ความรู้

Single Mode และ Multimode Fiber คืออะไร?

ความแตกต่างหลักในใยแก้วนำแสงการสื่อสารอยู่ที่ว่าสัญญาณแสงแพร่กระจายอย่างไรไฟเบอร์โหมดเดี่ยวช่วยให้สัญญาณไฟเดินทางในโหมดเดียวตามเส้นทางตรงผ่านศูนย์กลางของเส้นใยในขณะที่มัลติไฟเบอร์รองรับลำแสงหลายลำที่ส่งพร้อมกันในมุมที่ต่างกันผ่านการหักเหภายในไฟเบอร์

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงโหมดเดี่ยวมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางเพียง 9 ไมครอน - เท่ากับหนึ่งใน-ความหนาของเส้นผมมนุษย์ ลำแสงแทบไม่มีการสะท้อนภายใน แพร่กระจายไปตามเส้นทางที่เป็นเส้นตรง การออกแบบนี้ลดการบิดเบือนของสัญญาณให้เหลือน้อยที่สุด ทำให้เหมาะสำหรับการส่งสัญญาณระยะไกล-สายเคเบิลใยแก้วนำแสงมัลติโหมดมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกน 50 ไมครอน หรือ 62.5 ไมครอน แกนที่หนาขึ้นหมายความว่าเส้นทางแสงหลายเส้นสามารถทำงานพร้อมกันได้ แม้ว่าสิ่งนี้จะทำให้เกิดการกระจายตัวแบบโมดัล แต่ประสิทธิภาพยังคงดีเยี่ยมในการใช้งานในระยะใกล้-
 

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโหมดเดี่ยวและมัลติไฟเบอร์

ขนาดแกนกลางเป็นสิ่งที่ชัดเจนที่สุดความแตกต่างระหว่างโหมดเดี่ยวและมัลติโหมดเส้นใย ที่แกนไฟเบอร์โหมดเดี่ยวขนาด 9 ไมครอนต้องการความแม่นยำสูงมากสำหรับแหล่งกำเนิดแสงและตัวเชื่อมต่อ ในขณะที่ใยแก้วนำแสงมัลติโหมดแกนขนาด 50/62.5 ไมครอนมี "ความสามารถในการรวมแสง" ที่แข็งแกร่งขึ้น ซึ่งช่วยลดข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการต่อประกบ นี่คือเหตุผลมัลติไฟเบอร์เป็นที่นิยมมากขึ้นในสภาพแวดล้อมเช่นศูนย์ข้อมูลที่ต้องเปลี่ยนสายแพตช์บ่อยครั้ง

เกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสงและความยาวคลื่นความยาวคลื่นของเส้นใยโหมดเดี่ยวโดยทั่วไปจะใช้แหล่งเลเซอร์ 1310 นาโนเมตรหรือ 1550 นาโนเมตร ซึ่งเป็นการรวมกันที่ให้ระยะการส่งข้อมูลที่มากขึ้นมัลติไฟเบอร์การใช้งานความยาวคลื่น 850 นาโนเมตรหรือ 1300 นาโนเมตรจับคู่กับแหล่งกำเนิดแสง LED หรือ VCSEL ต้นทุนการผลิต VCSEL ต่ำกว่าเลเซอร์มาก ซึ่งเป็นเหตุผลหลักมัลติโหมดระบบมีต้นทุนการลงทุนเริ่มแรกค่อนข้างต่ำกว่า

การกระจายตัวเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ ในใยแก้วนำแสงมัลติโหมดลำแสงที่เดินทางในเส้นทางที่ต่างกันจะมาถึงจุดรับในเวลาที่ต่างกัน การกระจายแบบกิริยานี้ทำให้เกิดการบิดเบือนของสัญญาณ ซึ่งจำกัดระยะการส่งสัญญาณ โดยทั่วไป,มัลติไฟเบอร์ประสิทธิภาพลดลงอย่างเห็นได้ชัดเกิน 300-500 เมตรใยแก้วนำแสงโหมดเดียวหลีกเลี่ยงปัญหาการกระจายตัวของโมดัลเนื่องจากมีเส้นทางแสงเพียงเส้นเดียว สามารถบรรลุระยะการส่งสัญญาณหลายกิโลเมตรหรือหลายสิบกิโลเมตรได้อย่างง่ายดาย

ระยะการส่งและความเร็ว

ไฟเบอร์เกรดต่างๆ จะแสดงระยะทางที่แปรผันอย่างมีนัยสำคัญที่ความเร็วต่างๆโหมดเดี่ยวไฟเบอร์ OS2 สามารถรองรับระยะการส่งข้อมูล 10- กิโลเมตรได้อย่างเสถียรในทุกระดับความเร็วตั้งแต่ 1Gb ถึง 100Gb ความสม่ำเสมอนี้ทำให้เป็นตัวเลือกแรกสำหรับการใช้งานระยะไกล

มัลติไฟเบอร์ประสิทธิภาพมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความเร็ว ในแอปพลิเคชัน 1Gb Ethernet ทุกเกรดของมัลติไฟเบอร์จาก OM1 ถึง OM5 สามารถรองรับระยะทาง 550- เมตร อย่างไรก็ตาม เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้นเป็น 10Gb OM1 และ OM2 จะไม่สามารถตอบสนองความต้องการ - ได้อีกต่อไป มีเพียง OM3 และ OM4 เท่านั้นที่สามารถรองรับ 300 เมตรและ 400 เมตรตามลำดับ ในแอปพลิเคชันความเร็วสูงที่สูงกว่า 25Gbระยะทางไฟเบอร์มัลติโหมดจะลดลงอีก OM3 สามารถรองรับได้ 70-100 เมตรเท่านั้น OM4 สามารถรองรับได้ 100-150 เมตร ในขณะที่ OM5 ล่าสุดสามารถรองรับได้ 400 เมตรในแอปพลิเคชัน 100Gb

แม้ว่าช่วงไฟเบอร์มัลติโหมดมีจำกัด ในสถานการณ์ระยะสั้น-เช่นภายในศูนย์ข้อมูล ระยะทาง 300-400 เมตรก็เพียงพอแล้ว สำหรับเครือข่ายวิทยาเขตที่ต้องการการเชื่อมต่อข้ามอาคารหรือระยะทางที่ไกลกว่าไฟเบอร์โหมดเดี่ยวเป็นทางเลือกเดียวเท่านั้น

การวิเคราะห์ต้นทุน

เมื่อพูดถึงเรื่องค่าใช้จ่าย หลายๆ คนจะนึกถึงราคาสายเคเบิลเป็นอันดับแรก ในความเป็นจริงสายเคเบิลโหมดเดียวโดยปกติแล้วจะถูกกว่าเกรดคุณภาพสูงถึง 20-30%สายเคเบิลใยแก้วนำแสงแบบมัลติโหมด(เช่น OM4) เนื่องจากกระบวนการผลิตที่ครบกำหนด ความแตกต่างของต้นทุนที่แท้จริงอยู่ที่โมดูลออปติคัล

ยกตัวอย่างความเร็ว 1Gb ส่วนต่างราคาระหว่างโหมดเดียวและมัลติโหมดโมดูล SFP มีราคาขั้นต่ำที่ประมาณ 10 ดอลลาร์และ 9 ดอลลาร์ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ช่องว่างก็เริ่มปรากฏ. 10Gbโหมดเดียวโมดูล SFP+ มีราคาประมาณ 27 เหรียญสหรัฐ ในขณะที่มัลติโหมดรุ่นต้องการเพียง $20 สำหรับ 100Gb QSFP28โหมดเดียวโมดูลมีราคาสูงถึง 499 ดอลลาร์ในขณะที่มัลติโหมดเวอร์ชันต่างกันเพียง $99 - ถึง $400

จากมุมมองของต้นทุน จะต้องพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการอัพเกรดในอนาคต ถ้าจะเลือกมัลติไฟเบอร์คุณอาจพบกับการอัพเกรดจาก OM1 เป็น OM3 จากนั้นเป็น OM4 โดยการอัพเกรดแต่ละครั้งต้องใช้สายเคเบิลใหม่และค่าแรงที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก การเลือกไฟเบอร์โหมดเดี่ยวอนุญาต-การปรับใช้ OS2 เพียงครั้งเดียว โดยเพิ่มความเร็วตามมาโดยต้องอัปเกรดโมดูลออปติคัลเท่านั้นโดยไม่ต้องเปลี่ยนเลเยอร์ทางกายภาพ

สำหรับ-โครงการระยะสั้นหรืองบประมาณ-ในสถานการณ์ที่มีข้อจำกัดมัลติไฟเบอร์ของข้อได้เปรียบด้านต้นทุนโมดูลต่ำนั้นชัดเจน อย่างไรก็ตาม สำหรับการวางแผนการก่อสร้างระยะยาว-ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวมีการลงทุนโมดูลออปติคัลเริ่มต้นที่สูงกว่า หลีกเลี่ยงการก่อสร้างซ้ำๆ และประหยัดกว่าในระยะยาว

ความเข้ากันได้

โหมดเดี่ยวและมัลติไฟเบอร์ไม่สามารถผสมกันได้อย่างแน่นอน - นี่เป็นกฎเหล็กในงานวิศวกรรมเครือข่าย เหตุผลอยู่ที่ขนาดคอร์ที่แตกต่างกันอย่างมาก เมื่อแกนมีขนาด 9 ไมครอนไฟเบอร์โหมดเดี่ยวเชื่อมต่อกับแกนขนาด 50 ไมครอนมัลติไฟเบอร์มันสร้างการสูญเสียแสง 10-20dB ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้เกิดความล้มเหลวในการเชื่อมต่อโดยสมบูรณ์ ในทางกลับกันมัลติไฟเบอร์กำลังเชื่อมต่อกับไฟเบอร์โหมดเดี่ยวจะไม่สามารถโฟกัสลำแสงได้อย่างถูกต้องเนื่องจากค่ารูรับแสงไม่ตรงกัน

ในการติดตั้งจริงสามารถแยกแยะได้จากแจ็คเก็ตสี. ตามมาตรฐาน TIA-598Cสีไฟเบอร์โหมดเดี่ยวเป็นเสื้อเหลืองในขณะที่มัลติไฟเบอร์ใช้แจ็คเก็ตสีส้มหรือน้ำ บนกรอบกระจายสินค้าในห้องอุปกรณ์ ประเภทของไฟเบอร์ควรมีป้ายกำกับชัดเจนและแยกออกจากกันทางกายภาพเพื่อป้องกันการใส่ผิด{1}}

อย่างไรก็ตาม มีกรณีพิเศษอยู่ การใช้สายแพทช์ปรับสภาพโหมด 1000BASE-LXโหมดเดียวโมดูล SFP สามารถทำงานได้มัลติไฟเบอร์. นอกจากนี้ ผ่านตัวแปลงสื่อไฟเบอร์ เชื่อมระหว่างโหมดเดียวและมัลติโหมดส่วนเครือข่ายเป็นไปได้ แต่จะเพิ่มอุปกรณ์พิเศษและจุดขัดข้อง โดยทั่วไป ไม่แนะนำให้ใช้วิธีแก้ปัญหาเหล่านี้

วิธีการเลือก?

เมื่อเลือกระหว่างไฟเบอร์โหมดเดี่ยวหรือมัลติโหมดเกณฑ์ที่สำคัญที่สุดคือระยะการส่งข้อมูล หากระยะการส่งข้อมูลสถานการณ์แอปพลิเคชันของคุณเกิน 1 กิโลเมตรไฟเบอร์โหมดเดี่ยวเป็นทางเลือกเดียวเท่านั้น รวมถึงเครือข่ายวิทยาเขต เครือข่ายบริเวณมหานคร และสถานการณ์ที่คล้ายกัน

สำหรับการใช้งานระยะสั้น- เช่น ภายในศูนย์ข้อมูลและพื้นสำนักงานขององค์กร หากระยะการส่งข้อมูลอยู่ในระยะ 300 เมตรมัลติไฟเบอร์เป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่า OM3 หรือ OM4มัลติไฟเบอร์เมื่อจับคู่กับโมดูลออปติคัล VCSEL สามารถให้ระยะการส่งข้อมูล 300-400 เมตรที่ความเร็ว 10Gb ตอบสนองความต้องการของห้องอุปกรณ์ส่วนใหญ่ได้อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้,มัลติโหมดโมดูลออปติคัลมีราคาถูกกว่า ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการวางสายเคเบิลความหนาแน่นสูง-ได้อย่างมาก

สำหรับส่วนส่วนหน้าของเครือข่าย 5G เนื่องจากความต้องการการส่งสัญญาณ eCPRI 25Gb 25Gb ที่มีเวลาแฝงต่ำ - โดยมีระยะการส่งข้อมูลโดยทั่วไปครอบคลุมหลายกิโลเมตรไฟเบอร์โหมดเดี่ยวเป็นการกำหนดค่ามาตรฐาน ในเครือข่ายองค์กรโดยใช้มัลติไฟเบอร์สำหรับการเข้าถึงพื้นและไฟเบอร์โหมดเดี่ยวสำหรับ-การสร้างแกนหลักระหว่างกันเป็นแนวทางการปรับใช้แบบไฮบริดที่ใช้กันทั่วไปและประหยัด

คำถามที่พบบ่อย

LC, SC, MPO/MTP - จะเลือกอย่างไร?

1G/10G แกนเดี่ยว-สองทิศทาง: LC- LC ทั่วไป (แพร่หลายที่สุด)

40G/100G SR4 (ขนานมัลติโหมด): ใช้กันทั่วไปอพท/เอ็มทีพี

100G LR4 (โหมดเดียวWDM): มักใช้ LC

ไฟเบอร์โหมดเดียวหรือมัลติโหมด - ไหนดีกว่ากัน?
ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวและไฟเบอร์มัลติโหมดแต่ละคนมีข้อได้เปรียบในด้านต้นทุนและการใช้งาน เพียงเลือกสิ่งที่เหมาะสมที่สุดตามความต้องการใช้งานของคุณ

มัลติโหมดสามารถใช้โมดูลโหมดเดี่ยวได้หรือไม่ โหมดเดี่ยวสามารถใช้โมดูลมัลติโหมดได้หรือไม่
โดยทั่วไปไม่สามารถผสมได้:

เอสอาร์ (มัลติโหมด) โมดูล: ต้องใช้ไฟเบอร์ OM (850nm) โดยทั่วไปจะไม่ทำงานตามข้อกำหนดบน OS2

แอล/เอ้อ (โหมดเดียว) โมดูล: ต้องใช้ OS2 (1310/1550nm) อาจประสบกับการสูญเสีย/การกระจาย/การสะท้อน ทำให้เกิดความไม่เสถียรหรือไม่-สอดคล้องกับไฟเบอร์ OM

ใยแก้วนำแสงคืออะไร และเหตุใดจึงนิยมใช้ใยแก้วนำแสงมากกว่าพลาสติกในการส่งข้อมูลทางไกล-

แก้วไฟเบอร์ออปติกทำจากเส้นใยซิลิกาบริสุทธิ์-ที่ยืดหยุ่นเป็นพิเศษ ซึ่งออกแบบมาให้นำพาแสงผ่านการสะท้อนภายในทั้งหมด โดยทำหน้าที่เป็นวัสดุหลักในระบบโทรคมนาคมสมัยใหม่ การสร้างภาพทางการแพทย์ และระบบการตรวจจับ เมื่อเปรียบเทียบกับกระจกธรรมดา กระจกใยแก้วนำแสงให้การสูญเสียสัญญาณที่ต่ำกว่ามากในระยะทางไกล นอกจากนี้ ยังมีประสิทธิภาพเหนือกว่าพลาสติกในการส่งข้อมูลความเร็วสูง-ระยะไกล- ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับเครือข่ายการสื่อสารขั้นสูง