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Was sind Singlemode- und Multimode-Fasern?

Der Kernunterschied inGlasfaserKommunikation liegt in der Art und Weise, wie sich optische Signale ausbreiten.Singlemode-Faserermöglicht die Übertragung von Lichtsignalen in einem einzigen Modus auf einem geraden Weg durch die Mitte der FaserMultimode-FaserUnterstützt die gleichzeitige Übertragung mehrerer Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln durch Brechung innerhalb der Faser.

Singlemode-Glasfaserkabelhaben einen Kerndurchmesser von nur 9 Mikrometern -, was einem-Zehntel der Dicke eines menschlichen Haares entspricht. Lichtstrahlen erfahren im Inneren nahezu keine Reflexion und breiten sich auf einem geraden Weg aus. Dieses Design minimiert Signalverzerrungen und eignet sich daher ideal für die Übertragung über große Entfernungen.Multimode-Glasfaserkabelhat einen Kerndurchmesser von 50 Mikrometer oder 62,5 Mikrometer. Durch den dickeren Kern können mehrere Lichtwege gleichzeitig arbeiten. Während dies zu einer gewissen Modalstreuung führt, bleibt die Leistung bei Anwendungen über kurze Entfernungen hervorragend.
 

Hauptunterschiede zwischen Singlemode- und Multimode-Faser

Kerngrößeist das offensichtlichsteUnterschied zwischen Singlemode und MultimodeFaser. DerSinglemode-FaserkernGröße von 9 Mikrometern erfordert eine extrem hohe Präzision für Lichtquellen und Anschlüsse, während dieMultimode-LichtwellenleiterDer 50/62,5-Mikron-Kern bietet eine stärkere „Lichtsammelfähigkeit“ und reduziert die Anforderungen an die Spleißpräzision. Aus diesem GrundMultimode-Faserist in Umgebungen wie Rechenzentren beliebter, in denen häufige Patchkabelwechsel erforderlich sind.

Bezüglich Lichtquellen und Wellenlängen,Wellenlängen von Singlemode-FasernVerwenden Sie typischerweise 1310-nm- oder 1550-nm-Laserquellen, eine Kombination, die größere Übertragungsentfernungen ermöglicht.Multimode-Faserverwendet850 nm oder 1300 nm Wellenlänge, gepaart mit LED- oder VCSEL-Lichtquellen. Die Herstellungskosten von VCSEL sind weitaus niedriger als bei Lasern, was der Hauptgrund dafür istMultimodeSysteme haben vergleichsweise geringere Anfangsinvestitionskosten.

Die Dispersion ist ein Schlüsselfaktor für die Übertragungsleistung. InMultimode-GlasfaserLichtstrahlen, die unterschiedliche Wege zurücklegen, kommen zu unterschiedlichen Zeiten am Empfangsende an. Diese modale Streuung führt zu Signalverzerrungen und begrenzt die Übertragungsentfernung. Allgemein,Multimode-FaserDie Leistung nimmt jenseits von 300–500 Metern merklich ab.Singlemode-Glasfaservermeidet Modendispersionsprobleme, da nur ein einziger Lichtweg vorhanden ist, und erreicht problemlos Übertragungsentfernungen von mehreren Kilometern oder sogar mehreren zehn Kilometern.

Übertragungsentfernung und Geschwindigkeit

Unterschiedliche Faserqualitäten weisen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten erhebliche Abstandsschwankungen auf.EinzelmodusOS2-Glasfaser kann Übertragungsentfernungen von 10-Kilometern über alle Geschwindigkeitsstufen von 1 GB bis 100 GB stabil unterstützen. Diese Konsistenz macht es zur ersten Wahl für Langstreckenanwendungen.

Multimode-FaserLeistung hängt eng mit der Geschwindigkeit zusammen. In 1-Gb-Ethernet-Anwendungen sind alle Qualitäten vonMultimode-Faservon OM1 bis OM5 können Entfernungen von 550-Metern unterstützen. Wenn die Geschwindigkeit jedoch auf 10 GB steigt, können OM1 und OM2 die Anforderungen nicht mehr erfüllen. - Nur OM3 und OM4 können 300 Meter bzw. 400 Meter unterstützen. Bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen über 25 GBMultimode-Faserabstandwird weiter reduziert. OM3 kann nur 70–100 Meter unterstützen, OM4 kann 100–150 Meter erreichen, während das neueste OM5 400 Meter in 100-Gb-Anwendungen unterstützen kann.

ObwohlMultimode-Faserbereichist begrenzt, in Szenarien mit kurzen -Distanzen wie dem Innenbereich von Rechenzentren sind Entfernungen von 300-400 Metern völlig ausreichend. Für Campusnetze, die gebäudeübergreifende Verbindungen oder größere Entfernungen erfordern,Singlemode-Faserist die einzige Wahl.

Kostenanalyse

Wenn es um Kosten geht, denken viele zuerst an den Kabelpreis selbst. In Wirklichkeit,Singlemode-Kabelsind in der Regel 20-30 % günstiger als hochwertigeMultimode-Glasfaserkabel(wie OM4) aufgrund ausgereifter Herstellungsprozesse. Der eigentliche Kostenunterschied liegt bei den optischen Modulen.

Am Beispiel der 1-GB-Geschwindigkeit ist der Preisunterschied zwischenEinzelmodusUndMultimodeSFP-Module sind mit etwa 10 bzw. 9 US-Dollar minimal. Mit zunehmender Geschwindigkeit treten jedoch Lücken in Höhe von . 10GB aufEinzelmodusSFP+-Module kosten derzeit etwa 27 US-DollarMultimodeVersionen kosten nur 20 $. Für 100 GB QSFP28,EinzelmodusModule kosten bis zu 499 US-DollarMultimodeVersionen kosten nur $99 - einen Unterschied von 400 $.

Aus Kostengründen müssen zukünftige Upgrade-Möglichkeiten berücksichtigt werden. Bei AuswahlMultimode-Faser, kann es zu einem Upgrade von OM1 auf OM3 und dann auf OM4 kommen, wobei jedes Upgrade eine neue Verkabelung und erheblich höhere Arbeitskosten erfordert. WählenSinglemode-Faserermöglicht die einmalige-Bereitstellung von OS2, wobei nachfolgende Geschwindigkeitssteigerungen nur optische Modul-Upgrades erfordern, ohne die physische Schicht zu ersetzen.

Für kurzfristige-Projekte oder Budget-begrenzte Szenarien:Multimode-FasernDer Vorteil der niedrigen Modulkosten liegt auf der Hand. Allerdings für eine langfristige BauplanungSinglemode-FaserDie anfängliche Investition in ein optisches Modul ist höher, es vermeidet wiederholte Konstruktionen und ist auf lange Sicht wirtschaftlicher.

Kompatibilität

Singlemode- und Multimode-Faserabsolut nicht mischbar - Dies ist eine eiserne Regel in der Netzwerktechnik. Der Grund liegt im enormen Unterschied in der Kerngröße. Wenn ein 9-Mikron-KernSinglemode-Faserverbindet sich mit einem 50-Mikron-KernMultimode-Faser, erzeugt es einen optischen Verlust von 10–20 dB, was ausreicht, um einen vollständigen Verbindungsausfall zu verursachen. Umgekehrt,Multimode-Faserverbinden mitSinglemode-FaserAufgrund der Nichtübereinstimmung der numerischen Apertur gelingt es auch nicht, die Lichtstrahlen richtig zu fokussieren.

Bei der tatsächlichen Installation können Sie anhand der Jacke unterscheidenFarbe. Gemäß TIA-598C-StandardsFarbe der Singlemode-Faserist gelbe Jacke, währendMultimode-Faserverwendet orangefarbene oder türkisfarbene Jacken. Auf Verteilerkästen in Geräteräumen sollten die Fasertypen deutlich gekennzeichnet und physisch isoliert sein, um ein falsches{1}Einführen zu verhindern.

Es gibt jedoch Sonderfälle. Verwendung von Mode-Conditioning-Patchkabeln, 1000BASE-LXEinzelmodusSFP-Module können weiterarbeitenMultimode-Faser. Darüber hinaus wird durch Glasfaser-Medienkonverter eine Überbrückung zwischen den beiden ermöglichtEinzelmodusUndMultimodeDas Aufteilen von Netzwerksegmenten ist zwar möglich, bringt aber zusätzliche Ausrüstung und Fehlerquellen mit sich. Im Allgemeinen werden diese Problemumgehungslösungen nicht empfohlen.

Wie wählt man aus?

Bei der Wahl zwischenSinglemode- oder Multimode-FaserDas wichtigste Kriterium ist die Übertragungsentfernung. Wenn die Übertragungsentfernung Ihres Anwendungsszenarios 1 Kilometer überschreitet,Singlemode-Faserist die einzige Wahl, einschließlich Campusnetzen, Stadtgebietsnetzen und ähnlichen Szenarien.

Für Kurzstreckenanwendungen wie Innenräume von Rechenzentren und Büroetagen von Unternehmen, wenn die Übertragungsentfernung weniger als 300 Meter beträgt,Multimode-Faserist die wirtschaftlichere Wahl. OM3 oder OM4Multimode-FaserIn Kombination mit optischen VCSEL-Modulen können Übertragungsentfernungen von 300 bis 400 Metern bei 10-Gbit-Geschwindigkeiten bereitgestellt werden, wodurch die meisten Geräteraumanforderungen vollständig erfüllt werden. Darüber hinaus,MultimodeOptische Module sind günstiger, was die Kosten bei der Verkabelung mit hoher -Dichte erheblich senkt.

Für 5G-Netzwerk-Fronthaul-Abschnitte ist aufgrund der Notwendigkeit einer Übertragung von 25-Gbit-eCPRI-Signalen mit geringer -Latenz und Übertragungsentfernungen, die sich typischerweise über mehrere Kilometer erstrecken,Singlemode-Faserist die Standardkonfiguration. In Unternehmensnetzwerken wird verwendetMultimode-Faserfür Bodenzugang undSinglemode-Faserfür inter-Building Backbone ist ein gängiger und wirtschaftlicher Hybrid-Bereitstellungsansatz.

FAQ

LC, SC, MPO/MTP - Wie wählt man aus?

1G/10G Single-Core bidirektional: Common LC-LC (am weitesten verbreitet)

40G/100G SR4 (parallelMultimode): Häufig verwendetMPO/MTP

100G LR4 (EinzelmodusWDM): Wird üblicherweise LC verwendet

Welche - Singlemode- oder Multimode-Faser ist besser?
Singlemode-Faser und Multimode-FaserJedes hat Vorteile in Bezug auf Kosten und Anwendungen. Wählen Sie einfach das für Ihre Anwendungsanforderungen am besten geeignete aus.

Kann Multimode Singlemode-Module verwenden? Können Singlemode-Module Multimode-Module verwenden?
Generell nicht mischbar:

SR (Multimode) Module: Erfordern OM-Faser (850 nm), funktionieren normalerweise nicht gemäß Spezifikation unter OS2

LR/ER (Einzelmodus) Module: Erfordern OS2 (1310/1550 nm), es kann zu Verlusten/Streuungen/Reflexionen kommen, die zu Instabilität oder Nichtkonformität der OM-Faser führen

Was ist Glasfaser und warum wird es für die Datenübertragung über große Entfernungen gegenüber Kunststoff bevorzugt?

Glasfaserglas besteht aus hochreinen, flexiblen Quarzfasern, die so konstruiert sind, dass sie Licht durch Totalreflexion leiten. Es dient als Kernmaterial in modernen Telekommunikations-, medizinischen Bildgebungs- und Sensorsystemen. Im Vergleich zu gewöhnlichem Glas liefert Glasfaserglas über große Entfernungen einen viel geringeren Signalverlust. Darüber hinaus übertrifft es Kunststoff bei der Datenübertragung mit hoher-großer Reichweite-, was es zu einer bevorzugten Wahl für fortschrittliche Kommunikationsnetzwerke macht.