Monomode-fiber vs. multimode-fiber: OS2, OM3, OM4 — en omfattende veiledning for valg av fiber

Man skiller mellom to typer fiberoptiske kabler — enmodig og multimodus — hvor de fysiske egenskapene i all sin helhet avgjør ytelsen, rekkevidden og installasjonskostnadene. Velger man feil mellom de to, blir resultatet enten at man overdimensjonerer (og betaler unødvendig mye), eller at man underdimensjonerer (og må gjøre alt om igjen). Denne veiledningen beskriver de tekniske forskjellene, standardene OS1/OS2/OM1 til OM5, kabeltyper og kontakter, for å gi deg nøkkelen til et velinformert valg.

Monomodus vs. multimodus: det fysiske prinsippet

I en optisk fiber beveger lyset seg inne i en glasskjerne som er omgitt av et mantel med en brytningsindeks som er litt annerledes. Denne forskjellen i brytningsindeks skaper et fenomen som kalles total intern refleksjon, som holder lyssignalet inne i kjernen.

Den grunnleggende forskjellen mellom monomode og multimode ligger i hjertets størrelse :

• Monomode-fiber — hjertet av 9 µm. Så tynn at det bare er én måte den kan spre seg på: lyset beveger seg i en rett linje, uten å reflekteres. Resultat: ingen modal spredning, avstander på opptil 80 km, teoretisk ubegrenset båndbredde.
• Multimodefiber — hjertet av 50 µm (OM3/OM4/OM5) eller 62,5 µm (OM1/OM2). Den brede kjernen gjør at lyset kan følge flere baner samtidig (moduser). De ulike modusene ankommer ikke nøyaktig samtidig — dette er modaldispersjon, som begrenser avstandene og båndbredden.

Ulempen ved denne smale kjernebredden i monomodus er at det kreves en svært presis lyskilde (DFB-laser), som koster mer enn en LED eller en VCSEL som brukes i multimodus. Det er av denne grunn at Aktivt utstyr for enkeltmodus er dyrere enn deres multimode-motstykker — men selve kablene ligger på samme prisnivå.

Monomode-fiber: OS1 og OS2

Standarden IEC 60793-2-50 definerer to underkategorier av monomode-fiber for strukturert kabling:

OS1 (ITU-T G.652) — monomodefiber med tett buffert (tight-buffered), utviklet for innendørs installasjoner. Dempning: 0,4 dB/km ved 1310 nm. Typiske avstander: opptil 10 km med Gigabit Ethernet (1000BASE-LX). OS1-kabler tåler ikke de mekaniske og miljømessige påkjenningene ved utendørs installasjon.

OS2 (ITU-T G.652D) — monomode-fiber med lav demping (low-water-peak), for bruk innendørs og utendørs. Demping: 0,2 dB/km ved 1550 nm. Dette er referansestandarden for FTTH-utbygginger i Frankrike (Orange, SFR, Bouygues) og for langdistanseforbindelser. Avstander: opptil 80 km på aktive 10GbE-forbindelser.

I dagligspråket betyr «monomode-fiber» nesten alltidOS2 G.652D. Skillet mellom OS1 og OS2 er først og fremst relevant for installatører som må kontrollere om eksisterende kabler oppfyller kravene.

En tredje familie, nemlig G.657, er en videreutvikling av G.652 som er spesielt utviklet for installasjoner i boliger:

• G.657.A1 — Minste krumningsradius 10 mm. For kanaler og rør i standardinstallasjoner.
• G.657.A2 — Minste krumningsradius 7,5 mm. For trange passasjer og skjermede kabler.
• G.657.B3 — minste krumningsradius 5 mm. For gjennomsiktige bånd som er limt langs gulvlister og listverk.

Multimode-fiber: OM1 til OM5

Multimodefibre klassifiseres etter generasjon, fra OM1 (den eldste) til OM5 (den nyeste). Hver generasjon gir en forbedring av den effektive modale båndbredden (EMB) og avstandene som kan oppnås ved høye overføringshastigheter.

OM1 — kjerne 62,5/125 µm, oransje farge. Båndbredde 200 MHz·km ved 850 nm. Utdatert for nye installasjoner — støtter kun Gigabit Ethernet opptil 275 m og 10G opptil kun 33 m. Finnes fortsatt i eldre kabling i datasentre.

OM2 — kjerne 50/125 µm, oransje. Båndbredde 500 MHz·km ved 850 nm. Gigabit Ethernet opptil 550 m, 10G opptil 82 m. Også denne er på vei ut for nye installasjoner.

OM3 — hjerte 50/125 µm, farge aqua. Båndbredde på 2 000 MHz·km ved 850 nm (laseroptimalisert). Gigabit Ethernet opptil 1 000 m, 10G opptil 300 m, 40G/100G opptil 100 m. Den nåværende standarden for datasentre og serverrom med begrenset budsjett.

OM4 — hjerte 50/125 µm, farge lilla/erika. Båndbredde 4 700 MHz·km ved 850 nm. 10G opp til 400 m, 40G/100G opptil 150 m, 400G opptil 50 m (med passende moduler). Standard i datasentre med høy tetthet.

OM5 — hjerte 50/125 µm, farge sitrongrønn (lime). Støtter WDM med kort bølgelengde (SWDM) på 4 bølgelengder (850, 880, 910, 940 nm). Gjør det mulig å oppnå 40G og 100G over avstander som tilsvarer OM4 med én enkelt fiber. Brukes i infrastrukturer med 400G og høyere.

Sammenligningstabell for OS1/OS2/OM1 til OM5

Konstruksjonstyper: simplex, duplex, skjermet, utendørs

Utover fibertypen er det kabelens mekaniske konstruksjon som avgjør installasjonsmulighetene:

Simplex — én enkelt fiber i kappen. Brukes til enveisforbindelser eller BiDi (toveis på én enkelt fiber takket være to forskjellige bølgelengder). FTTH-forbindelseskabler for privat bruk med SC/APC → SC/APC-kontakter er alltid simplex.

Duplex — to fibre side om side i samme hylse (eller to sammenføyde hylser). Brukes til klassiske toveisforbindelser (én fiber for sending, én fiber for mottak). Dette er standarden for LC/UPC → LC/UPC-tilkoblinger i datasentre.

Stålskjermet kabel — Ytre kappe forsterket med en spiralformet ståltråd. Tåler gnagere, sammenpressing og mekaniske belastninger ved bruk i industrielle anlegg eller i tekniske kanaler. Vanskeligere å bøye, større minste bøyeradius.

Utendørskabel — PE-mantel (polyetylen) som tåler UV-stråling, fuktighet og temperatursvingninger (-40 °C til +70 °C). Kan legges direkte i jorden («direct burial») eller trekkes i luften over korte strekninger. Uunnværlig for forbindelser mellom bygninger.

Koblingstyper: SC, LC, FC, ST, MPO

Koblingen er det mekaniske grensesnittet som plasserer fiberenden i forhold til porten på det aktive utstyret eller kobleren. Koblingstypen må stemme nøyaktig overens med porten – det er mulig å bruke en adapter, men dette medfører et ekstra tap.

SC (abonnentkontakt) — firkantet trykkkobling (push-pull). Størrelse 2,5 mm. Den mest utbredte i Europa for FTTH-installasjoner (SC/APC, grønn) og nettverksutstyr (SC/UPC, blå). Enkel å håndtere, robust, men tar mye plass.

LC (Lucent Connector) — kompakt format på 1,25 mm, med klikk-låsing. De facto-standard for SFP-, SFP+- og QSFP-moduler i datasentre. Gir dobbelt så høy tilkoblingstetthet som SC. Tilgjengelig i duplex-utførelse (to sammenkoblede klips) og simplex-utførelse.

FC (Ferrule Connector) — skruekobling, svært mekanisk stabil. Brukes hovedsakelig i måleutstyr (OTDR, fotometre) og i vibrasjons- eller industrielle applikasjoner.

ST (rett spiss) — bajonettkontakt med en kvart omdreining. En tidligere standard for nettverkskabler fra 90-tallet, som fremdeles finnes i enkelte eldre OM1/OM2-installasjoner.

MPO / MTP — flerfiberkontakt (8, 12 eller 16 fibre i én enkelt kontakt). Uunnværlig for 40G- (QSFP+) og 100G- (QSFP28) forbindelser i datasentre med høy tetthet. Finnes i type A, B eller C, avhengig av polaritet.

Hukommelsesregel for enkelmodekontakter: SC/APC = grønn (vinkel 8°, FTTH), SC/UPC = blå (flatpolering, utstyr), LC/APC = grønn, liten størrelse, LC/UPC = blå, liten størrelse (datasenter, SFP).

Hvordan velge: monomode eller multimode?

Grunnregelen er enkel: avstanden og budsjettet avgjør.

• Over 500 m → OS2-enmodekabel obligatorisk. Ingen multimodefibre kan overføre 10G over en avstand på mer enn 400 m.
• Mellom 100 m og 500 m ved 10 G → OM4 eller OM3 i henhold til budsjettet. OM4 gir en god margin.
• Mindre enn 100 m ved 10G eller mindre enn 300 m ved 1G → OM3 er tilstrekkelig og billigere enn OM4.
• FTTH til privatbruk → OS2 G.657 systematisk (pålagt av de franske operatørene).
• Forbindelser mellom bygninger → OS2 utendørskabel (avstander, temperatur, luftfuktighet).
• Datasenter med fremtidig båndbredde på 400G/800G → OM5 for å forberede økningen i båndbredde uten å måtte legge om kablingen.

Et annet kriterium: type aktivt utstyr. Gigabit-switcher i den laveste prisklassen for kontorbruk bruker ofte 850 nm multimode SFP-transceivere (SX), som er billigere enn 1310 nm monomode SFP-transceivere (LX). Hvis avstanden ikke overstiger 300 m og budsjettet for aktivt utstyr er avgjørende, kan OM3-multimode være et fornuftig valg, selv når det gjelder nytt utstyr.

Ofte stilte spørsmål — typer optiske fibre