Wir alle wissen, dass es Singlemode (SM) und Multimode (MM) für optische Fasern gibt. Worin bestehen also die Unterschiede und welches ist die richtige Wahl, wenn ich ein Glasfaserkabel benötige? HOC (Hone Optical Communications) verfügt über mehr als 19 Jahre Erfahrung im Bereich der optischen Kommunikation und ODN. Lesen Sie weiter, um sie ein für alle Mal kennenzulernen!

Optische Faser

Je nach Art der optischen Übertragung werden Glasfasern in Monomode und Multimode unterteilt.

Durchmesser

Der Kerndurchmesser von Multimode-Fasern beträgt 50 oder 62,5μm, und sie haben einen äußeren Mantel von 125μm. So wird eine Multimode-Glasfaser oft als 50/125μm oder 62,5/125μm bezeichnet. Der Durchmesser des Kerns der Monomode-Faser beträgt 9μm, der Außendurchmesser des Mantels 125μm. Eine Monomode-Faser ist 9/125μm.

Arbeits-Wellenlänge

Gegenwärtig sind die am häufigsten verwendeten Wellenlängen 850nm, 1310nm und 1550nm.

Der optische Verlust einer Faser verringert sich im Allgemeinen mit zunehmender Wellenlänge. Der Verlust bei 850nm beträgt in der Regel 2,5dB/km, bei 1310nm in der Regel 0,35dB/km. Während 1550 nm im Allgemeinen einen optischen Verlust von 0,20 dB/km aufweist, was den geringsten Verlust bei Glasfasern darstellt. Der Verlust nimmt bei einer Wellenlänge von 1650 nm und darüber tendenziell zu.

Aufgrund der Absorption von OHˉ (Wasserpeak) gibt es optische Verlustpeaks im Bereich von 900nm ~ 1300nm und 1340nm ~ 1520nm. Daher werden diese 2 Bereiche nicht voll ausgeschöpft.

Bandbreite

Tabelle 1: Anwendung von Multimode-Lichtwellenleitern

Faseroptisches Kabel

SM-Kabel

Die SM-Faser hat einen sehr dünnen Kern, und es kann nur eine Lichtart übertragen werden. Daher ist die intermodale Streuung sehr gering, was für die Fernkommunikation geeignet ist.

Es gibt aber auch die Materialdispersion und die Wellenleiterdispersion. Daher stellt die Monomode-Faser höhere Anforderungen an die spektrale Breite und die Stabilität der Lichtquelle. Das heißt, die spektrale Breite sollte schmal sein und eine bessere Stabilität aufweisen.

Es wird festgestellt, dass die Gesamtdispersion der Singlemode-Faser bei 1310nm gleich Null ist. Ausgehend von den optischen Verlusteigenschaften einer Glasfaser ist 1310nm nur ein verlustarmes Fenster. Daher hat sich der Wellenlängenbereich von 1310 nm als ideales Arbeitsfenster erwiesen. Sie ist auch die Hauptwellenlänge für praktische optische Kommunikationssysteme. Die Hauptparameter der 1310nm SM-Faser wurden von der ITU-T im G652-Vorschlag festgelegt, daher wird diese Art von Faser auch als G.652-Faser bezeichnet.

Wie bereits erwähnt, gibt es aufgrund der Absorption von OH optische Verlustspitzen im Bereich von 900nm ~ 1300nm und 1340nm ~ 1520nm, die als Wasserpeaks bezeichnet werden. Da G.652D der neueste Index für SM-Fasern ist, ist er gleichzeitig der strengste Index aller G.652-Stufen und vollständig abwärtskompatibel. Wenn also nur G.652 angegeben ist, handelt es sich um die Leistungsspezifikation von G.652A, der besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte.

Die SM-Faser überträgt nur den Hauptmodus, d. h. das Licht wird nur entlang der Faserachse übertragen, wodurch die Dispersion und die Verschwendung von optischer Energie vollständig vermieden werden. Darüber hinaus verwendet SM im Allgemeinen Laser mit einer Wellenlänge von 1310nm oder 1550nm, die nahe an der minimalen Dämpfungswellenlänge von 1550nm von Quarz liegt. Die Übertragungsdistanz des SM-Kabels ist in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3: Anwendung von Multimode-Lichtwellenleitern

Vorschlag für die Auswahl

1. Übertragungsreichweite.

Wenn Sie in Zukunft 10-Gigabit-Übertragungen unterstützen möchten und es sich um eine große Entfernung handelt, sollten Sie die Verwendung von optischen Singlemode-Kabeln in Betracht ziehen.

1. Kosten.

Zero Water Peak-Glasfasern bieten 50 % mehr Bandbreite als normale SM-Glasfasern, die Kosten sind jedoch ähnlich.

MM-Faserkabel

Im Gegensatz zur SM-Faser kann eine Multimode-Faser (MM) mehrere Lichtmodi gleichzeitig übertragen. Wenn eine Multimode-Glasfaser den Hauptmodus oder mehrere andere Modi überträgt, wird das Licht kontinuierlich an der Wand der MM-Faser reflektiert.

Dies führt jedoch auch zu einer starken Streuung und Verschwendung von optischer Energie. Die große modale Dispersion begrenzt die Frequenz der digitalen Signalübertragung. Mit zunehmender Entfernung wird sich diese Situation verschärfen. Die Übertragungsdistanz der MM-Faser ist in Tabelle 1 angegeben.

In einem 10GB/s-System, das einen 850nm VCSEL (Vertical-cavity surface-emitting laser) als Lichtquelle in einem Hochgeschwindigkeitsnetzwerk verwendet, können OM3-Fasern 300 Meter und OM4-Fasern 550 Meter übertragen.

Mit einer Übertragungsdistanz von mehreren hundert Metern kann die OM3/OM4-Multimode-Faser in Datenzentren, lokalen Netzwerken, Hochleistungsrechenzentren und Speichernetzwerken eingesetzt werden. Das IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) hat parallele Lösungen für 40GB/s- und 100GB/s-Netzwerke unter Verwendung von OM3/OM4-Multimode-Fasern vorgeschlagen.

Das parallele System mit OM3-Faser kann 100 m bei 40 GB/s und 100 GB/s übertragen, und das parallele System mit OM4-Faser kann 150 m bei 40 GB/s und 100 GB/s übertragen. Während 85 % der Verbindungslängen in Rechenzentren 100 m nicht überschreiten, werden fast 100 % der Verbindungslängen in Rechenzentren 150 m nicht überschreiten.

Tabelle 2: Anwendung von Multimode-Lichtwellenleitern

Eine weitere Frage, die Sie sich vielleicht stellen möchten, ist, warum OM3/OM4-Multimode-Fasern bei 40GB/s und 100GB/s nicht die gleiche Verbindungslänge wie bei 10GB/s-Systemen unterstützen können.

Das liegt daran, dass die technischen Spezifikationen von VCSEL bei 40GB/s- und 100GB/s-Verbindungen entspannt sind. Um die Systemkosten zu senken, hat der IEEE802.3ba-Standard die Anforderungen an die Breite des Laserspektrums gelockert, was jedoch mit einer Verringerung der Länge der Netzwerkverbindung einhergeht.

Vorschlag für die Auswahl

Wenn Sie sich für ein optisches Multimode-Kabel entscheiden wollen, sollten Sie daher folgende Aspekte berücksichtigen:

1. Zukünftige Entwicklung

Was den künftigen Entwicklungstrend betrifft, so benötigt das horizontale Verkabelungsnetz eine Bandbreite von 1 GB/s bis zum Desktop, das Backbone-Netz von Gebäuden muss auf 10 GB/s aufgerüstet werden, und das Backbone-Netz von Industrieparks muss auf 10 GB/s oder 100 GB/s aufgerüstet werden.

Gegenwärtig wächst die Zahl der Netzanwendungen jährlich um etwa 50 %. Es wird geschätzt, dass in den nächsten fünf Jahren Gigabit bis zum Desktop genauso verbreitet sein wird wie die derzeitige Bandbreite von 100M bis zum Desktop.

Daher sollte die aktuelle Netzplanung zukunftsorientiert sein. Für den horizontalen Teil kann ein CAT6-Netzwerkkabel und für den Trunk-Teil ein optisches 10-Gigabit-Multimode-Kabel in Betracht gezogen werden. Insbesondere beträgt der Kostenunterschied zwischen CAT6-Kupferkabel plus 10-Gigabit-Multimode-Lichtwellenleiter und CAT5E-Kupferkabel plus 1-Gigabit-Multimode-Lichtwellenleiter weniger als 10-20 %. Unter dem Gesichtspunkt der langfristigen Anwendung sollte, wenn die Kosten es zulassen, ein CAT6-Netzwerkkabel und ein optisches 10-Gigabit-Multimode-Kabel in Betracht gezogen werden.

1. Invest-Perspektive

Unter Investitionsgesichtspunkten, wo 10G frühestens in 10 Jahren zum Einsatz kommen wird, ist HOC OM1 (die normale Multimode 62,5/125μm-Faser) eine gute Wahl. Da für das optische OM3-Kabel kostengünstige VCSEL- und 850-nm-Quellen verwendet werden, werden die Kosten für die 10-Gigabit-Übertragung erheblich gesenkt.

Schlussfolgerung

Auf der Grundlage der obigen Analyse sind wir der Meinung, dass Sie in die beste Leistung zu den niedrigsten Kosten investieren sollten, wenn Sie die Anwendung, die Übertragungsentfernung, die Voraussicht und die Kosten berücksichtigen.

Jetzt haben Sie eine allgemeine Vorstellung von den Unterschieden zwischen Singlemode- und Multimodefasern und wissen, welche Glasfasern Sie für Ihr Projekt benötigen. Wenn Sie weitere Fragen zur optischen Kommunikation haben, hinterlassen Sie uns bitte einen Kommentar oder schreiben Sie uns direkt.