Monomode-fiber jämfört med multimode-fiber: skillnader, fysik och valguide
Innehållsförteckning
Du ska dra kablar till ett datacenter, ett FTTH-nät eller ett företagsstamnät – och du tvekar mellan fiber enmodig och multimode. Det handlar inte bara om kabelskidans färg: de båda teknikerna bygger på olika fysikaliska principer, kräver aktiv utrustning som inte är kompatibel med varandra och är avsedda för helt olika användningsområden. Den här guiden förklarar utbredningsmekanismerna, gällande standarder och hur man väljer rätt.
Vad är ett utbredningssätt?
I en optisk fiber fortplantar sig ljuset genom total intern reflektion : En kärna av kvarts med högt brytningsindex omges av ett hölje med lägre brytningsindex. Skillnaden i brytningsindex håller ljuset kvar i kärnan.
Ett mode motsvarar en separat utbredningsväg inuti kärnan. Ljuset kan färdas längs denna väg i olika vinklar – varje vinkel definierar en mod. Antalet ledda mod beror på kärnans diameter och indexskillnaden mellan kärnan och manteln, vilket karakteriseras av parametern V (V-tal eller normaliserad frekvens):
V = (π · d · NA) / λ — där d = kärndiameter, NA = numerisk öppning, λ = våglängd. Om V < 2,405 är fibern monomod.
I multimodefiber, tack vare hjärtats stora diameter (50 eller 62,5 µm) kan flera hundra vågmoder fortplanta sig samtidigt. Dessa vågmoder når inte alla fram till fiberändan samtidigt – det är modaldispersion, vilket breddar ljusimpulserna och begränsar strömningshastigheten per sträckan.
I enmodsfiber, eftersom kärnan är mycket smal (9 µm) leder den endast en enda mod. Det förekommer ingen moddispersion. Den enda begränsningen är kromatisk dispersion (de olika våglängderna färdas genom fibern med något olika hastigheter), vilket går att hantera över hundratals kilometer med lämplig kompensation.
Monomodefiber: egenskaper och standarder
Monomodefibrer har en kärna av 9 µm i diameter (yttre hölje 125 µm). Den definieras av flera ITU-T-standarder beroende på användningsområde:
- G.652D (OS2) : FTTH-standard och telekom. Dämpning ≤ 0,4 dB/km vid 1310 nm, ≤ 0,3 dB/km vid 1550 nm. Obegränsad bandbredd över tusentals km.
- G.657A1 / A2 : ”böjningsokänslig” fiber för installation i flerbostadshus. Minsta böjningsradie 10 mm (A1) eller 7,5 mm (A2). Kompatibel med G.652D.
- G.657B3 : extremt flexibel fiber för anslutningskablar till abonnenten. Minsta böjningsradie 5 mm. Används i genomskinliga kablar och dekorativa kabelband.
Ljuskällan är alltid en laser (Fabry-Perot-laserdiod eller DFB) som avger ljus vid 1310 nm (kortdistansöverföring / dubbelriktad GPON-upplänk) eller 1550 nm (långdistans, DWDM). Lasern avger en mycket kollimerad stråle som är anpassad till den smala kärnan på 9 µm.
Skyddshöljet är vanligtvis gul (OS2 utvändigt/invändigt), även om vissa enkelmodiga patchkablar finns i vitt, mörkblått eller rött beroende på våglängd eller användningsområde.
OS2 Elfcam-strumpband för enkelmod
- SC/APC–SC/APC OS2 enkelriktad — FTTH-standard för bostäder (Orange, SFR, Bouygues, Free)
- SC/APC–SC/APC, stålpansrad — installation i miljöer med mekaniska risker
- LC/UPC–LC/UPC OS2 duplex — nätverksswitchar, optiska switchar
Multimodefiber: OM1, OM2, OM3, OM4, OM5
Multimodefibrer finns i flera generationer, som definieras i standarderna ISO/IEC 11801 och ANSI/TIA-568:
- OM1 : kärna 62,5 µm, modal bandbredd 200 MHz·km vid 850 nm. Orange mantel. Utgången ur sortimentet — 1 Gbit/s över max. 275 m.
- OM2 : Kärna 50 µm, bandbredd 500 MHz·km. Orange hölje. Begränsad — endast 10 Gbit/s över 82 m.
- OM3 : kärna 50 µm, bandbredd ≥ 2 000 MHz·km (VCSEL-optimerad). Mantel ljusblå / aqua. Standarddatacenter — 10 Gbit/s över 300 m, 40 Gbit/s över 100 m.
- OM4 : kärna 50 µm, bandbredd ≥ 4 700 MHz·km. Mantel lila / magenta. 10 Gbit/s över 400 m, 100 Gbit/s över 150 m (MPO).
- OM5 : kärna 50 µm, avsedd för SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing) på 4 våglängder. Mantel citrongrön. 400 Gbit/s över 150 m via SWDM4.
Ljuskällan för OM3/OM4-multimodefibrer är alltid en VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) till 850 nm. VCSEL:er är billigare än DFB-lasrar med enmod, vilket förklarar den lägre kostnaden för multimod-sändare/mottagare för korta avstånd.
OM3 eller OM4 för ett nytt datacenter?
Om ni idag ska bygga ut ett nätverk för datacenter, välj direkt OM4. Kostnadsskillnaden jämfört med OM3 är marginell, men med OM4 kan du nå 100 Gbit/s över 150 m med en befintlig MPO-12-kabel. Undvik OM1 och OM2: de klarar inte 10G/25G-överföringshastigheter över användbara avstånd.
Jämförelsetabell: enkelmod vs. multimod
| Kriterium | Enmod (SM / OS2) | Multimode OM3 | Multimode OM4 |
|---|---|---|---|
| Kärndiameter | 9 µm | 50 µm | 50 µm |
| Yttre hölje | 125 µm | 125 µm | 125 µm |
| Ljuskälla | DFB-laser / Fabry-Perot-laser | VCSEL 850 nm | VCSEL 850 nm |
| Våglängd | 1310 nm / 1550 nm | 850 nm / 1300 nm | 850 nm / 1300 nm |
| Typisk dämpning | 0,35 dB/km vid 1310 nm | 3,5 dB/km vid 850 nm | 3,5 dB/km vid 850 nm |
| Maximal överföringshastighet: 1 Gbit/s | > 100 km | 1 000 m | 1 000 m |
| Maximal överföringshastighet 10 Gbit/s | > 40 km (LR) | 300 m | 400 m |
| Maximal överföringshastighet 100 Gbit/s | 10–40 km | 100 m (MPO) | 150 m (MPO) |
| Färg på höljet | Gul (OS2) | Ljusblå / Aqua | Lila / Magenta |
| Kabelkostnad | Låg | Låg till måttlig | Måttlig |
| Kostnad för SFP/SFP+-modul | Högre (precis laser) | Lägre (VCSEL) | Lägre (VCSEL) |
| Huvudapplikation | FTTH, telekom, långdistansnät | Datacenter, SAN, 10G-stamnät i byggnaden | Datacenter med hög täthet, 40/100G |
| Normativ standard | ITU G.652D / G.657 | ISO 11801 OM3 / TIA-568 | ISO 11801 OM4 / TIA-568 |
Anslutningar och färgkodning
Anslutningsdelens färg gör det möjligt att identifiera fibertypen och slipningstypen:
- SC/APC grön : monomode, polering vid 8° (vinkel). Standardkontakt av typen PTO FTTH i Frankrike. Returförlust ≥ 65 dB.
- SC/UPC blå : monomode, planpolerad. Används i aktiv utrustning (SFP, OLT). Returförlust ≥ 50 dB.
- LC/UPC blå : enkel- eller flerlägesläge beroende på vilken fiber som används. Kompakt format, standard för datacenter och SFP-switchar.
- LC/APC grön : enkelmod, vinkel 8°. Används i vissa telekomutrustningar och FTTH-distributionskablar.
- Beige/krämfärgade kontaktdon : multimode OM1 (62,5 µm) — utgångna.
- Ljusblå/turkosa kontakter : OM3-multimode i LC-format.
Blanda inte ihop enkelmod och multimod
En enkelmodskabel som ansluts till en multimodssändare (eller tvärtom) orsakar stora insättningsförluster (ofta 10–20 dB) och kan göra att länken slutar fungera helt. Oförenliga kärndiametrar (9 µm jämfört med 50 µm) förhindrar en effektiv optisk koppling. Kontrollera alltid att fibern och modulen är kompatibla före installationen.
SFP-moduler och kompatibilitet
Valet av fiber och SFP-modul hänger ihop. SFP/SFP+-modulerna finns i olika utföranden beroende på fibertyp:
- SFP+ SR (kort räckvidd) : multimode OM3/OM4, 850 nm VCSEL, LC/UPC, 10 Gbit/s över 300/400 m — t.ex. art.nr. 477, 2583
- SFP+ LR (Long Range) : OS2-enmod, 1310 nm-laser, LC/UPC, 10 Gbit/s över 10 km
- SFP 1,25 G SM : OS2-enmodskabel, SC/UPC, 1310 nm, 1 Gbit/s över 10–20 km — t.ex. art.nr. 6603
- SFP 1,25 G MM : multimode, LC/UPC, 850 nm, 1 Gbit/s över 550 m — t.ex. art.nr. 6598
- GPON SFP OLT : enkelmod SC/UPC, sändning 1490 nm / mottagning 1310 nm, speciellt avsedd för PON-nätverk — t.ex. art.nr. 6618, 6631
De flesta moderna switchar och routrar stöder båda typerna av moduler i sina SFP-portar. Kontrollera specifikationerna för din aktiva utrustning för att bekräfta DDM-kompatibilitet (Digital Diagnostic Monitoring) och listan över godkända moduler.
Vägledning för val utifrån användningsområde
Välj OS2-enmodsfiber om:
- FTTH-/FTTP-anslutning (abonnent ↔ PTO ↔ box)
- Förbindelse mellan byggnader på campus (avstånd > 550 m)
- WAN- eller metro-backbone (flera kilometer)
- Telekomnät, DWDM/CWDM-överföring
- PON-infrastruktur (GPON, XGS-PON, EPON)
- Industriell förbindelse i störningsutsatt miljö (fullständig immunitet mot störningar)
Välj OM3- eller OM4-multimodefiber om:
- Horisontell kabeldragning i datacenter (servrar ↔ ToR-switch, < 100 m)
- SAN (Storage Area Network) med Fibre Channel
- Vertikal stamnät i byggnaden över korta avstånd (< 300 m)
- Begränsad budget på många korta sträckor (billigare VCSEL-moduler)
- Anslutningar med hög täthet med MPO-12/24-kablar (40G, 100G i rack)
Företagscampus
För en campus där byggnaderna ligger mindre än 300 m från varandra kan OM4 räcka för 10G. Vid avstånd över 300 m eller för förbindelser på 25/100 Gbit/s via duplexkabel bör du byta till OS2-singelmodefiber + SFP LR-moduler. Kostnadsskillnaden mellan modulerna (SM jämfört med MM) kompenseras redan vid det första bytet av aktiv utrustning om avstånden överskrider gränserna för multimode.
1Kan man blanda enkelmod- och flermodfiber på samma länk?
Nej. Enmodsfibrer (9 µm) och multimodfibrer (50/62,5 µm) har kärndiametrar som inte är kompatibla. Om man ansluter en monomodekabel till en multimodemodul – eller tvärtom – uppstår införingsförluster på 10 till 20 dB, vilket i regel gör att förbindelsen inte fungerar. Varje förbindelse måste vara enhetlig : samma fibertyp från modul A till modul B, med kontaktdon med samma polering (UPC eller APC).
2Är monomodefiber alltid bättre än multimodefiber?
Nej – det handlar om att hitta rätt balans mellan användningsområde, avstånd och budget. Enmodig fiber är utmärkt för långa avstånd (från kilometer till tusentals km) och höga överföringshastigheter. Men för korta förbindelser mellan datacenter (< 300 m) är multimodiga VCSEL-moduler betydligt billigare än motsvarande monomode-lasermoduler. Vid 10 Gbit/s över 50 m kostar en SFP+ SR-modul (OM3) 2 till 3 gånger mindre än en SFP+ LR-modul (OS2).
3Hur kan man med blotta ögat avgöra om en fiber är monomode eller multimode?
Genom färg på höljet : gul = OS2-enmod; aqua/ljusblå = OM3-multimod; lila/magenta = OM4-multimod; orange = OM1/OM2-multimod (föråldrade); citrongul = OM5. Kontaktens färg är också till hjälp: SC/APC grön = alltid monomode med vinkelpolering. Vid tveksamhet kan man genom att mäta dämpningen vid 850 nm och sedan vid 1310 nm skilja mellan dem: en multimodefiber uppvisar normal dämpning vid 850 nm, men överdriven dämpning vid 1310 nm om den matas med en monomodekälla.
4Vilken typ av fiber ska man använda för en FTTH-installation hemma?
Fiber varje dag OS2-enmodel med kontakt SC/APC (grön fas på 8°). Detta är standarden för alla PTO:er i bostäder i Frankrike (Orange, SFR, Bouygues, Free). Anslutningskabeln mellan PTO:n och din modembox måste vara av typen SC/APC–SC/APC OS2 simplex. En multimodfiber skulle inte fungera med operatörens GPON-OLT, som använder monomodlasrar på 1490/1310 nm.
5Vad är den minsta krökningsradien för en monomodfiber?
Det beror på standarden G.657: G.652D standard: min. radie 30 mm (under drift), 15 mm (vid installation). G.657A1 : 10 mm. G.657A2 : 7,5 mm. G.657B3 (genomskinliga, dekorativa kablar): 5 mm. Multimodefibrer av typen OM3/OM4 klarar liknande böjningsradier som G.657A1, det vill säga cirka 10 mm. Under den minsta radien ökar böjningsförlusterna exponentiellt och förbindelsen kan upphöra att uppfylla kraven.
6Kan man använda en OM4-kabel för att ersätta en befintlig OM3-kabel?
Ja, denOM4 är bakåtkompatibelt med OM3. Båda använder en kärna på 50 µm, en mantel på 125 µm och samma LC/UPC- eller SC/UPC-kontakter. En SFP+ SR-modul avsedd för OM3 fungerar på en OM4-kabel – med bättre brusmarginaler. Det omvända (OM3 på en dimensionerad OM4-länk) är möjligt förutsatt att man håller sig inom OM3:s avståndsgränser.
7Vilken våglängd använder en SFP-modul för enkelmod?
SFP-modulerna för enkelmod används främst 1310 nm (kort- till medeldistansöverföring, upp till 40 km) och 1550 nm (långdistans, upp till 120 km, eller DWDM/CWDM-system). BiDi-modulerna (bidirektionella på en enda fiber) använder två olika våglängder: till exempel TX 1310 nm / RX 1550 nm i en riktning, TX 1550 nm / RX 1310 nm i den andra. Modulerna GPON OLT använder TX 1490 nm / RX 1310 nm.
8Vilka leveranstider gäller för Elfcams fiberkablar och moduler?
Elfcams OS2-strängar för enkelmod, OM3/OM4-kablar för multimod och SFP/SFP+-moduler är finns i lager i Frankrike med leverans inom 24 arbets timmar. Beställningar som görs före kl. 14.00 skickas vanligtvis samma dag. För projekt med strukturerad kabeldragning som omfattar stora volymer, gäller skräddarsydd offert finns tillgängliga med garanterade leveranstider.
