В процессе быстрого развития сети оптическое волокно широко используется в области волоконно-оптической связи благодаря его преимуществам, таким как высокая скорость передачи и большая пропускная способность. В зависимости от различных режимов оптической передачи оптические волокна делятся на одномодовые и многомодовые. Из-за существенных различий в геометрических и передаточных характеристиках этих двух типов волокон они имеют существенные различия и в практическом применении. Далее в этой статье будет подробно рассмотрены различия и способы использования одномодового и многомодового волокна, что поможет вам правильно выбрать и использовать одномодовое волокно.

1、 Основные структурные различия между одномодовым и многомодовым волокном.

Оптоволокно обычно состоит из внешней оболочки, оболочки, сердцевины волокна и структуры источника света. Как показано в следующем тексте, одномодовое и многомодовое волокно имеют следующие различия с точки зрения внешней оболочки, диаметра сердцевины и источника света:

Разница в цвете внешней оболочки

По цвету внешней оболочки оптического волокна можно быстро отличить одномодовые и многомодовые волокна. Согласно стандартному определению TIA-598C, цвет внешней оболочки одномодового волокна OS1/OS2 — желтый, а цвет внешней оболочки многомодового волокна — оранжевый или водно-зеленый. Среди них многомодовое волокно OM1/OM2 использует внешнюю оболочку оранжевого цвета, многомодовое волокно OM3/OM4 использует внешнюю оболочку зеленого цвета, а многомодовое волокно OM5 использует внешнюю оболочку зеленого цвета.

Рис. 1. Сравнение цветов внешней оболочки одномодового и многомодового волокна.

Разница в диаметре сердцевин волокон

Существует значительная разница в диаметре сердцевины одномодового и многомодового волокна.

Диаметр сердцевины одномодового волокна (SMF) обычно составляет 9 мкм. Из-за узкого ядра он может передавать только одну моду света на длинах волн 1310 нм, 1550 нм и WDM. В результате одномодовое волокно имеет малую дисперсию и высокую пропускную способность, а многомодовое волокно (ММФ) имеет диаметр сердцевины 50/62,5 мкм и ширину сердцевины. Он может передавать несколько режимов света на заданной рабочей длине волны (длина волны 850 нм или 1310 нм). Однако из-за сотен мод, передаваемых по многомодовому волокну, константы передачи и групповые скорости каждой моды различны, что приводит к узкой полосе пропускания, высокой дисперсии и высоким потерям в многомодовом волокне.

Рисунок 2. Сравнение диаметров сердцевин одномодовых и многомодовых волокон.

Примечание. Стандартный диаметр оболочки для большинства оптических волокон составляет 125 мкм, а стандартный диаметр внешнего защитного слоя — 245 мкм, без различия одиночных и множественных мод.

Различия в источниках света

В одномодовых и многомодовых волокнах используются разные источники света. В одномодовых волокнах обычно используются лазерные источники света, а в многомодовых волокнах обычно используются светодиодные источники света.

Рис. 3. Сравнение источников света, используемых в одномодовом и многомодовом оптоволокне.

2、 Разница в расстоянии передачи между одномодовым и многомодовым волокном.

Как хорошо известно, одномодовые оптические волокна обычно используются для передачи на большие расстояния, тогда как многомодовые оптические волокна обычно используются для передачи на короткие расстояния. Однако разные типы одномодовых и многомодовых оптоволоконных приложений имеют разные расстояния передачи в Ethernet на разных скоростях, как показано в таблице ниже:

Таблица 1: Сравнение дальности передачи между одномодовым и многомодовым оптоволокном

Из таблицы видно, что на скоростях 1G и 10G одномодовое волокно имеет гораздо большую дальность передачи, чем многомодовое волокно. Так почему же не все центры обработки данных используют одномодовое волокно? Это связано с тем, что строительство центров обработки данных в основном ориентировано на передачу данных на короткие расстояния. В приложениях передачи на короткие расстояния характеристики многомодового волокна такие же, как и у одномодового волокна, но стоимость ниже. Более того, многомодовое волокно OM3/OM4 может поддерживать более высокие скорости. В современную эпоху высокоскоростных сетей не следует недооценивать потребность в многомодовом оптоволокне.

3. Разница в стоимости одномодового и многомодового волокна.

Стоимость одномодового волокна выше, чем многомодового волокна, главным образом из-за различий в аппаратном обеспечении, источниках света и стоимости материалов.

Аналогично, стоимость строительства многомодовых волоконно-оптических систем ниже, чем одномодовых волоконно-оптических систем. Если взять в качестве примера решение HX Fiber, то стоимость многомодовой системы передачи (с комбинацией многомодовых оптических модулей и оптоволоконных перемычек) колеблется от 3300 до 5300 юаней, тогда как стоимость одномодовой системы передачи (с комбинацией одномодовых оптических модулей и перемычек) обычно превышает 6700 юаней, при этом разница в цене между ними составляет более 1000 юаней.

4. Общие вопросы и ответы по одномодовому и многомодовому волокну.

① Можно ли использовать одномодовое и многомодовое волокно одновременно?

Из-за различных режимов передачи одномодового и многомодового волокна два волокна не могут быть напрямую соединены друг с другом, в противном случае можно легко вызвать потерю соединения и дрожание линии. Но мы можем использовать устройства преобразования, такие как перемычки для преобразования одномодового режима в многорежимный (т.е. перемычки регулировки режима), для подключения одномодовых и многомодовых каналов.

② Можно ли использовать многомодовые оптические модули с одномодовыми волокнами?

Многомодовые оптические модули нельзя использовать на одномодовых оптических волокнах, что не только приводит к значительным потерям, но и может помешать связи. Из-за малого диаметра одномодовых оптических волокон и большого угла расхождения многомодовых оптических модулей, чем дальше расстояние передачи, тем больше затухание сигнала. Возможно, сигнал уже затух, не достигнув дальности передачи.

③ Можно ли использовать одномодовые оптические модули в многомодовых волокнах?

Одномодовые оптические модули можно использовать в многомодовых волокнах, но для преобразования типов волокон необходимо использовать оптоволоконные приемопередатчики. Например, при использовании оптоволоконных приемопередатчиков одномодовый оптический модуль 1000BASE-LX может работать с многомодовыми волокнами, как показано на следующем рисунке. Оптоволоконные трансиверы также можно использовать для решения проблемы соединения одномодовых и многомодовых оптических модулей.

④ Как выбрать между одномодовым и многомодовым волокном?

При выборе одномодового и многомодового волокна мы должны учитывать фактическое расстояние передачи и стоимость сети. Если расстояние передачи не превышает 550 метров, достаточно многомодового оптоволокна. Если расстояние передачи достигает нескольких тысяч метров и более, идеальным выбором является одномодовое оптоволокно.

Эпилог

Как видно из приведенного выше сравнения, области применения одномодового и многомодового волокна различны. Среди них одномодовое оптоволокно в основном используется в городских сетях и PON, а многомодовое оптоволокно в основном используется в корпоративных сетях и центрах обработки данных. Выбор должен основываться на реальных потребностях в проводке.