Monomode-fiber kontra multimode-fiber: OS2, OM3, OM4 — en komplet guide til valg af fiber

Man skelner mellem to typer fiberoptiske kabler — monomode og multimode — hvis fysiske egenskaber fuldt ud bestemmer ydeevnen, de opnåelige afstande og installationsomkostningerne. Vælger man forkert mellem de to, ender man enten med at overdimensionere (og betale unødigt) eller med at underdimensionere (og være nødt til at lave det hele om). Denne vejledning beskriver de tekniske forskelle, standarderne OS1/OS2/OM1 til OM5 samt de forskellige typer kabler og stik, så du får de nødvendige oplysninger til at træffe et velinformeret valg.

Monomode kontra multimode: det fysiske princip

I en optisk fiber udbreder lyset sig inde i en glaskern, der er omgivet af en kappe med en brydningsindeks, der adskiller sig en smule. Denne forskel i brydningsindeks skaber et fænomen kaldet total intern refleksion, som holder lyssignalet inde i kernen.

Den grundlæggende forskel mellem monomode og multimode ligger i hjertets størrelse :

• Monomode-fiber — hjertet af 9 µm. Så tynd, at der kun er én mulig udbredelsesmåde: lyset bevæger sig i en lige linje uden at blive reflekteret. Resultat: ingen modalspredning, afstande op til 80 km, teoretisk ubegrænset båndbredde.
• Multimode-fiber — hjertet af 50 µm (OM3/OM4/OM5) eller 62,5 µm (OM1/OM2). Den brede kerne gør det muligt for lyset at følge flere forskellige baner samtidigt (modi). De forskellige modi ankommer ikke nøjagtigt på samme tid — det er modaldispersion, som begrænser afstande og båndbredde.

Ulempen ved denne smalle kerne i monomode er, at der kræves en meget præcis lyskilde (DFB-laser), som er dyrere end en LED eller en VCSEL, der anvendes i multimode. Det er af denne grund, at Aktivt udstyr til singlemode er dyrere end deres multimode-modstykker — men selve kablerne ligger på samme prisniveau.

Monomode-fiber: OS1 og OS2

Standarden IEC 60793-2-50 definerer to underkategorier af monomode-fibre til struktureret kabelføring:

OS1 (ITU-T G.652) — monomode-fiber med tæt kappe (tight-buffered), beregnet til indendørs installationer. Dæmpning: 0,4 dB/km ved 1310 nm. Typiske afstande: op til 10 km med Gigabit Ethernet (1000BASE-LX). OS1-kabler tåler ikke de mekaniske og miljømæssige belastninger, der er forbundet med udendørs installation.

OS2 (ITU-T G.652D) — monomode-fiber med lav dæmpning (low-water-peak) til indendørs og udendørs brug. Dæmpning: 0,2 dB/km ved 1550 nm. Det er standarden for FTTH-udrulninger i Frankrig (Orange, SFR, Bouygues) og for langdistanceforbindelser. Afstande: op til 80 km på aktive 10GbE-forbindelser.

I daglig tale betegner udtrykket »monomode-fiber« næsten altidOS2 G.652D. Skelnen mellem OS1 og OS2 er især relevant for installatører, der skal kontrollere, om eksisterende kabler overholder kravene.

En tredje familie, den G.657, er en videreudvikling af G.652, der er specielt udviklet til installationer i boliger:

• G.657.A1 — Mindste krumningsradius 10 mm. Gælder for rør og rørledninger i standardinstallationer.
• G.657.A2 — mindste krumningsradius 7,5 mm. Til trange steder og afskærmede kabler.
• G.657.B3 — mindste krumningsradius 5 mm. Til de gennemsigtige bånd, der er limet fast langs fodlister og lister.

Multimode-fiber: OM1 til OM5

Multimode-fibre inddeles efter generation, fra OM1 (den ældste) til OM5 (den nyeste). Hver generation forbedrer den effektive modale båndbredde (EMB) og de afstande, der kan opnås ved høje hastigheder.

OM1 — kerne 62,5/125 µm, orange farve. Båndbredde 200 MHz·km ved 850 nm. Forældet til nye installationer — understøtter kun Gigabit Ethernet op til 275 m og 10G kun op til 33 m. Findes stadig i ældre datacenter-kabelføringer.

OM2 — kerne 50/125 µm, orange. Båndbredde 500 MHz·km ved 850 nm. Gigabit Ethernet op til 550 m, 10G op til 82 m. Også denne type er ved at blive udfaset i forbindelse med nye installationer.

OM3 — hjerte 50/125 µm, farve aqua. Båndbredde på 2 000 MHz·km ved 850 nm (laseroptimeret). Gigabit Ethernet op til 1 000 m, 10G op til 300 m, 40G/100G op til 100 m. Den aktuelle standard for datacentre og serverrum med et stramt budget.

OM4 — hjerte 50/125 µm, farve lilla/erika. Båndbredde 4 700 MHz·km ved 850 nm. 10G op til 400 m, 40G/100G op til 150 m, 400G op til 50 m (med passende moduler). Standard i datacentre med høj tæthed.

OM5 — hjerte 50/125 µm, farve citrongrøn (lime). Understøtter kortbølge-WDM (SWDM) på 4 bølgelængder (850, 880, 910, 940 nm). Gør det muligt at nå 40G og 100G over afstande svarende til OM4 med en enkelt fiber. Anvendes i 400G-infrastrukturer og derover.

Sammenligningstabel for OS1/OS2/OM1 til OM5

Konstruktionstyper: simplex, duplex, afskærmet, udendørs

Ud over fibertypen er det kabelets mekaniske konstruktion, der bestemmer dets installationsmuligheder:

Simplex — én enkelt fiber i kablet. Anvendes til forbindelser i én retning eller BiDi (tovejs på én enkelt fiber takket være to forskellige bølgelængder). FTTH-forbindelseskabler til privat brug af typen SC/APC → SC/APC er altid simplex.

Duplex — to fibre side om side i samme kappe (eller to sammenføjede kapper). Anvendes til klassiske tovejsforbindelser (én sendefiber, én modtagefiber). Dette er standarden for datacenterforbindelser af typen LC/UPC → LC/UPC.

Stålskærmet kabel — Ydre kappe forstærket med en spiralformet ståltråd. Modstandsdygtig over for gnaverangreb, sammenpresning og mekaniske belastninger ved installation i industrielle anlæg eller i teknikkanaler. Sværere at bøje, større mindste bøjningsradius.

Udendørskabel — PE-kappe (polyethylen), der er modstandsdygtig over for UV-stråling, fugt og temperatursvingninger (-40 °C til +70 °C). Kan nedgraves direkte (»direct burial«-kabel) eller lægges i luften over korte strækninger. Uundværlig til forbindelser mellem bygninger.

Stiktyper: SC, LC, FC, ST, MPO

Stikket er den mekaniske grænseflade, der placerer fiberenden i forhold til porten på det aktive udstyr eller kobleren. Stiktypen skal stemme nøjagtigt overens med porten — der kan anvendes en adapter, men den medfører et ekstra tab.

SC (abonnentstik) — firkantet stik med trykforbindelse (push-pull). Størrelse 2,5 mm. Det mest udbredte i Europa til FTTH-installationer (SC/APC, grøn) og netværksudstyr (SC/UPC, blå). Nemt at håndtere, robust, men pladskrævende.

LC (Lucent Connector) — kompakt format på 1,25 mm med kliklås. De facto-standard for SFP-, SFP+- og QSFP-moduler i datacentre. Giver en tilslutningstæthed, der er dobbelt så stor som SC. Fås i duplex (to sammenkoblede klips) og simplex.

FC (Ferrule Connector) — skruetilslutning, meget mekanisk stabil. Anvendes hovedsageligt i måleudstyr (OTDR, fotometre) samt i applikationer, der er udsat for vibrationer, eller i industrielle sammenhænge.

ST (Straight Tip) — bajonetstik med en kvart omdrejning. En tidligere standard for netværkskabler fra 1990’erne, som stadig findes i visse ældre OM1/OM2-installationer.

MPO / MTP — multifiberstik (8, 12 eller 16 fibre i ét stik). Uundværlig til 40G- (QSFP+) og 100G- (QSFP28) forbindelser i datacentre med høj tæthed. Fås i type A, B eller C afhængigt af polariteten.

Hukommelsesregel for monomode-stik: SC/APC = grøn (vinkel 8°, FTTH), SC/UPC = blå (fladpolering, udstyr), LC/APC = grøn, lille format, LC/UPC = blå, lille format (datacenter, SFP).

Hvordan vælger man: monomode eller multimode?

Grundreglen er enkel: Afstanden og budgettet er afgørende.

• Over 500 m → OS2-monomode obligatorisk. Ingen multimode-fibre kan overføre 10G over en afstand på mere end 400 m.
• Mellem 100 m og 500 m ved 10 G → OM4 eller OM3 i henhold til budgettet. OM4 giver en komfortabel margen.
• Mindre end 100 m ved 10G eller mindre end 300 m ved 1G → OM3 er tilstrækkeligt og billigere end OM4.
• FTTH til private → OS2 G.657 systematisk (pålagt af de franske operatører).
• Forbindelser mellem bygninger → OS2 udendørskabel (afstande, temperatur, luftfugtighed).
• Datacenter med fremtidig båndbredde på 400G/800G → OM5 for at forberede en forøgelse af båndbredden uden at skulle omlægge kablerne.

Et andet kriterium: det type aktivt udstyr. Gigabit-switche i den lavere prisklasse til kontorbrug anvender ofte 850 nm multimode SFP-transceivere (SX), som er billigere end 1310 nm monomode SFP-transceivere (LX). Hvis afstanden ikke overstiger 300 m, og budgettet til aktivt udstyr er afgørende, kan multimode OM3 være et fornuftigt valg, selv når der er tale om nyt udstyr.

Ofte stillede spørgsmål — typer af optiske fibre