Хотя одномодовые оптоволоконные кабели (SMF) и многомодовые оптоволоконные кабели (MMF) широко используются в различных приложениях, различия между одномодовыми и многомодовыми оптоволоконными кабелями могут сбивать с толку. В этой статье представлено подробное сравнение типов одномодовых и многомодовых волокон с акцентом на их базовую конструкцию, расстояние передачи волокон, стоимость, цвет волокон и многое другое.

Сравнение одномодового и многомодового

Одномодовое волокно передает только одну моду света за раз. Многомодовое волокно передает несколько мод. Основные различия между одномодовым и многомодовым волокном заключаются в диаметре сердцевины, длине волны и источнике света, пропускной способности, цвете оболочки, дальности передачи и стоимости.

Диаметр сердечника

Одномодовое волокно имеет гораздо меньший диаметр сердцевины, чем многомодовое. Хотя существуют и другие типы волокон, диаметр сердцевины одномодового волокна обычно составляет 9 мкм. Многомодовое волокно, в свою очередь, обычно имеет диаметр сердцевины 50 мкм и 62,5 мкм, что обеспечивает большую светосилу и упрощает соединения. Диаметр оболочки как одномодового, так и многомодового волокна составляет 125 мкм.

Многомодовое волокно имеет более высокое затухание, чем одномодовое, поскольку диаметр его сердечника больше. Одномодовое волокно имеет очень узкую сердцевину, поэтому свет, проходящий через него, отражается меньше, сводя затухание к минимуму.

Длина волны и источник света

Благодаря большему размеру сердцевины многомодового волокна, обычно используются недорогие источники света, такие как светодиоды (LED) и лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), работающие на длинах волн 850 и 1300 нм. В одномодовом волокне, напротив, для генерации света, подаваемого в кабель, обычно используются лазеры или лазерные диоды. Обычные длины волн одномодового волокна — 1310 и 1550 нм.

Пропускная способность

Пропускная способность многомодового волокна ограничена его оптической модой. В настоящее время максимальная пропускная способность для волокна OM5 составляет 28 000 МГц*км. Пропускная способность одномодового волокна теоретически не ограничена, поскольку оно пропускает только одну оптическую моду одновременно.

Цветная оболочка

Согласно стандарту TIA-598C, для невоенного применения внешняя оболочка одномодового волокна должна быть жёлтого цвета, а внешняя оболочка многомодового волокна — оранжевого или светло-зелёного. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о цветовой кодировке оптоволоконных кабелей .

Рабочее расстояние одномодового и многомодового волокна

Хорошо известно, что одномодовое волокно подходит для передачи данных на большие расстояния, а многомодовое — на короткие. Каковы же количественные различия в дальности передачи между одномодовым и многомодовым волокном?

Как видно из диаграммы, на скоростях передачи данных от 1 Гбит/с до 10 Гбит/с одномодовое волокно обеспечивает значительно большую дальность передачи, чем многомодовое , но многомодовое волокно OM3/OM4/OM5 поддерживает более высокие скорости передачи данных. Поскольку многомодовое волокно имеет больший размер сердцевины и поддерживает несколько световых мод, дальность передачи ограничена модовой дисперсией, распространённым явлением для многомодового волокна со ступенчатым показателем преломления. С одномодовым волокном этого не происходит, что является принципиальным различием между ними. Более того, одномодовое волокно OS2 обеспечивает большую дальность передачи в соединениях 40 Гбит/с и 100 Гбит/с, что не указано в таблице.

Стоимость одномодового и многомодового кабеля

Стоимость одномодового и многомодового оптоволокна стала горячей темой на форумах. Многие высказали своё мнение, уделив особое внимание стоимости оптических модулей, стоимости системы и стоимости установки.

Стоимость оптического трансивера

По сравнению с одномодовыми оптическими модулями многомодовые оптические модули почти в два-три раза дешевле. В следующей таблице в качестве примеров приведены одномодовые и многомодовые оптические модули Cisco, совместимые с Fibermart.

Как видно из таблицы, с ростом скорости разница в цене существенно увеличивается.

Стоимость системы

Одномодовое волокно обычно подходит для передачи данных на большие расстояния, но для полного использования его основных свойств требуются приёмопередатчики, оснащённые лазерами с большей длиной волны, меньшим размером пятна и, как правило, более узкой спектральной шириной. Эти характеристики приёмопередатчиков в сочетании с необходимостью более точной юстировки и более жёстких допусков на размеры разъёмов для волокон меньшего диаметра значительно увеличивают стоимость приёмопередатчиков и общую стоимость межсоединений для одномодовых волокон.

Методы производства приёмопередатчиков на базе VCSEL оптимизированы для многомодового волокна, что упрощает их изготовление в массивах и снижает стоимость по сравнению с аналогичными одномодовыми приёмопередатчиками. Несмотря на использование нескольких оптоволоконных каналов и массивов приёмопередатчиков, одномодовая технология по-прежнему обеспечивает значительную экономию средств при симплексно-дуплексном соединении по сравнению с одномодовой технологией, работающей в одно- или многоканальных конфигурациях. Многомодовые волоконно-оптические системы обеспечивают самую низкую стоимость системы и возможность модернизации до 100 Гбит/с для стандартных внутренних приложений с использованием параллельных волоконно-оптических соединений.

Стоимость установки

Одномодовое волокно обычно стоит дешевле многомодового. Если вы строите оптоволоконную сеть 1G и надеетесь в конечном итоге масштабироваться до 10G или более высоких скоростей, экономия средств от одномодового волокна может снизить цену примерно вдвое. Между тем, стоимость модуля SFP для многомодового волокна OM3 или OM4 увеличивается на 35%. Одномодовое волокно дороже, но также увеличиваются трудозатраты на замену многомодового волокна, особенно после перехода с OM1 на OM2, OM3 и, наконец, OM4. Если вы готовы рассмотреть бывшие в употреблении SFP-модули Fibre Channel, цена одномодового 1G может значительно снизиться. Если у вас есть бюджет и вам нужны соединения 10G на короткие расстояния, экономически по-прежнему выгоднее многомодовое. Однако следите за этими экономическими показателями, поскольку исторический опыт показывает, что надбавка к цене на одномодовое волокно снизится.

Часто задаваемые вопросы о одномодовом и многомодовом волокне

В: Какой тип волокна лучше — одномодовый или многомодовый?

О: Как уже упоминалось выше, одномодовое и многомодовое волокно имеют свои преимущества с точки зрения стоимости и области применения. Не существует одномодового волокна, которое было бы лучше или хуже. Просто выберите волокно, которое лучше всего подходит для вашей области применения.

В: Можно ли смешивать одномодовые и многомодовые типы волокон?

О: Ответ на этот вопрос — «нет». Многомодовое и одномодовое волокно имеют разные размеры сердцевины и передают разное количество световых мод. Смешивание этих двух типов волокон или их прямое соединение приведёт к значительным оптическим потерям, вызывая джиттер или прерывания связи. Помните: никогда не смешивайте кабели разных типов.

В: Можно ли использовать многомодовый приемопередатчик на одномодовом оптоволоконном кабеле?

A: В общем случае ответ — нет. Подключение многомодового оптического модуля к одномодовому оптическому кабелю приведёт к значительным оптическим потерям. Однако верно и обратное. Например, одномодовый SFP-модуль 1000BASE-LX может работать по многомодовому оптоволоконному кабелю, используя оптоволоконный кабель с конфигурацией мод. Иногда для решения этой проблемы между одномодовыми и многомодовыми оптическими модулями можно использовать оптоволоконный медиаконвертер.

В: Одномодовые и многомодовые типы оптоволоконного кабеля: какой из них выбрать?

A: При выборе между одномодовым и многомодовым волокном основное внимание следует уделять фактической дальности передачи данных. Например, в центре обработки данных многомодового волокна достаточно для передачи данных на расстояние 300–400 метров. Однако для приложений, требующих передачи данных на расстояние в несколько километров, одномодовое волокно является оптимальным выбором. В приложениях, где можно использовать как одномодовое, так и многомодовое волокно, следует учитывать и другие факторы, такие как стоимость и необходимость модернизации в будущем.

Краткое содержание

Сравнение одномодового и многомодового оптоволокна показывает следующее: одномодовые оптоволоконные кабельные системы подходят для передачи данных на большие расстояния и широко используются в сетях операторов связи, городских сетях (MAN) и пассивных оптических сетях (PON). Многомодовые оптоволоконные кабельные системы обеспечивают более короткие расстояния передачи данных и широко используются в корпоративных сетях, центрах обработки данных и локальных сетях (LAN). Независимо от выбранного метода, выбор решения, наилучшим образом соответствующего потребностям вашей сети с учетом общей стоимости оптоволокна, является важнейшей задачей для каждого проектировщика сети.