Nel processo di rapido sviluppo della rete, la fibra ottica è ampiamente utilizzata nel campo della comunicazione in fibra ottica grazie ai suoi vantaggi come l'elevata velocità di trasmissione e l'elevata capacità di trasmissione. A seconda delle diverse modalità di trasmissione ottica, le fibre ottiche si dividono in fibre monomodali e fibre multimodali. A causa delle differenze significative nelle caratteristiche geometriche e di trasmissione di questi due tipi di fibre, presentano anche differenze significative nelle applicazioni pratiche. Successivamente, questo articolo fornirà un'introduzione dettagliata alle differenze e all'utilizzo della fibra monomodale e della fibra multimodale, guidandoti nella selezione e nell'utilizzo corretti della fibra monomodale.

1、 Differenze strutturali di base tra fibra monomodale e fibra multimodale

La fibra ottica è generalmente costituita da una guaina esterna, un rivestimento, un nucleo in fibra e una struttura della sorgente luminosa. Come mostrato nel testo seguente, la fibra monomodale e la fibra multimodale presentano le seguenti differenze in termini di guaina esterna, diametro del nucleo e sorgente luminosa:

Differenza di colore della guaina esterna

Il colore della guaina esterna della fibra ottica può distinguere rapidamente tra fibre monomodali e multimodali. Secondo la definizione standard TIA-598C, il colore della guaina esterna della fibra monomodale OS1/OS2 è giallo, mentre il colore della guaina esterna della fibra multimodale è arancione o verde acqua. Tra questi, la fibra multimodale OM1/OM2 utilizza una guaina esterna arancione, la fibra multimodale OM3/OM4 utilizza una guaina esterna verde acqua e la fibra multimodale OM5 utilizza una guaina esterna verde.

Figura 1: Confronto dei colori della guaina esterna tra fibra monomodale e fibra multimodale

Differenza di diametro dei nuclei delle fibre

Esiste una differenza significativa nel diametro del nucleo tra fibra monomodale e fibra multimodale.

Il diametro del nucleo della fibra monomodale (SMF) è generalmente 9 μ m. A causa del suo nucleo stretto, può trasmettere solo una modalità di luce alle lunghezze d'onda 1310 nm, 1550 nm e WDM. Di conseguenza, la fibra monomodale ha una dispersione ridotta e un'elevata larghezza di banda, mentre la fibra multimodale (MMF) ha un diametro del nucleo di 50/62,5 μm e una larghezza del nucleo. Può trasmettere più modalità di luce a una determinata lunghezza d'onda operativa (lunghezza d'onda 850 nm o 1310 nm). Tuttavia, a causa delle centinaia di modalità trasmesse nella fibra multimodale, le costanti di trasmissione e le velocità di gruppo di ciascuna modalità sono diverse, determinando una larghezza di banda ridotta, un'elevata dispersione e un'elevata perdita nella fibra multimodale.

Figura 2: Confronto dei diametri del nucleo tra fibre monomodali e multimodali

Nota: il diametro standard del rivestimento per la maggior parte delle fibre ottiche è 125 μm e il diametro standard dello strato protettivo esterno è 245 μm, senza distinzione tra modalità singola e multipla.

Differenze di sorgenti luminose

Le fibre monomodali e le fibre multimodali utilizzano sorgenti luminose diverse. Le fibre monomodali utilizzano generalmente sorgenti luminose laser, mentre le fibre multimodali utilizzano generalmente sorgenti luminose LED.

Figura 3: Confronto delle sorgenti luminose utilizzate nella fibra monomodale e nella fibra multimodale

2、 La differenza nella distanza di trasmissione tra fibra monomodale e fibra multimodale

Come è noto, le fibre ottiche monomodali sono comunemente utilizzate per le trasmissioni a lunga distanza, mentre le fibre ottiche multimodali sono generalmente utilizzate per le trasmissioni a breve distanza. Tuttavia, diversi tipi di applicazioni in fibra ottica monomodale e multimodale hanno distanze di trasmissione diverse in Ethernet a velocità diverse, come mostrato nella tabella seguente:

Tabella 1: Confronto della distanza di trasmissione tra fibra monomodale e fibra multimodale

Dalla tabella si può vedere che alle velocità 1G e 10G, la fibra monomodale ha una distanza di trasmissione molto più lunga rispetto alla fibra multimodale. Allora perché non tutti i data center utilizzano la fibra monomodale? Questo perché la costruzione dei data center si concentra principalmente sulla trasmissione a breve distanza. Nelle applicazioni di trasmissione a breve distanza, le prestazioni della fibra multimodale sono le stesse della fibra monomodale, ma il costo è inferiore. Inoltre, la fibra multimodale OM3/OM4 può supportare velocità più elevate. Nell'era odierna delle reti ad alta velocità, anche la domanda di fibra multimodale non è da sottovalutare.

3、 La differenza di costo tra fibra monomodale e fibra multimodale

Il costo della fibra monomodale è superiore a quello della fibra multimodale, principalmente a causa delle differenze nell'hardware delle apparecchiature, nelle sorgenti luminose e nei costi dei materiali.

Allo stesso modo, il costo di costruzione dei sistemi in fibra ottica multimodale è inferiore a quello dei sistemi in fibra ottica monomodale. Prendendo come esempio la soluzione HX Fiber, il costo di un sistema di trasmissione multimodale (con una combinazione di moduli ottici multimodali e ponticelli in fibra) varia da 3300 yuan a 5300 yuan, mentre il costo di un sistema di trasmissione monomodale (con una combinazione di moduli ottici monomodali e ponticelli) supera solitamente i 6700 yuan, con una differenza di prezzo di oltre 1000 yuan tra i due.

4、 Domande e risposte comuni sulla fibra monomodale e multimodale

① È possibile utilizzare insieme la fibra monomodale e la fibra multimodale?

A causa delle diverse modalità di trasmissione della fibra monomodale e della fibra multimodale, le due fibre non possono essere collegate direttamente insieme, altrimenti è facile causare perdita di collegamento e jitter di linea. Ma possiamo utilizzare dispositivi di conversione come i ponticelli di conversione da modalità singola a modalità multi (cioè ponticelli di regolazione della modalità) per collegare collegamenti in modalità singola e multimodale.

② È possibile utilizzare moduli ottici multimodali su fibre monomodali?

I moduli ottici multimodali non possono essere utilizzati su fibre ottiche monomodali, il che non solo provoca perdite significative, ma potrebbe anche impedire la comunicazione. A causa del diametro ridotto delle fibre ottiche monomodali e dell'ampio angolo di divergenza dei moduli ottici multimodali, maggiore è la distanza di trasmissione, maggiore è l'attenuazione del segnale. È possibile che il segnale sia già decaduto prima di raggiungere la distanza di trasmissione.

③ I moduli ottici monomodali possono essere utilizzati su fibre multimodali?

I moduli ottici monomodali possono essere utilizzati su fibre multimodali, ma è necessario utilizzare ricetrasmettitori in fibra per convertire i tipi di fibra. Ad esempio, utilizzando ricetrasmettitori in fibra, il modulo ottico monomodale 1000BASE-LX può funzionare su fibre multimodali, come mostrato nella figura seguente. I ricetrasmettitori in fibra ottica possono essere utilizzati anche per risolvere il problema di connessione tra moduli ottici monomodali e multimodali.

④ Come scegliere tra fibra monomodale e fibra multimodale?

Quando si sceglie la fibra monomodale e la fibra multimodale, dovremmo considerare la distanza di trasmissione effettiva e il costo della rete. Se la distanza di trasmissione non supera i 550 metri, è sufficiente la fibra ottica multimodale. Se la distanza di trasmissione raggiunge diverse migliaia di metri o più, la fibra ottica monomodale è la scelta ideale.

Epilogo

Come si può vedere dal confronto sopra, i campi di applicazione della fibra monomodale e della fibra multimodale sono diversi. Tra questi, la fibra ottica monomodale viene utilizzata principalmente nelle reti metropolitane e nei PON, mentre la fibra ottica multimodale viene utilizzata principalmente nelle reti aziendali e nei data center. La scelta dovrebbe basarsi sulle effettive esigenze di cablaggio.