Fibra monomodale e fibra multimodale: quale ti serve?

 

Introduzione

 

Iniziamo con la "spina dorsale di trasmissione" più fondamentale e fondamentale delle comunicazioni ottiche-fibra ottica - e concentriamoci sulle differenze tra fibra monomodale e fibra multimodale, questi due "fratelli". Molti nuovi arrivati ​​confondono questi due aspetti e, quando arriva il momento di scegliere, si tormentano sulla scelta: quale è quello giusto per i data center? Quale per la trasmissione-a lungo raggio? Come bilanciare costi e prestazioni? Non preoccuparti - dopo aver letto questo articolo, non avrai problemi a risolvere queste domande.

Prima di approfondire le differenze tra fibra monomodale e fibra multimodale, esaminiamo rapidamente il modo in cui la fibra ottica trasmette i segnali. Non c'è bisogno di complessità-ricorda solo un punto fondamentale: la fibra ottica trasmette i segnaliriflessione interna totaledi luce. Proprio come la luce che si riflette in uno specchio, il nucleo e il rivestimento della fibra sono diversiindici di rifrazione. Il segnale ottico "rimbalza" all'interno del nucleo ma non fuoriesce mai, permettendogli di propagarsi continuamente. Penso che tutti voi abbiate capito: riflessione e rifrazione sono i due principi base della trasmissione ottica, dove la riflessione è la modalità principale di trasmissione della luce.

Qualcuno potrebbe chiedersi: perché non usare i cavi elettrici? Puoi consultare le nostre serie precedenti sui cavi Ethernet, chiamati anche cavi in ​​rame. Con i conduttori metallici c'è resistenza, quindi la distanza di trasmissione è breve; inoltre, ci sono troppe interferenze che impediscono la trasmissione-della larghezza di banda completa. E se aggiungi la schermatura, hai bisogno di più strati e questo aumenta i costi.

 

Parlando di fibra ottica, questi problemi del cablaggio in rame sono esattamente i due principali vantaggi della fibra: in primo luogo, l'eccezionale capacità anti-interferenza-che si tratti di interferenze elettromagnetiche in ambienti industriali o di fulmini all'aperto, non influisce su di essa. In secondo luogo, larghezza di banda enorme e velocità super-veloci. Le odierne trasmissioni a velocità 100G, 400G e anche superiori-si basano quasi interamente sulla fibra. Il rame è come guidare su una strada di campagna-lenta e soggetta a ingorghi; la fibra è come un'auto sportiva in autostrada-veloce e fluida.

La differenza fondamentale sta proprio nei nomi: "single mode" consente la propagazione di una sola modalità di segnale ottico, mentre "multimode" consente a più modalità di viaggiare contemporaneamente. Ma dietro questa semplice affermazione si celano una serie di differenze nelle specifiche e nelle prestazioni. Suddividiamo il tutto in quattro punti chiave-mantenendolo reale e utilizzando le specifiche tecniche.

 

Le due modalità hanno diametri centrali diversi-la modalità singola è "sottile come un capello", mentre la modalità multimodale è "spessa ma raffinata".
Innanzitutto, la fibra monomodale ha un nucleo estremamente sottile, solo 8-10 micron di diametro-circa un-decimo dello spessore di un capello umano. La fibra monomodale più comune ha un nucleo da 9 micron. La fibra multimodale, d'altra parte, ha un nucleo molto più spesso, comunemente 50 micron o 62,5 micron.

Torniamo all'analogia con l'autostrada: la modalità singola è una "corsia unica" che consente a un solo raggio di luce di viaggiare lungo un percorso fisso; la multimodale è un'"autostrada a più-corsie" che consente a più travi di viaggiare lungo percorsi diversi contemporaneamente.

 

Ecco un suggerimento pratico: quando scegli la fibra, puoi distinguerle rapidamente in base al colore: la fibra monomodale ha un rivestimento esterno giallo e un connettore blu. La fibra multimodale viene fornita con un rivestimento esterno arancione (comune per OM1, OM2), verde chiaro (comune per OM3), viola o rosa (comune per OM4) o verde (comune per OM5); gli stivali del connettore sono per lo più blu o neri. La prossima volta che ti trovi in ​​un data center, non preoccuparti di misurare il core-che probabilmente non potresti comunque. Basta dare un'occhiata al colore e lo saprai. Comodo, vero?

Oltre al diametro del nucleo e al colore del rivestimento, c'è un'altra differenza su cui vale la pena approfondire: la fonte di luce e il costo. In poche parole, la modalità singola è efficiente ma costosa, mentre la modalità multipla è-economica e pratica.

Poiché i diametri del nucleo differiscono, anche le sorgenti luminose utilizzate differiscono. Il nucleo della modalità singola è così sottile che necessita di un laser ad alta-precisione (come un laser DFB) per iniettare il segnale ottico in modo accurato. Il nucleo più spesso di Multimode può utilizzare sorgenti luminose più economiche comediodi-emettitori di luce (LED)Olaser a emissione superficiale-a cavità verticale-(VCSEL). Ciò porta direttamente a una differenza di costo: la fibra monomodale in sé non è così costosa, ma le apparecchiature di supporto-laser,moduli ottici-è caro. Le apparecchiature di supporto del multimodale costano molto meno, circa il 60-70% di un sistema monomodale. Ecco perché molte applicazioni a breve-distanza preferiscono la modalità multimodale - per risparmiare denaro.

Un esempio concreto: aModalità singola da 10 Gbpsricetrasmettitore otticosistema(ricetrasmettitore e fibra) costa circa 9.000 yuan. Un sistema multimodale a velocità equivalente-costa solo circa 6.000 yuan. La differenza di prezzo è piuttosto notevole.

La differenza prestazionale principale tra fibra monomodale e multimodale, intuitivamente parlando, è la distanza di trasmissione e la larghezza di banda. Andiamo subito ai dati per rendere le cose più chiare.

 

La fibra monomodale è come un sistema di comunicazione ad alta velocità-a corsia singola-in cui il segnale ottico segue un percorso fisso, quindi non c'èdispersione modale(dove percorsi diversi fanno sì che i segnali arrivino in tempi diversi, portando a distorsioni). Ecco perché può raggiungere distanze molto maggiori: un modulo ottico monomodale operante a 1310 nm può trasmettere 40 km, e a 1550 nm può arrivare fino a 120 km senza ripetitore. Anche la larghezza di banda è enorme-teoricamente nell'ordine dei terahertz-supportando la trasmissione WDM 40G, 100G e persino 400G.

 

 

La fibra multimodale, d'altro canto, è più simile a un'autostrada a più-corsie e soffre notevolmente di dispersione modale, che ne limita la portata. A 1 Gbps arriva al massimo a 550 metri; a 10 Gbps una normale fibra multimodale riesce a gestire solo 33 metri. Anche la fibra multimodale OM4 ad alte-prestazioni raggiunge i 550 metri e la sua larghezza di banda è relativamente limitata, rimanendo nell'ordine dei gigahertz. In poche parole, la fibra multimodale è il tuo velocista sulle brevi- distanze, mentre la fibra monomodale è il campione di resistenza sulle lunghe- distanze.

 

 

Una volta comprese queste differenze di prestazioni, gli scenari applicativi praticamente si risolvono da soli. In poche parole: scegli la modalità multimodale per configurazioni a breve-distanza e-sensibili ai costi; scegli la modalità singola per le esigenze di lunga-distanza e alta-velocità.

 

Il territorio della fibra monomodale è quello a lungo-raggio, ad alta-capacità di trasporto-si pensi ai trunk a lungo-distanza degli operatori di telecomunicazioni, ai collegamenti dorsali metropolitani, al backhaul 5G e alle interconnessioni di data center dove le distanze in genere superano i 550 metri. Ad esempio, l'anello extranet governativo di una grande città è stato costruito su fibra monomodale, estendendosi per 200 km e utilizzando WDM per fornire 48 canali × 100 Gbps, mantenendo regolare il traffico dati della città anche durante le ore di punta.

La fibra multimodale, al contrario, dà il meglio di sé negli ambienti-a distanza ravvicinata: connessioni inter-rack all'interno di data center (meno di 300 m), LAN aziendali, reti di campus e cablaggio di edifici. Il data center di una società Internet ha utilizzato fibra multimodale con cavi ottici attivi per raggiungere una connettività senza blocchi di 400 Gbps tra rack, raggiungendo l'obiettivo di alta velocità-e mantenendo i costi sotto controllo. Anche le applicazioni a corto-raggio e a bassa-latenza, come l'imaging medico e la videosorveglianza ad alta-definizione, beneficiano anche del ritardo a livello di millisecondi-della fibra multimodale.

Molte persone cadono nella trappola di una mentalità basata sul costo-solo-: scelgono la modalità multimodale perché sembra più economica oppure la modalità singola per ottenere prestazioni più elevate, finendo per non soddisfare i requisiti o sprecare denaro. Ecco 4 fattori chiave da tenere a mente. Seguiteli e non potrete sbagliare:

 

Distanza di trasmissione:Oltre i 550 metri andate dritti in modalità singola, non ci sono dubbi. Entro 550 metri è possibile prendere in considerazione la modalità multimodale.

Requisiti di larghezza di banda:Per velocità superiori a 40G, dai la priorità alla modalità singola più al rilevamento coerente. Per velocità inferiori a 40G su brevi distanze, la modalità multimodale va bene.

Ambiente di cablaggio:Se lavori con un condotto esistente, assicurati di controllare il raggio di curvatura della fibra. Piegare-la fibra monomodale insensibile (ITU-T G.657) è più adatto per le corse verticali indoor.

Costo del ciclo di vita:Non limitarti a considerare il fattore spesa iniziale-nei costi di aggiornamento su un orizzonte di 10 anni. La modalità singola offre una migliore scalabilità per futuri aggiornamenti di velocità.

Un'altra trappola a cui prestare attenzione: se mai avessi bisogno di collegare fibre monomodali e multimodali, utilizza sempre un convertitore multimediale bidirezionale (MMC). Mantiene la perdita di inserzione sotto 1 dB; in caso contrario, un grave degrado del segnale comprometterà la qualità della trasmissione. Una volta, un tecnico della manutenzione, cercando di mantenere le cose semplici, utilizzava acavo di connessione monomodaledirettamente su una fibra multimodale-causando un ritardo costante nei filmati di sorveglianza che ha richiesto mezza giornata di risoluzione dei problemi. Non entrare in quello stesso buco!

 

Vorrei concludere con alcuni concetti chiave: la fibra monomodale e multimodale non è importante,-ognuna ha il proprio compito da svolgere. La modalità singola domina la dorsale e la trasmissione a lungo- raggio con il suo vantaggio di "lunga portata, alta velocità", mentre la modalità multimodale domina il data center e il piano LAN aziendale con "basso costo, breve portata". Ricorda le tre regole: identifica la tipologia in base al colore, scegli la modalità in base alla distanza e calcola il costo in base alle tue esigenze. Padroneggiateli e la selezione delle fibre diventa un gioco da ragazzi.