Monomode-fiber vs. multimode-fiber: forskelle, fysik og vejledning til valg
Indholdsfortegnelse
Du skal trække kabler til et datacenter, et FTTH-netværk eller en virksomheds backbone — og du er i tvivl om, om du skal vælge fiber monomode og multimode. Det handler ikke blot om kabelfarven: De to teknologier bygger på forskellige fysiske principper, kræver udstyr, der ikke er kompatibelt, og dækker helt forskellige anvendelsesområder. Denne vejledning forklarer udbredelsesmekanismerne, de gældende standarder og hvordan man vælger det rigtige.
Hvad er en udbredelsesform?
I en lysledning udbreder lyset sig via total intern refleksion : En kerne af kvarts med høj brydningsindeks er omgivet af en kappe med lavere brydningsindeks. Forskellen i brydningsindeks holder lyset inden for kernen.
En mode svarer til en særskilt udbredelsesvej inde i kernen. Lyset kan følge denne vej i forskellige vinkler — hver vinkel definerer en mode. Antallet af guidede moduser afhænger af kernens diameter og forskellen i brydningsindeks mellem kernen og kappen, hvilket karakteriseres af parameteren V (V-tal eller normaliseret frekvens):
V = (π · d · NA) / λ — hvor d = kerne diameter, NA = numerisk åbning, λ = bølgelængde. Hvis V < 2,405, er fiberen monomode.
I multimode-fiber, den store diameter i kernen (50 eller 62,5 µm) gør det muligt for flere hundrede moduser at udbrede sig samtidigt. Disse moduser ankommer ikke alle på samme tid til fiberenden — det er modaldispersion, som udvider lysimpulserne og begrænser strømningshastigheden pr. afstand.
I monomodefiber, da den meget smalle kerne (9 µm) kun leder én mode. Der er ingen modaldispersion. Den eneste begrænsning er kromatisk dispersion (de forskellige bølgelængder bevæger sig gennem fiberen med lidt forskellige hastigheder), hvilket dog kan håndteres over hundreder af kilometer med en passende kompensation.
Monomode-fiber: egenskaber og standarder
Monomode-fibren har en kerne af 9 µm i diameter (ydre kappe 125 µm). Den er defineret af flere ITU-T-standarder afhængigt af anvendelsen:
- G.652D (OS2) : FTTH-standard og telekommunikation. Dæmpning ≤ 0,4 dB/km ved 1310 nm, ≤ 0,3 dB/km ved 1550 nm. Ubegrænset båndbredde over tusinder af km.
- G.657A1 / A2 : »bøjningsufølsom« fiber til installation i flerfamiliehuse. Mindste bøjningsradius 10 mm (A1) eller 7,5 mm (A2). Kompatibel med G.652D.
- G.657B3 : ultra-fleksibel fiber til abonnentforbindelseskabler. Mindste bøjningsradius 5 mm. Anvendes i gennemsigtige kabler og dekorative kabelbindere.
Lyskilden er altid en laser (Fabry-Perot-laserdiode eller DFB), der udsender ved 1310 nm (kortdistanceoverførsel / tovejs GPON-opkobling) eller 1550 nm (langdistance, DWDM). Laseren udsender en meget kollimeret stråle, der er tilpasset den smalle kerne på 9 µm.
Beskyttelseskappen er normalt gul (OS2 udvendig/indvendig), selvom visse single-mode-kabler fås i hvid, mørkeblå eller rød, afhængigt af bølgelængden eller anvendelsen.
OS2 Elfcam-monomode-kabelstik
- SC/APC–SC/APC OS2 simplex — FTTH-standard til private (Orange, SFR, Bouygues, Free)
- SC/APC – SC/APC med stålpansring — installation i et miljø med mekanisk risiko
- LC/UPC–LC/UPC OS2 duplex — netværksswitche, optiske switche
Multimode-fiber: OM1, OM2, OM3, OM4, OM5
Multimode-fibre findes i flere generationer, som er defineret i standarderne ISO/IEC 11801 og ANSI/TIA-568:
- OM1 : kerne 62,5 µm, modal båndbredde 200 MHz·km ved 850 nm. Orange kappe. Udgået — 1 Gbit/s over maks. 275 m.
- OM2 : kerne 50 µm, båndbredde 500 MHz·km. Orange kappe. Begrænset — kun 10 Gbit/s over 82 m.
- OM3 : kerne 50 µm, båndbredde ≥ 2 000 MHz·km (VCSEL-optimeret). Kappe lyseblå / aqua. Standard datacenter — 10 Gbit/s over 300 m, 40 Gbit/s over 100 m.
- OM4 : kerne 50 µm, båndbredde ≥ 4 700 MHz·km. Kappe lilla / magenta. 10 Gbit/s over 400 m, 100 Gbit/s over 150 m (MPO).
- OM5 : kerne 50 µm, udviklet til SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing) på 4 bølgelængder. Kappe citrongrøn. 400 Gbit/s over 150 m via SWDM4.
Lyskilden til OM3/OM4-multimodefibre er altid en VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) til 850 nm. VCSEL’er er billigere end monomode DFB-lasere, hvilket forklarer den lavere pris på multimode-transceivere til korte afstande.
OM3 eller OM4 til et nyt datacenter?
Hvis De i dag skal implementere et datacenternetværk, bør De straks vælge OM4. Meromkostningen i forhold til OM3 er ubetydelig, men med OM4 kan man nå 100 Gbit/s over 150 m med et eksisterende MPO-12-kabel. Undgå OM1 og OM2: De understøtter ikke 10G/25G-hastigheder over brugbare afstande.
Sammenligningstabel: monomode vs. multimode
| Kriterium | Monomode (SM / OS2) | Multimode OM3 | OM4 multimode |
|---|---|---|---|
| Kernediameter | 9 µm | 50 µm | 50 µm |
| Ydre kappe | 125 µm | 125 µm | 125 µm |
| Lyskilde | DFB-laser / Fabry-Perot-laser | VCSEL 850 nm | VCSEL 850 nm |
| Bølgelængde | 1310 nm / 1550 nm | 850 nm / 1300 nm | 850 nm / 1300 nm |
| Typisk dæmpning | 0,35 dB/km ved 1310 nm | 3,5 dB/km ved 850 nm | 3,5 dB/km ved 850 nm |
| Maks. hastighed 1 Gbit/s | > 100 km | 1 000 m | 1 000 m |
| Maks. hastighed 10 Gbit/s | > 40 km (LR) | 300 m | 400 m |
| Maks. hastighed 100 Gbit/s | 10–40 km | 100 m (MPO) | 150 m (MPO) |
| Farve på beklædning | Gul (OS2) | Lysblå / Aqua | Lilla / Magenta |
| Omkostninger til kabler | Lav | Let til moderat | Moderat |
| Pris på SFP/SFP+-modul | Højere (præcis laser) | Lavere (VCSEL) | Lavere (VCSEL) |
| Hovedanvendelse | FTTH, telekommunikation, langdistance-campus | Datacenter, SAN, 10G-backbone i bygningen | Datacenter med høj tæthed, 40/100G |
| Normativ standard | ITU G.652D / G.657 | ISO 11801 OM3 / TIA-568 | ISO 11801 OM4 / TIA-568 |
Stik og farvekoder
Stikket farve gør det muligt at identificere fibertypen og poleringstypen:
- SC/APC grøn : monomode, polering ved 8° (vinkel). Standard PTO FTTH-stik i Frankrig. Returtab ≥ 65 dB.
- SC/UPC blå : monomode, fladpolering. Anvendes i aktivt udstyr (SFP, OLT). Returtab ≥ 50 dB.
- LC/UPC, blå : monomode eller multimode afhængigt af den tilhørende fiber. Kompakt format, datacenter-standard og SFP-switche.
- LC/APC, grøn : monomode, vinkel 8°. Anvendes i visse telekommunikationsudstyr og FTTH-distributionskabler.
- Beige/cremefarvede stik : multimode OM1 (62,5 µm) — udgået.
- Lysblå / aqua-farvede stik : OM3-multimode i LC-format.
Man skal ikke blande monomode og multimode
Et single-mode-kabel, der tilsluttes en multimode-sender (eller omvendt), medfører store indsætningstab (ofte 10–20 dB) og kan gøre forbindelsen fuldstændig ubrugelig. Uforenelige kerne-diametre (9 µm mod 50 µm) forhindrer en effektiv optisk kobling. Kontroller altid, at fiberen og modulet er kompatible, inden installationen.
SFP-moduler og kompatibilitet
Valget af fiber og SFP-modul hænger uløseligt sammen. SFP/SFP+-modulerne findes i forskellige udgaver afhængigt af fibertypen:
- SFP+ SR (kort rækkevidde) : multimode OM3/OM4, 850 nm VCSEL, LC/UPC, 10 Gbit/s over 300/400 m — f.eks. varenr. 477, 2583
- SFP+ LR (Long Range) : OS2-monomode, 1310 nm-laser, LC/UPC, 10 Gbit/s over 10 km
- SFP 1,25 G SM : OS2-monomode, SC/UPC, 1310 nm, 1 Gbit/s over 10–20 km — f.eks. varenr. 6603
- SFP 1,25 G MM : multimode, LC/UPC, 850 nm, 1 Gbit/s over 550 m — f.eks. varenr. 6598
- GPON SFP OLT : SC/UPC-monomode, TX 1490 nm / RX 1310 nm, specifik til PON-netværk — f.eks. varenr. 6618, 6631
De fleste moderne switche og routere understøtter begge typer moduler i deres SFP-porte. Kontroller specifikationerne for dit aktive udstyr for at bekræfte DDM-kompatibilitet (Digital Diagnostic Monitoring) og listen over godkendte moduler.
Vejledning til valg af produkt efter anvendelse
Vælg OS2-monomode-fiber, hvis:
- FTTH-/FTTP-tilslutning (abonnent ↔ PTO ↔ boks)
- Forbindelse mellem bygninger på campus (afstand > 550 m)
- WAN- eller metro-backbone (flere kilometer)
- Telekommunikationsnetværk, DWDM/CWDM-transport
- PON-infrastruktur (GPON, XGS-PON, EPON)
- Industriel forbindelse i forstyrret miljø (fuldstændig immunitet over for interferens)
Vælg OM3- eller OM4-multimodefiber, hvis:
- Horisontal kabelføring i datacentret (servere ↔ ToR-switch, < 100 m)
- SAN (Storage Area Network) Fibre Channel
- Lodret backbone i en bygning over korte afstande (< 300 m)
- Stramt budget på mange korte forbindelser (billigere VCSEL-moduler)
- Tilslutninger med høj tæthed med MPO-12/24-kabler (40G, 100G i rack)
Eksemplet med virksomhedscampus
På et campus, hvor bygningerne ligger mindre end 300 m fra hinanden, kan OM4 være tilstrækkeligt til 10G. Ved afstande over 300 m eller til forbindelser på 25/100 Gbit/s via duplex-kabel skal du skifte til OS2-singlemode-fiber + SFP LR-moduler. Prisforskellen på modulerne (SM vs. MM) udlignes allerede ved den første udskiftning af aktivt udstyr, hvis afstandene overskrider grænserne for multimode.
1Kan man kombinere monomode- og multimode-fibre på samme forbindelse?
Nej. Monomode-fibre (9 µm) og multimode-fibre (50/62,5 µm) har kerne-diametre, der ikke er kompatible. Tilslutning af et monomode-kabel til et multimode-modul — eller omvendt — medfører indsætningstab på 10 til 20 dB, hvilket generelt gør forbindelsen ubrugelig. Alle forbindelser skal være ensartede : samme fibertype fra modul A til modul B, med stik med samme polering (UPC eller APC).
2Er monomode-fiber altid bedre end multimode-fiber?
Nej — det handler om at finde den rette balance mellem anvendelse, afstand og budget. Monomode-fiber er fremragende til lange afstande (fra kilometer til tusinder af km) og høje hastigheder. Men til korte datacenterforbindelser (< 300 m) er multimode-VCSEL-moduler betydeligt billigere end tilsvarende single-mode-lasermoduler. Ved 10 Gbit/s over 50 m koster et SFP+ SR-modul (OM3) 2 til 3 gange mindre end et SFP+ LR-modul (OS2).
3Hvordan kan man med det blotte øje se, om en fiber er monomode eller multimode?
Gennem farven på kappen : gul = OS2-monomode; aqua/lyseblå = OM3-multimode; lilla/magenta = OM4-multimode; orange = OM1/OM2-multimode (forældede); citrongul = OM5. Stikkets farve er også en hjælp: SC/APC grøn = altid monomode med vinkelpolering. I tvivlstilfælde kan en dæmpningsmåling ved 850 nm og derefter ved 1310 nm skelne mellem: en multimode-fiber har en normal dæmpning ved 850 nm, men en for høj dæmpning ved 1310 nm, hvis den tilføres signal fra en monomode-kilde.
4Hvilken fiber skal man bruge til en FTTH-installation i hjemmet?
Altid fiber OS2-monomode med stik SC/APC (grøn skråkant på 8°). Dette er standarden for alle PTO’er til privatbrug i Frankrig (Orange, SFR, Bouygues, Free). Kabelstikket mellem PTO'en og din modem skal være af typen SC/APC–SC/APC OS2 simplex. En multimode-fiber vil ikke fungere med operatørens GPON-OLT, som bruger monomode-lasere på 1490/1310 nm.
5Hvad er den mindste krumningsradius for en monomode-fiber?
Det afhænger af G.657-standarden: G.652D standard: radius min. 30 mm (under drift), 15 mm (montering). G.657A1 : 10 mm. G.657A2 : 7,5 mm. G.657B3 (gennemsigtige, dekorative kabler): 5 mm. OM3/OM4-multimodefibre har en bøjningsradius svarende til G.657A1, dvs. ca. 10 mm. Under den minimale radius stiger tabene som følge af bøjning eksponentielt, og forbindelsen kan blive ukorrekt.
6Kan man bruge et OM4-kabel til at erstatte et eksisterende OM3-kabel?
Ja, denOM4 er bagudkompatibel med OM3. Begge bruger en 50 µm-kerne, en 125 µm-kappe og de samme LC/UPC- eller SC/UPC-stik. Et SFP+ SR-modul, der er designet til OM3, vil fungere på et OM4-kabel — med bedre støjmargener. Det omvendte (OM3 på en dimensioneret OM4-forbindelse) er muligt, forudsat at man holder sig inden for OM3’s afstandsgrænser.
7Hvilken bølgelængde bruger et monomode SFP-modul?
SFP-moduler til single-mode bruges hovedsageligt til 1310 nm (kort- til mellemlang rækkevidde, op til 40 km) og 1550 nm (langdistance, op til 120 km, eller DWDM/CWDM-systemer). BiDi-modulerne (bidirektionelle på en enkelt fiber) bruger to forskellige bølgelængder: for eksempel TX 1310 nm / RX 1550 nm i den ene retning, TX 1550 nm / RX 1310 nm i den anden. Modulerne GPON OLT bruger TX 1490 nm / RX 1310 nm.
8Hvilke leveringstider gælder der for Elfcam-fiberkabler og -moduler?
Elfcams OS2-monomode-stik, OM3/OM4-multimode-kabler og SFP/SFP+-moduler er på lager i Frankrig med afsendelse inden for 24 arbejdstimer. Ordrer, der afgives inden kl. 14.00, afsendes som regel samme dag. Ved projekter med struktureret kabelføring, der omfatter store mængder, gælder tilbud skræddersyet efter behov er tilgængelige med garanterede leveringstider.
