SMF vs. MMF - Unterschiede, Vorteile und Anwendungen

Auf dem Markt gibt es zwei Arten von Glasfasern, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind: SMF (Singlemode-Fasern) und MMF (Multimode-Fasern). Dieser Artikel soll unseren Lesern helfen, die wesentlichen Unterschiede zwischen Multimode- und Singlemode-Fasern zu verstehen.

Die Singlemode-Faser bezieht sich auf die Fähigkeit der Faser, nur eine Art von Lichtmodus zu einem bestimmten Zeitpunkt zu verbreiten. Multimode hingegen bezieht sich auf die Fähigkeit der Faser, verschiedene Methoden zu verbreiten. Die wesentlichen Unterschiede zwischen Singlemode- und Multimode-Fasern liegen im Kerndurchmesser, im Abstand, im Farbmantel, in den Kosten, in der Wellenlänge, in der Lichtquelle und in der Bandbreite.

Der Kerndurchmesser von Singlemode-Fasern ist relativ viel kleiner als der von Multimode-Fasern und liegt normalerweise bei 9 µm Durchmesser. Im Vergleich dazu liegt der Kerndurchmesser von Multimode-Fasern zwischen 50 µm und 62 µm. Im Allgemeinen verfügt die MMF über bessere Lichtsammelfähigkeiten und bietet einfachere Verbindungen. Sowohl Single- als auch Multimode-Fasern haben einen Mantel-Durchmesser von 125 m.

Was die Dämpfung anbelangt, so hat der größere Kerndurchmesser der Multimode-Faser eine höhere Dämpfung als die Singlemode-Faser. Andererseits begrenzt der schmale Kerndurchmesser der Singlemode-Faser die interne Reflexion des Lichts. Daher bleibt die Dämpfung bei Singlemode-Fasern minimal.

Singlemode-Fasern eignen sich für Anwendungen mit großen Entfernungen, während Multimode-Glasfaserkabel für kürzere Entfernungen gedacht sind. Die folgende Tabelle fasst die quantifizierbaren Unterschiede zwischen den beiden Fasertypen in Bezug auf die erreichbare Verbindungsdistanz zusammen.

Dieses Diagramm zeigt deutlich, dass Singlemode-Glasfaserkabel bei Datenraten von 1G bis 1OG eine deutlich größere Reichweite haben als Multimode-Glasfaserkabel. Im Gegensatz dazu haben OM3, OM4 und OM5 Multimode-Fasern eine höhere Datenrate. Da Multimode-Glasfasern einen massiven Kern haben und viele Lichtmodi unterstützen können, ist ihre Reichweite durch modale Dispersion eingeschränkt - ein übliches Phänomen bei Multimode-Stufenindexfasern, aber nicht bei Singlemode-Fasern. Das ist der Hauptunterschied zwischen den beiden Fasern.

Darüber hinaus können OS2-Singlemode-Fasern bei 4OG- und 1OOG-Verbindungen, die in der Tabelle nicht enthalten sind, außergewöhnliche Längen aufweisen.

Singlemode-Kabel sind für nicht-militärische Anwendungen mit einem gelben Außenmantel versehen, während Multimode-Fasern gemäß der TIA-598C-Standardspezifikation mit einem orangefarbenen oder aquafarbenen Mantel versehen sind.

Die Kosten von Singlemode- und Multimode-Glasfasern sind ein beliebtes Thema und werden vor allem unter Netzwerkexperten diskutiert. Ihre Meinung konzentriert sich in erster Linie auf die Kosten für optische Transceiver, die Installation, die Wartung und die Gesamtkosten des Systems.
Kosten für optische Transceiver

Wenn man Singlemode-Transceiver mit Multimode-Transceivern vergleicht, sind sie etwa zwei- bis dreimal so teuer.
Kosten des Systems

Um die wichtigsten Eigenschaften von Singlemode-Fasern, die auf Langstreckenanwendungen ausgerichtet sind, voll ausnutzen zu können, sind Laserleistungstransceiver erforderlich, die in einem engeren Spektralbereich mit kleineren Lichtflecken und bei größeren Wellenlängen arbeiten. Diese Transceiver-Eigenschaften sowie die Anforderungen an eine präzisere Ausrichtung und akzeptablere Verbindungstoleranzen bei kleinen Kerngrößen führen zu höheren Einrichtungs- und Verbindungskosten für Singlemode-Faserverbindungen.

Aufgrund der größeren Kerngröße von Multimode-Fasern werden in Multimode-Faserkabeln einige kostengünstige Lichtquellen wie LEDs (lichtemittierende Dioden) und VCSELs (vertical-cavity surface-emitting lasers) verwendet, die bei 85Onm und 13OOnm Wellenlänge arbeiten. Bei Singlemode-Fasern werden häufig Laser oder Laserdioden eingesetzt, um Licht zu erzeugen, das in das Kabel eingespeist wird. Die am häufigsten verwendeten Wellenlängen von Singlemode-Fasern sind 1310 nm und 1550 nm.

Die maximale Bandbreite von Multimode-Fasern liegt bei 28K MHz*km OM5-Faser, die durch den Lichtmodus begrenzt ist. Im Vergleich dazu ist die Bandbreite von Singlemode-Fasern theoretisch unendlich, da sie jeweils nur einen Lichtmodus durchlassen.

F: Welcher Typ ist besser: Single- oder Multimode-Glasfaserkabel?

A: Wie bereits erläutert, haben Singlemode- und Multimode-Glasfaserkabel ihre eigenen Kosten- und Anwendungsvorteile. Es gibt keine Aussage, dass Singlemode-Glasfasern den Multimode-Glasfasern überlegen sind. Beide Arten von Fasern können für Sie gut funktionieren, vorausgesetzt, Sie haben die richtige gewählt.

F: Ist es möglich, Single- und Multimode-Glasfaserkabel zu kombinieren?

A: Die einfache Antwort lautet "Nein". Multimode-Fasern und Singlemode-Fasern haben unterschiedliche Kerndurchmesser und sind in der Lage, unterschiedliche Lichtmodi zu übertragen. Wenn Sie die beiden Fasern mischen oder direkt miteinander verbinden, kommt es zu einem größeren optischen Verlust. Denken Sie daran, dass Sie niemals verschiedene Verkabelungsarten wahllos kombinieren sollten.

F: Ist ein Multimode-Transceiver an einem Singlemode-Glasfaserkabel verwendbar?

A: Auch diese Frage ist mit "Nein" zu beantworten. Wenn ein Multimode-Transceiver mit einer Singlemode-Faser gekoppelt wird, kommt es zu massiven optischen Verlusten. In einigen Fällen können Glasfaser-Medienkonverter eingesetzt werden, um solche Probleme zu lösen.

F: Welches Singlemode- oder Multimode-Glasfaserkabel sollte ich wählen?

A: Bei der Entscheidung zwischen Singlemode- und Multimode-Glasfaserkabeln kommt es in erster Linie auf die Entfernung der Fasern an. In einem Rechenzentrum zum Beispiel sind Multimode-Glasfaserkabel für eine Entfernung von 300-400 Metern ausreichend. Singlemode-Glasfaserkabel sind die beste Lösung für Anwendungen, die Entfernungen von bis zu mehreren tausend Metern erfordern. Wenn Singlemode- und Multimode-Glasfaserkabel verwendet werden können, sollten andere Faktoren wie Kosten und voraussichtliche Änderungsanforderungen berücksichtigt werden.

F: Was sind die häufigsten Anwendungen von SMF und MMF?

Singlemode-Glasfasern werden hauptsächlich dort eingesetzt, wo Informationen über große Entfernungen (bis zu 150 km) übertragen werden müssen. Als Lichtquelle werden Laser verwendet, um fokussiertes, paralleles Licht zu erzeugen, was zu einem geringen Verlust führt.

Multimode-Glasfaser ist für Anwendungen bis zu 2 km (ca. 1,2 Meilen) ausgelegt. Das Licht, das zur Übertragung von Informationen verwendet wird, ist eine LED oder Leuchtdiode (Light Emitting Diode). LEDs liefern kein Licht mit der gleichen hohen Frequenz wie Laser, so dass die Qualität der über das Kabel gesendeten Daten über große Entfernungen nicht zuverlässig ist. Glasfasersysteme sind kostengünstiger als herkömmliche Netzwerksysteme, da die Kosten für Bereitstellung, Betrieb und Wartung von kupferbasierten Kommunikationssystemen höher sind als bei Glasfasern.

In der Praxis ist Kupfer eine nicht erneuerbare Ressource und wird knapper als der Rohstoff Sand, aus dem das Glas in den Glasfasern hergestellt wird. Kommerziell verfügbare Glasfasersysteme ermöglichen die Übertragung von Daten über Kilometer hinweg, ohne dass Zwischenverstärker erforderlich sind. Ein Kupferkabel benötigt einen Repeater und in einigen Fällen fast einen pro Meile.

Singlemode-Glasfaser-Verkabelungssysteme eignen sich für Datenübertragungsanwendungen über große Entfernungen und werden häufig in Carrier-Netzwerken, MANs und PONs eingesetzt, wie der Vergleich von Singlemode- und Multimode-Glasfaser zeigt. Multimode-Faserverkabelungssysteme haben einen kleineren Radius und werden häufig in Unternehmen, Rechenzentren und lokalen Netzwerken (LANs) eingesetzt. Unabhängig davon, für welche Variante Sie sich entscheiden, ist es für jeden Netzwerktechniker von entscheidender Bedeutung, diejenige zu wählen, die Ihren Netzwerkanforderungen auf der Grundlage der Gesamtkosten für Glasfaser am besten entspricht.