高い機能を有しています。

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FS2

デュアルチャンネルコンバーター兼フレームシンクロナイザー

非常に高い柔軟性と急速に変化する環境に対応する能力を備えた FS2 は、1RU のサイズで素晴らしい変換能力とフレームシンク能力を提供します。

FS2 は、2 台の フレームシンクロナイザー / フォーマットコンバーターとして使用できます。あるいは、2 チャンネルを FS2 内部のキーヤーにリンクさせ 3 台 以上のデバイスを動作させることも可能です。例えば、ビデオと背景のグラフィックが、いずれもアップコンバートされ組み合わされた場合の HD サイドバーのキーイングに使用可能です。

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デジタル収録再生機

Ki Pro Ultra と Ki Pro Ultra Plus は、様々な解像度、コーデック、そして、SFP の直接接続を含む接続能力の要求に応えるデジタルファイル収録再生機で、4K/UltraHD/2K/HD の録再生に対応しています。

組付けのキャリーハンドルで持ち運びが行えます。また、ラックマウントが可能なハーフラックサイズの幅と 2RU の高さで設計されています。

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Ki Pro Ultra Plus

4K/UltraHD/2K/HD レコーダー / プレイヤー & マルチチャンネル HD レコーダー

Ki Pro Ultra Plus はマルチチャンネル Apple ProRes® レコーダーで、最大 4 チャンネルの HD 収録に対応しています。シングルチャンネルモードの場合には、4K/UltraHD/2K/HD の Apple ProRes、Avid DNxHR、Avid DNxHD® MXF を録再生可能です。また、3G-SDI、Fiber、HDMI 2.0 で接続が行えます。

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Ki Pro Ultra

4K 60p に対応した 4K/UltraHD/2K/HD レコーダー / プレイヤー

Ki Pro Ultra はファイルベースの 4K/UltraHD/2K/HD ビデオレコーダー兼プレイヤーです。Apple ProRes と Avid DNxHR ファイルでは、最大で 4K までの様々なビデオフォーマットやフレームレートに対応しています。HD 解像度の場合には、Avid DNxHD MXF ファイルも扱えます。

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関連情報

日々進化する放送技術に対し、AJA は世界中の放送、制作、ポストプロダクション、プロ AV システムインテグレーター産業が将来に渡って使用できる技術を提供しています。

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