Singlemode-Glasfaser vs. Multimode-Glasfaser: Welche benötigen Sie?

 

Einführung

 

Beginnen wir mit dem grundlegendsten und wichtigsten „Übertragungsrückgrat“ der optischen Kommunikation-optischen Fasern - und konzentrieren uns auf die Unterschiede zwischen Singlemode-Fasern und Multimode-Fasern, diesen beiden „Brüdern“. Viele Neulinge verwechseln diese beiden Aspekte, und wenn es an der Zeit ist, sich zu entscheiden, quälen sie sich mit der Frage: Welches ist das Richtige für Rechenzentren? Welches für die Fernübertragung-? Wie bringen Sie Kosten und Leistung in Einklang? Machen Sie sich keine Sorgen - nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, werden Sie keine Probleme haben, diese Fragen zu lösen.

Bevor wir uns mit den Unterschieden zwischen Singlemode-Glasfaser und Multimode-Glasfaser befassen, gehen wir kurz darauf ein, wie Glasfaser Signale überträgt. Keine Notwendigkeit für Komplexität-Denken Sie nur an einen Kernpunkt: Glasfaser überträgt Signale durchtotale innere Reflexionaus Licht. Genau wie Licht, das in einem Spiegel reflektiert wird, unterscheiden sich Kern und Mantel der FaserBrechungsindizes. Das optische Signal „springt“ im Inneren des Kerns herum, entweicht aber nie, sodass es sich kontinuierlich vorwärts ausbreiten kann. Ich denke, Sie verstehen alle: Reflexion und Brechung sind die beiden Grundprinzipien der optischen Übertragung, wobei Reflexion die primäre Art der Lichtübertragung ist.

Manche fragen sich vielleicht: Warum nicht elektrische Leitungen verwenden? Sie können sich unsere frühere Serie zur Ethernet-Verkabelung, auch Kupferverkabelung genannt, ansehen. Bei Metallleitern gibt es einen Widerstand, daher ist die Übertragungsstrecke kurz; Außerdem gibt es zu viele Interferenzen, die eine Übertragung mit voller-Bandbreite verhindern. Und wenn Sie eine Abschirmung hinzufügen, benötigen Sie mehrere Schichten, was die Kosten erheblich in die Höhe treibt.

 

Apropos Glasfaser: Diese Probleme der Kupferverkabelung sind genau die beiden Hauptvorteile von Glasfaser: Erstens die außergewöhnliche Anti-Interferenzfähigkeit-, egal ob es sich um elektromagnetische Störungen in Industrieumgebungen oder Blitze im Freien handelt, sie haben keinen Einfluss darauf. Zweitens: enorme Bandbreite und super-schnelle Geschwindigkeiten. Die heutigen 100G-, 400G- und sogar noch schnelleren-Übertragungen basieren fast ausschließlich auf Glasfaser. Kupfer ist wie das Fahren auf einer Landstraße,-langsam und anfällig für Staus; Fiber ist wie ein Sportwagen auf der Autobahn-schnell und reibungslos.

Der Hauptunterschied liegt bereits in den Namen: „Single Mode“ ermöglicht die Ausbreitung nur eines Modus des optischen Signals, während „Multimode“ die gleichzeitige Ausbreitung mehrerer Modi ermöglicht. Aber hinter dieser einfachen Aussage verbirgt sich eine Reihe von Unterschieden in den Spezifikationen und der Leistung. Lassen Sie es uns in vier Hauptpunkte aufschlüsseln-, wobei wir es realistisch halten und die technischen Spezifikationen verwenden.

 

Die beiden Modi haben unterschiedliche Kerndurchmesser.{0}}Einzelmodus ist „so dünn wie ein Haar“, während Multimode „dick und dennoch raffiniert“ ist.
Erstens haben Singlemode-Fasern einen extrem dünnen Kern, der nur 8–10 Mikrometer im Durchmesser-etwa ein-Zehntel der Dicke eines menschlichen Haares hat. Die gebräuchlichste Singlemode-Faser hat einen 9-Mikron-Kern. Multimode-Fasern hingegen haben einen viel dickeren Kern, üblicherweise 50 Mikrometer oder 62,5 Mikrometer.

Kehren wir zu unserer Autobahn-Analogie zurück: Der Single-Modus ist eine „einzelne Spur“, die nur einen Lichtstrahl entlang eines festen Pfades laufen lässt; Multimode ist eine „mehrspurige Autobahn“, die es mehreren Strahlen ermöglicht, sich gleichzeitig auf unterschiedlichen Wegen zu bewegen.

 

Hier ist ein praktischer Tipp: Wenn Sie Glasfasern auswählen, können Sie sie schnell anhand der Farbe unterscheiden: Singlemode-Fasern haben einen gelben Außenmantel und eine blaue Steckerhülse. Multimode-Fasern verfügen über einen Außenmantel, der entweder orange (üblich für OM1, OM2), hellgrün (üblich für OM3), lila oder rosa (üblich für OM4) oder grün (üblich für OM5) ist; Die Steckerkappen sind meist blau oder schwarz. Wenn Sie das nächste Mal in einem Rechenzentrum sind, machen Sie sich nicht die Mühe, den Kern zu messen, -das könnten Sie wahrscheinlich sowieso nicht. Werfen Sie einfach einen Blick auf die Farbe und Sie werden es wissen. Praktisch, oder?

Neben Kerndurchmesser und Mantelfarbe gibt es noch einen weiteren Unterschied, der es wert ist, untersucht zu werden: die Lichtquelle und die Kosten. Vereinfacht ausgedrückt ist der Singlemode-Modus äußerst effizient, aber kostspielig, während der Multimode-Modus budgetfreundlich und praktisch ist.

Aufgrund der unterschiedlichen Kerndurchmesser unterscheiden sich auch die verwendeten Lichtquellen. Der Kern des Einzelmodus ist so dünn, dass er einen hochpräzisen Laser (z. B. einen DFB-Laser) benötigt, um das optische Signal präzise einzuspeisen. Der dickere Kern von Multimode ermöglicht den Einsatz billigerer Lichtquellen wie zLeuchtdioden (LEDs)oderVertikale-Hohlraumoberfläche-emittierende Laser (VCSELs). Dies führt direkt zu einem Kostenunterschied: Singlemode-Faser selbst ist nicht so teuer, aber die unterstützende Ausrüstung-Laser,optische Module-ist teuer. Die unterstützenden Geräte für Multimode kosten deutlich weniger, etwa 60–70 % eines Singlemode-Systems. Aus diesem Grund bevorzugen viele Kurzstreckenanwendungen -Multimode -, um Geld zu sparen.

Ein konkretes Beispiel: a10 Gbit/s Einzelmodusoptischer TransceiverSystem(Transceiver und Glasfaser) kostet etwa 9.000 Yuan. Ein Multimode-System mit gleicher-Geschwindigkeit kostet nur etwa 6.000 Yuan. Der Preisunterschied ist ziemlich krass.

Der wesentliche Leistungsunterschied zwischen Singlemode- und Multimode-Glasfaser liegt intuitiv in der Übertragungsentfernung und Bandbreite. Kommen wir zur Verdeutlichung gleich zu den Daten.

 

Singlemode-Glasfaser ist wie ein einspuriges Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssystem, bei dem das optische Signal einem festen Pfad folgt. Es gibt also keinenModale Dispersion(wobei unterschiedliche Pfade dazu führen, dass Signale zu unterschiedlichen Zeiten ankommen, was zu Verzerrungen führt). Dadurch können wesentlich größere Entfernungen erreicht werden: Ein optisches Singlemode-Modul bei 1310 nm kann 40 km weit übertragen, bei 1550 nm sogar bis zu 120 km ohne Repeater. Auch die Bandbreite ist enorm -theoretisch im Terahertz-Bereich-und unterstützt 40G-, 100G- und sogar 400G-WDM-Übertragung.

 

 

Multimode-Fasern hingegen ähneln eher einer mehrspurigen Autobahn und leiden merklich unter der Modendispersion, die ihre Reichweite einschränkt. Bei 1 Gbit/s liegt die maximale Reichweite bei 550 Metern; Bei 10 Gbit/s schafft eine gewöhnliche Multimode-Glasfaser nur 33 Meter. Selbst hochleistungsfähige OM4-Multimode-Fasern erreichen eine Höchstlänge von 550 Metern und ihre Bandbreite ist vergleichsweise begrenzt und liegt im Gigahertz-Bereich. Einfach ausgedrückt: Multimode-Glasfaser ist Ihr Kurzstrecken-Sprinter, während Singlemode-Glasfaser der Langstrecken-Ausdauer-Champion ist.

 

 

Sobald man diese Leistungsunterschiede erfasst, ordnen sich die Anwendungsszenarien praktisch von selbst. Kurz gesagt: Entscheiden Sie sich für Multimode für kurze -Distanzen und kostensensible-Konfigurationen; Verwenden Sie den Einzelmodus für Langstrecken--Anforderungen mit hoher{4}}Geschwindigkeit.

 

Das Hauptgebiet von Singlemode-Fasern sind Langstrecken--Transporte mit hoher-Kapazität-denken Sie an die Fern-Trunks von Telekommunikationsanbietern, Metro-Backbone-Verbindungen, 5G-Backhaul und Rechenzentrumsverbindungen, bei denen die Entfernungen typischerweise 550 Meter überschreiten. Beispielsweise wurde der Extranet-Ring der Regierung einer Großstadt auf Singlemode-Glasfaser aufgebaut, erstreckt sich über 200 km und nutzt WDM zur Bereitstellung von 48 Kanälen × 100 Gbit/s, sodass der Datenverkehr der Stadt auch in Spitzenzeiten reibungslos verläuft.

Im Gegensatz dazu glänzt Multimode-Glasfaser in Nahbereichsumgebungen: Inter-Rack-Verbindungen innerhalb von Rechenzentren (weniger als oder gleich 300 m), Unternehmens-LANs, Campus-Netzwerke und Gebäudeverkabelung. Das Rechenzentrum eines Internetunternehmens nutzte Multimode-Glasfaser mit aktiven optischen Kabeln, um eine blockierungsfreie 400-Gbit/s-Konnektivität zwischen Racks zu erreichen und so das Hochgeschwindigkeitsziel zu erreichen und gleichzeitig die Kosten unter Kontrolle zu halten. Anwendungen mit kurzer-Reichweite und geringer-Latenz wie medizinische Bildgebung und hochauflösende-Videoüberwachung profitieren ebenfalls von der Verzögerung im Millisekundenbereich-der Multimode-Faser.

Viele Leute tappen in die Falle einer Kosten--Nur-Denkweise- und entscheiden sich entweder für den Multimodus, weil es billiger erscheint, oder für den Single-Modus aus Leistungsgründen, und am Ende übersehen sie entweder Anforderungen oder verschwenden Geld. Hier sind 4 Schlüsselfaktoren, die Sie beachten sollten. Befolgen Sie sie und Sie können nichts falsch machen:

 

Übertragungsentfernung:Ab 550 Metern direkt in den Single-Modus wechseln, keine Frage. Im Umkreis von 550 Metern kann Multimode in Betracht gezogen werden.

Bandbreitenanforderungen:Bei Raten über 40 G priorisieren Sie Single Mode plus kohärente Erkennung. Für Raten unter 40G über kurze Distanzen ist Multimode in Ordnung.

Verkabelungsumgebung:Wenn Sie mit einem vorhandenen Kabelkanal arbeiten, achten Sie darauf, den Biegeradius der Faser zu überprüfen. Biegeunempfindliche Singlemode-Faser (ITU-T G.657) eignet sich besser für vertikale Läufe im Innenbereich.

Lebenszykluskosten:Berücksichtigen Sie bei den Upgrade-Kosten über einen Zeithorizont von 10 Jahren nicht nur die Vorabkosten-. Der Einzelmodus bietet eine bessere Skalierbarkeit für zukünftige Geschwindigkeitssteigerungen.

Eine weitere Gefahr, auf die Sie achten sollten: Wenn Sie jemals Singlemode- und Multimode-Fasern anschließen müssen, verwenden Sie immer einen bidirektionalen Medienkonverter (MMC). Es hält die Einfügedämpfung unter 1 dB; Andernfalls wird die Übertragungsqualität durch eine starke Signalverschlechterung beeinträchtigt. Einmal benutzte ein Wartungstechniker, der versuchte, die Dinge einfach zu halten, aSinglemode-Patchkabeldirekt auf einer Multimode-Glasfaser-was zu ständigen Verzögerungen im Überwachungsmaterial führte und einen halben Tag zur Fehlerbehebung in Anspruch nahm. Treten Sie nicht in dasselbe Loch!

 

Lassen Sie mich mit einigen wichtigen Erkenntnissen abschließen: Bei Singlemode- und Multimode-Fasern geht es nicht darum, welche besser ist{0}}Sie haben jeweils ihre eigene Aufgabe. Der Single-Mode dominiert mit seinem Vorteil „große Reichweite, hohe Geschwindigkeit“ die Backbone- und Langstreckenübertragung, während Multimode mit „niedrigen Kosten, kurzer Reichweite“ das Rechenzentrum und den Unternehmens-LAN-Bereich dominiert. Denken Sie an die drei Regeln: Identifizieren Sie den Typ anhand der Farbe, wählen Sie den Modus anhand der Entfernung aus und berechnen Sie die Kosten entsprechend Ihren Anforderungen. Beherrschen Sie diese und die Faserauswahl wird zum Kinderspiel.