Monomode-fiber vs. multimode-fiber: forskjeller, fysikk og veiledning for valg
Innholdsfortegnelse
Du skal legge kabler i et datasenter, et FTTH-nettverk eller et bedriftsnettverk – og du er usikker på om du skal velge fiber enmodig og multimodus. Det handler ikke bare om fargen på kappen: De to teknologiene bygger på ulike fysiske prinsipper, krever aktivt utstyr som ikke er kompatibelt med hverandre, og dekker helt forskjellige bruksområder. Denne veiledningen forklarer utbredelsesmekanismene, gjeldende standarder og hvordan man velger riktig.
Hva er en utbredelsesmåte?
I en optisk fiber sprer lyset seg gjennom total intern refleksjon : En kjerne av silisiumdioksid med høy brytningsindeks er omgitt av et hylster med lavere brytningsindeks. Forskjellen i brytningsindeks holder lyset inne i kjernen.
En mote tilsvarer en egen utbredelsesbane inne i kjernen. Lyset kan følge denne banen i forskjellige vinkler — hver vinkel definerer en modus. Antallet ledede moduser avhenger av kjernens diameter og brytningsindeksforskjellen mellom kjernen og mantelen, som karakteriseres av parameteren V (V-tall eller normalisert frekvens):
V = (π · d · NA) / λ — der d = kjernediameter, NA = numerisk åpning, λ = bølgelengde. Hvis V < 2,405, er fiberen monomode.
I multimodefiber, den store diameteren på kjernen (50 eller 62,5 µm) gjør at flere hundre moduser kan forplante seg samtidig. Disse modusene når ikke alle frem til fiberenden samtidig — det er modaldispersjon, som utvider lysimpulsene og begrenser avstanden per strøm.
I enmodig fiber, da den svært smale kjernen (9 µm) kun leder én modus. Det forekommer ingen modaldispersjon. Den eneste begrensningen er kromatisk dispersjon (de ulike bølgelengdene beveger seg gjennom fiberen med litt forskjellige hastigheter), noe som likevel kan håndteres over hundrevis av kilometer med riktig kompensasjon.
Monomode-fiber: egenskaper og standarder
Monomode-fiberen har en kjerne av 9 µm i diameter (ytre kappe 125 µm). Den er definert av flere ITU-T-standarder avhengig av bruksområdet:
- G.652D (OS2) : FTTH- og telekommunikasjonsstandarder. Dempning ≤ 0,4 dB/km ved 1310 nm, ≤ 0,3 dB/km ved 1550 nm. Ubegrenset båndbredde over tusenvis av km.
- G.657A1 / A2 : «bend-insensitive»-fiber for installasjon i bygninger. Minste bøyeradius 10 mm (A1) eller 7,5 mm (A2). Kompatibel med G.652D.
- G.657B3 : svært fleksibel fiber til abonnenttilkoblingskabler. Minste bøyeradius 5 mm. Brukes i gjennomsiktige kabler og dekorative kabelbånd.
Lyskilden er alltid en laser (Fabry-Perot-laserdiode eller DFB) som sender ut lys ved 1310 nm (kortdistanseoverføring / toveis GPON-oppkobling) eller 1550 nm (langdistanse, DWDM). Laseren sender ut en svært kollimert stråle som er tilpasset den smale kernen på 9 µm.
Beskyttelsesmantelen er vanligvis gul (OS2 utvendig/innvendig), selv om enkelte single-mode-kabler er tilgjengelige i hvitt, mørkeblått eller rødt, avhengig av bølgelengde eller bruksområde.
OS2 Elfcam-enkeltmodus-strikk
- SC/APC–SC/APC OS2 simplex — FTTH-standard for privatkunder (Orange, SFR, Bouygues, Free)
- SC/APC – SC/APC med stålpansring — installasjon i omgivelser med mekanisk fare
- LC/UPC–LC/UPC OS2 duplex — nettverksbusser, optiske svitsjer
Multimode-fiber: OM1, OM2, OM3, OM4, OM5
Multimode-fiber finnes i flere generasjoner, definert i standardene ISO/IEC 11801 og ANSI/TIA-568:
- OM1 : kjerne 62,5 µm, modal båndbredde 200 MHz·km ved 850 nm. Oransje kappe. Utgått — maks. 1 Gbit/s over 275 m.
- OM2 : kjerne 50 µm, båndbredde 500 MHz·km. Oransje kappe. Begrenset — kun 10 Gbit/s over 82 m.
- OM3 : kjerne 50 µm, båndbredde ≥ 2 000 MHz·km (VCSEL-optimalisert). Mantel lyseblå / aqua. Standard datasenter — 10 Gbit/s over 300 m, 40 Gbit/s over 100 m.
- OM4 : kjerne 50 µm, båndbredde ≥ 4 700 MHz·km. Mantel lilla / magenta. 10 Gbit/s over 400 m, 100 Gbit/s over 150 m (MPO).
- OM5 : kjerne 50 µm, utviklet for SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing) på 4 bølgelengder. Mantel sitrongrønn. 400 Gbit/s over 150 m via SWDM4.
Lyskilden for OM3/OM4-multimodefibre er alltid en VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) til 850 nm. VCSEL-er er billigere enn monomode-DFB-lasere, noe som forklarer den lavere prisen på multimode-transmittere/mottakere for korte avstander.
OM3 eller OM4 til et nytt datasenter?
Hvis du skal implementere et datasenternettverk i dag, bør du velge OM4. Kostnadsforskjellen i forhold til OM3 er minimal, men med OM4 kan du oppnå 100 Gbit/s over 150 m med en eksisterende MPO-12-kabel. Unngå OM1 og OM2: de støtter ikke 10G/25G-hastigheter over brukbare avstander.
Sammenligningstabell: enkelmodus vs. flermodus
| Kriterium | Enmodig (SM / OS2) | OM3 multimode | OM4 multimode |
|---|---|---|---|
| Kjernediameter | 9 µm | 50 µm | 50 µm |
| Ytre hylse | 125 µm | 125 µm | 125 µm |
| Lyskilde | DFB-laser / Fabry-Perot-laser | VCSEL 850 nm | VCSEL 850 nm |
| Bølgelengde | 1310 nm / 1550 nm | 850 nm / 1300 nm | 850 nm / 1300 nm |
| Typisk demping | 0,35 dB/km ved 1310 nm | 3,5 dB/km ved 850 nm | 3,5 dB/km ved 850 nm |
| Maks. overføringshastighet 1 Gbit/s | > 100 km | 1 000 m | 1 000 m |
| Maks. overføringshastighet 10 Gbit/s | > 40 km (LR) | 300 m | 400 m |
| Maks. hastighet: 100 Gbit/s | 10–40 km | 100 m (MPO) | 150 m (MPO) |
| Farge på kappen | Gul (OS2) | Lysblå / Aqua | Lilla / Magenta |
| Kabelkostnad | Lav | Lett til moderat | Moderat |
| Pris på SFP/SFP+-modul | Høyere (presis laser) | Lavere (VCSEL) | Lavere (VCSEL) |
| Hovedapplikasjon | FTTH, telekommunikasjon, langdistansesamtrafikk | Datasenter, SAN, 10G-backbone i bygningen | Datasenter med høy tetthet, 40/100G |
| Normativ standard | ITU G.652D / G.657 | ISO 11801 OM3 / TIA-568 | ISO 11801 OM4 / TIA-568 |
Koblinger og fargekoder
Fargen på kontakten gjør det mulig å identifisere fibertypen og slipetypen:
- SC/APC grønn : monomodus, polering med 8° (vinkel). Standard PTO FTTH-kontakt i Frankrike. Returtap ≥ 65 dB.
- SC/UPC blå : monomodus, flatpolering. Brukes i aktivt utstyr (SFP, OLT). Returtap ≥ 50 dB.
- LC/UPC blå : monomodus eller multimodus, avhengig av hvilken fiber som brukes. Kompakt format, standard for datasentre og SFP-svitsjer.
- LC/APC grønn : enkeltmodus, vinkel 8°. Brukes i visse telekommunikasjonsutstyr og FTTH-distribusjonskabler.
- Beige/kremfargede kontakter : multimode OM1 (62,5 µm) — utgått.
- Lysblå/akvamarinfargede kontakter : OM3-multimode i LC-format.
Ikke bland sammen monomode og multimode
En monomode-kabel koblet til en multimode-sender (eller omvendt) medfører store innkoblingstap (ofte 10–20 dB) og kan gjøre forbindelsen fullstendig ubrukelig. Uforenlige kjernediametre (9 µm mot 50 µm) hindrer effektiv optisk kobling. Kontroller alltid at fiberen og modulen er kompatible før installasjon.
SFP-moduler og kompatibilitet
Valg av fiber og SFP-modul henger uløselig sammen. SFP/SFP+-modulene finnes i ulike utgaver avhengig av fibertypen:
- SFP+ SR (kort rekkevidde) : multimode OM3/OM4, 850 nm VCSEL, LC/UPC, 10 Gbit/s over 300/400 m — f.eks. art.nr. 477, 2583
- SFP+ LR (lang rekkevidde) : OS2-monomodus, 1310 nm-laser, LC/UPC, 10 Gbit/s over 10 km
- SFP 1,25 G SM : OS2-monomodus, SC/UPC, 1310 nm, 1 Gbit/s over 10–20 km — f.eks. ref. 6603
- SFP 1,25 G MM : multimode, LC/UPC, 850 nm, 1 Gbit/s over 550 m — f.eks. ref. 6598
- GPON SFP OLT : SC/UPC-monomodus, TX 1490 nm / RX 1310 nm, spesielt utviklet for PON-nettverk — f.eks. ref. 6618, 6631
De fleste moderne svitsjer og rutere støtter begge typer moduler i SFP-portene sine. Sjekk spesifikasjonene for det aktive utstyret ditt for å bekrefte DDM-kompatibilitet (Digital Diagnostic Monitoring) og listen over godkjente moduler.
Veiledning for valg etter bruksområde
Velg OS2-enmodegfiber hvis:
- FTTH-/FTTP-tilkobling (abonnent ↔ PTO ↔ boks)
- Forbindelse mellom bygninger på campus (avstand > 550 m)
- WAN- eller metronettverk (flere kilometer)
- Telekommunikasjonsnettverk, DWDM/CWDM-overføring
- PON-infrastruktur (GPON, XGS-PON, EPON)
- Industriell kommunikasjon i forstyrret miljø (fullstendig immunitet mot forstyrrelser)
Velg OM3- eller OM4-multimodefiber hvis:
- Horisontal kabling i datasenteret (servere ↔ ToR-switch, < 100 m)
- SAN (Storage Area Network) med Fibre Channel
- Vertikal hovedkabel i en bygning over kort avstand (< 300 m)
- Stramt budsjett på mange korte forbindelser (billigere VCSEL-moduler)
- Tilkoblinger med høy tetthet med MPO-12/24-kabler (40G, 100G i rack)
Eksemplet med bedriftscampus
For et campusområde hvor bygningene ligger mindre enn 300 m fra hverandre, kan OM4 være tilstrekkelig for 10G. Ved avstander over 300 m eller for forbindelser på 25/100 Gbit/s via duplexkabel, bør du bytte til OS2-monomodefiber og SFP LR-moduler. Kostnadsforskjellen mellom modulene (SM vs. MM) blir utlignet allerede ved den første utskiftningen av aktivt utstyr dersom avstandene overskrider grensene for multimode.
1Kan man kombinere monomode- og multimode-fiber på samme forbindelse?
Nei. Enmodegfibre (9 µm) og flermodegfibre (50/62,5 µm) har kjerne-diametre som ikke er kompatible. Hvis man kobler en monomode-kabel til en multimode-modul – eller omvendt – oppstår innkoblingstap på 10 til 20 dB, noe som vanligvis gjør forbindelsen ubrukelig. Alle forbindelser må være ensartede : samme fibertype fra modul A til modul B, med kontakter med samme polering (UPC eller APC).
2Er monomode-fiber alltid bedre enn multimode-fiber?
Nei — det handler om å finne den rette balansen mellom bruksformål, avstand og budsjett. Monomode-fiber er ypperlig for lange avstander (fra kilometer til tusenvis av km) og høye overføringshastigheter. Men for korte forbindelser mellom datasentre (< 300 m) er multimode-VCSEL-modulene betydelig billigere enn tilsvarende monomode-lasermoduler. Ved 10 Gbit/s over 50 m koster en SFP+ SR-modul (OM3) 2 til 3 ganger mindre enn en SFP+ LR-modul (OS2).
3Hvordan kan man skille mellom en monomode- og en multimodefiber med det blotte øye?
Gjennom fargen på kappen : gul = OS2-enmodeg; aqua/lysblå = OM3-flermodeg; lilla/magenta = OM4-flermodeg; oransje = OM1/OM2-flermodeg (utgått); sitrongrønn = OM5. Fargen på kontakten er også til hjelp: SC/APC grønn = alltid monomodus med vinkelpolering. I tvilstilfeller kan en dämpningsmåling ved 850 nm og deretter ved 1310 nm skille mellom dem: en multimodefiber har normal dämpning ved 850 nm, men for høy dämpning ved 1310 nm hvis den mates med en monomode-kilde.
4Hvilken type fiber bør man bruke til en FTTH-installasjon hjemme?
Fiber hver dag OS2-monomodus med kontakt SC/APC (8° grønn skråkant). Dette er standarden for alle PTO-er i boligområder i Frankrike (Orange, SFR, Bouygues, Free). Koblingskabelen mellom PTO-en og ruteren din må være av typen SC/APC–SC/APC OS2 simplex. En multimode-fiber vil ikke fungere med operatørens GPON-OLT, som bruker 1490/1310 nm monomode-lasere.
5Hva er den minste krumningsradiusen til en monomodefiber?
Det avhenger av G.657-standarden: G.652D standard: min. radius 30 mm (under drift), 15 mm (montering). G.657A1 : 10 mm. G.657A2 : 7,5 mm. G.657B3 (gjennomsiktige, dekorative kabler): 5 mm. OM3/OM4-multimodefiberen tåler krumningsradier som ligner på G.657A1, altså ca. 10 mm. Under den minste krumningsradiusen øker krumnings tapene eksponentielt, og forbindelsen kan bli ikke-konform.
6Kan man bruke en OM4-kabel til å erstatte en eksisterende OM3-kabel?
Ja, denOM4 er bakoverkompatibel med OM3. Begge bruker en kjerne på 50 µm, en mantel på 125 µm og de samme LC/UPC- eller SC/UPC-kontaktene. En SFP+ SR-modul designet for OM3 vil fungere på en OM4-kabel – med bedre støymarginer. Det motsatte (OM3 på en dimensjonert OM4-forbindelse) er mulig, forutsatt at man holder seg innenfor avstandsgrensene for OM3.
7Hvilken bølgelengde bruker et SFP-modul for monomode?
SFP-moduler for enkeltmodus brukes hovedsakelig til 1310 nm (kort- til mellomdistanseoverføring, opptil 40 km) og 1550 nm (langdistanse, opptil 120 km, eller DWDM/CWDM-systemer). BiDi-modulene (toveis på én fiber) bruker to forskjellige bølgelengder: for eksempel TX 1310 nm / RX 1550 nm i den ene retningen, TX 1550 nm / RX 1310 nm i den andre. Modulene GPON OLT bruker TX 1490 nm / RX 1310 nm.
8Hvilke leveringstider gjelder for Elfcam-fiberkabler og -moduler?
OS2-enkeltmodekabler, OM3/OM4-flermodekabler og Elfcam SFP/SFP+-moduler er på lager i Frankrike med levering innen 24 arbeidstimer. Bestillinger som legges inn før kl. 14.00, sendes vanligvis samme dag. For prosjekter med strukturert kabling som omfatter store mengder, gjelder skreddersydd tilbud er tilgjengelige med garanterte leveringstider.
