SMF vs. MMF - Diferencias, ventajas y aplicaciones

Diseñadas para su uso en diversas aplicaciones, existen dos tipos de fibra óptica en el mercado: la SMF o fibra monomodo y la MMF o fibra multimodo. Este artículo ayudará a nuestros lectores a comprender las diferencias significativas entre las fibras de tipo multimodo y monomodo.

La fibra monomodo se refiere a la capacidad de la fibra para propagar un solo tipo de modo de luz en un momento dado. Mientras, la multimodo se refiere a la capacidad de la fibra de propagar varios modos. Las diferencias significativas entre la fibra monomodo y la multimodo radican en el diámetro del núcleo, la distancia, el color del revestimiento, el coste, la longitud de onda, la fuente de luz y el ancho de banda.

El diámetro del núcleo de la fibra monomodo es relativamente mucho menor que el de la fibra multimodo, y suele encontrarse en 9 µm de diámetro. En comparación, el diámetro del núcleo de la fibra multimodo se mantiene entre 50 µm y 62 µm. En general, la fibra multimodo tiene mayor capacidad de captación de luz y ofrece conexiones más sencillas. Tanto las fibras monomodo como las multimodo tienen un diámetro de revestimiento de 125 m.

En cuanto a la atenuación, el mayor diámetro del núcleo de la fibra multimodo tiene una atenuación mayor que la fibra monomodo. Por otro lado, el estrecho diámetro del núcleo de la fibra monomodo limita la reflexión interna de la luz. Por tanto, en monomodo, la atenuación de la fibra sigue siendo mínima.

La fibra monomodo es aconsejable para aplicaciones de larga distancia, mientras que el cable de fibra óptica multimodo está pensado para distancias más cortas. El siguiente gráfico resume las diferencias cuantificables entre los dos tipos de fibra en términos de distancia de enlace alcanzable.

Este gráfico muestra claramente que los cables de fibra monomodo tienen un alcance significativamente mayor que los cables de fibra multimodo para velocidades de datos que van de 1G a 1OG. En cambio, la fibra multimodo OM3, OM4 y OM5 tiene una velocidad de transmisión de datos superior. Como la fibra óptica multimodo tiene un núcleo masivo y puede soportar muchos modos de luz, su distancia de fibra está restringida por la dispersión modal, un fenómeno común en la fibra multimodo de índice escalonado, pero no en la monomodo. Esta es la principal diferencia entre ambas.

Además, la fibra monomodo OS2 puede soportar longitudes más extraordinarias en conexiones 4OG y 1OOG, que no se incluyen en el gráfico.

El cable monomodo está cubierto con una funda exterior amarilla para aplicaciones no militares, mientras que la fibra multimodo está cubierta con una funda naranja o aqua, según la especificación de la norma TIA-598C.

El coste de la fibra monomodo y multimodo es un tema popular que se debate principalmente entre los profesionales de redes. Su opinión se centra principalmente en los transceptores ópticos, el coste de instalación, el coste de mantenimiento y el coste global del sistema.

Coste del transceptor óptico

Si se comparan los transceptores monomodo con los multimodo, son aproximadamente más de dos y tres veces menos caros.

Coste del sistema

Para aprovechar al máximo los principales atributos de la fibra monomodo, orientada a aplicaciones de larga distancia, son esenciales los transceptores de potencia láser que funcionan dentro de una gama espectral más estrecha con tamaños de punto más pequeños y a longitudes de onda más largas. Estas cualidades de los transceptores, junto con los requisitos de una alineación de mayor precisión y unas tolerancias de conexión más aceptables con núcleos de pequeño tamaño, se traducen en unos costes de configuración y de interconexión más elevados para las interconexiones de fibra monomodo.

Con el mayor tamaño del núcleo de la fibra multimodo, algunas fuentes de luz de bajo coste como los LED (diodos emisores de luz) y los VCSEL (láseres emisores de superficie de cavidad vertical), que funcionan a longitudes de onda de 85Onm y 13OOnm, se utilizan en cables de fibra multimodo. Aunque la fibra monomodo emplea con frecuencia láser o diodos láser para generar la luz que se inyecta en el cable. Las longitudes de onda de la fibra monomodo que se utilizan con más frecuencia son 1310 nm y 1550 nm.

El ancho de banda máximo de la fibra multimodo es de 28.000 MHz*km de fibra OM5, que está restringido por su modo de luz. En comparación, el ancho de banda de la fibra monomodo es teóricamente infinito, ya que solo permite el paso de un modo de luz a la vez.

P: ¿Qué tipo de cable de fibra es mejor, el monomodo o el multimodo?

R: Como ya se ha explicado, la fibra monomodo y el cable de fibra multimodo tienen sus propios costes y ventajas de aplicación. No existe tal cosa como que las fibras ópticas monomodo sean superiores a las fibras ópticas multimodo. Ambos tipos de fibra pueden funcionarle bien, siempre que haya elegido la correcta.

P: ¿Es posible combinar cables de fibra monomodo y multimodo?

R: la respuesta es "No". La fibra multimodo y la fibra monomodo tienen distintos diámetros de núcleo y son capaces de transmitir distintos modos de luz. Incurrirá en una pérdida óptica más significativa si mezcla las dos fibras o las conecta directamente. Tenga en cuenta que nunca debe combinar varios tipos de cableado al azar.

P: ¿Se puede utilizar un transceptor multimodo en un cable de fibra monomodo?

R: La respuesta a esta pregunta también es "no". Cuando se acopla un transceptor multimodo a una fibra monomodo, se producen pérdidas ópticas masivas. En algunos casos, se pueden utilizar convertidores de fibra para resolver estos problemas.  

P: ¿Debo elegir un cable de fibra monomodo o multimodo?

R: A la hora de determinar entre cables de fibra monomodo y multimodo, lo principal es evaluar la distancia de la fibra. En un centro de datos, por ejemplo, los cables de fibra multimodo son suficientes para una distancia de 300-400 metros. La fibra monomodo es la mejor solución para aplicaciones que requieren distancias de hasta muchos miles de metros. Si se puede utilizar fibra monomodo y multimodo, hay que tener en cuenta otros factores como el coste y los posibles requisitos de modificación.

P: ¿Cuáles son las aplicaciones más comunes de SMF y MMF? 

La fibra monomodo se utiliza principalmente en operaciones en las que hay que transferir información a grandes distancias, hasta 150 kilómetros. Se utilizan láseres como fuente de luz para producir una luz enfocada y paralela que se traduce en una baja pérdida.

 La fibra multimodo está diseñada para utilizarse en aplicaciones de hasta 2 km (aproximadamente 1,2 millas). La luz utilizada para enviar la información es un LED o diodo emisor de luz. Los LED no proporcionan luz a la misma alta frecuencia que los láseres, por lo que no se puede confiar en la calidad de los datos que se envían por el cable a grandes distancias. Los sistemas de fibra óptica cuestan menos que los sistemas de red convencionales porque los costes de despliegue, funcionamiento y mantenimiento de los sistemas de comunicación basados en el cobre son superiores a los de la fibra.

Prácticamente, el cobre es un recurso no renovable y se está volviendo más escaso que la materia prima utilizada para crear el vidrio del interior de la fibra óptica, la arena. Los sistemas de fibra óptica disponibles en el mercado permiten transmitir datos a kilómetros de distancia sin necesidad de repetidores intermedios. Un cable de cobre necesita un repetidor y, en algunos casos, casi uno por milla.

Los sistemas de cableado de fibra monomodo son adecuados para aplicaciones de transmisión de datos a gran distancia y se utilizan habitualmente en redes portadoras, MAN y PON, según las comparaciones de fibra monomodo frente a fibra multimodo. Los sistemas de cableado de fibra multimodo tienen un radio más pequeño y se utilizan con frecuencia en empresas, centros de datos y redes de área local (LAN). Independientemente de cuál elija, elegir la que mejor se adapte a las demandas de su red en función del coste total de la fibra es crucial para cualquier ingeniero de redes.