Чем отличается многомодовое волокно от одномодового: какая разница между кабелями

Появление оптоволоконных решений

В качестве среды передачи оптоволокно начали использовать в 70-х годах. В первых ОВ системах использовались одномодовые кабели. Вторым поколением волоконно-оптических систем для коммерческого использования в начале 1980-х годов стали кабели 50/125. Они обеспечивали приемлемую дальность передачи данных для протоколов своего времени. Однако волокно 50/125 микрон не обеспечивало достаточную мощность сигнала для 10 Мбит/с на 2-километровых расстояниях.

Чтобы решить эту проблему, в 1985 было создано волокно 62,5/125 мкм. Оно было принято стандартами США как основной вариант кабелей для многомодовых систем, в то время как в Европе и мире основным типом волокна считалось волокно 50/125 микрон. Кабель 62,5/125 был очень популярным выбором со средины 80-х годов до конца 90-х годов для создания 10 мегабитных каналов длиной до 2 км.

В конце 90-х годов спрос на кабель 62,5/125 начал снижаться ввиду худших параметров полосы пропускания по сравнению с волокном 50/125 при равной стоимости.

При переходе на гигабитные системы преимущество кабелей 50/125 по сравнению с 62,5/125 микрон стало очевидным – увеличение длины канала для 1000Base-SX в два раза с 275 до 550 метров. Поэтому с конца 90-х годов выбор кабелей 50/125 был преобладающим.

История и классификация

Как уже упоминалось ранее, наибольшее распространение получили многомодовые волокна 50/125 и 62,5/125 мкм. Первые коммерческие многомодовые волокна, производство которых началось в 1970-х годах, имели диаметр сердцевины 50 мкм и ступенчатый профиль показателя преломления. В качестве источников оптического излучения использовались светодиоды (LED). Увеличение передаваемого трафика привело к появлению волокон с сердцевиной 62,5 мкм. Бо́льший диаметр позволял более эффективно использовать излучение светодиода, которое отличается большой расходимостью. Однако при этом увеличивалось число распространяемых мод, что, как известно, отрицательно сказывается на характеристиках передачи. Поэтому, когда вместо светодиодов стали использоваться узконаправленные лазеры, популярность снова стало обретать волокно 50/125 мкм. Дальнейшему росту скорости и дальности передачи информации способствовало появление волокон с градиентным профилем показателя преломления.

Волокна, используемые со светодиодами, имели различные дефекты и неоднородности возле оси сердцевины, то есть в той области, где сосредоточена бо́льшая часть излучения лазера (рис. 4). Поэтому возникла необходимость в совершенствовании технологии производства, что привело к появлению волокон, которые стали называть «оптимизированными для работы с лазерами» (laser-optimized fiber).

Рис. 4. Различие в распространении излучения
LED и лазера в оптическом волокне

Так появилась классификация многомодовых кварцевых волокон, которая затем была подробно описана в различных стандартах. Стандарт ISO/IEC 11801 выделяет 4 категории многомодовых волокон, названия которых прочно вошли в обиход. Они обозначаются латинскими буквами OM (Optical Multimode) и цифрой, обозначающей класс волокна:

OM1 – стандартное многомодовое волокно 62,5/125 мкм;
OM2 – стандартное многомодовое волокно 50/125 мкм;
OM3 – многомодовое волокно 50/125 мкм, оптимизированное для работы с лазером;
OM4 – многомодовое волокно 50/125 мкм, оптимизированное для работы с лазером, с улучшенными характеристиками.

Для каждого класса в стандарте указаны значения затухания и ширины полосы пропускания (параметр, определяющий скорость передачи сигнала). Данные представлены в таблице 1. Обозначения OFL (overfilled launch) и EMB (effective modal bandwidth) указывают на разные методы определения ширины полосы пропускания при использовании светодиодов и лазеров соответственно.

Таблица 1. Параметры многомодовых оптических волокон разных классов.

Сегодня производители волокон также выпускают волокна классов OM1 и OM2, оптимизированные для работы с лазером. К примеру, волокна компании Corning – ClearCurve OM2 и InfiniCor 300 (OM1) – подходят для использования с лазерными источниками излучения.

Другие отраслевые стандарты (IEC 60793-2-10, TIA-492AA, ITU G651.1) проводят похожую классификацию многомодовых кварцевых волокон.

Помимо этих основных классов, выпускается большое разнообразие других разновидностей многомодовых волокон, отличающихся теми или иными параметрами. Среди них отдельно стоит выделить многомодовые волокна с малыми потерями на изгибах для прокладывания в ограниченном пространстве и волокна с уменьшенным радиусом защитного покрытия (200 мкм) для более компактного размещения в многоволоконных кабелях.

Оптическое волокно и его структура

Оптические линии связи успешно конкурируют с традиционными медными линиями и беспроводными технологиями. Именно оптическому волокну мы во многом обязаны резким увеличением объема и скорости передаваемой по всему миру информации за последние годы и, в частности, развитием Интернета. Более того, с каждым годом оптическое волокно становится все ближе к потребителю и осваивает все новые сферы применения.

По оптоволокну происходит передача электромагнитного излучения оптического диапазона длин волн, соответствующего частотам 1014 – 1015 Гц

Оптическое волокно (оптоволокно) – это волновод с круглым поперечным сечением, по которому передается электромагнитное излучение оптического диапазона (обычно ближний ИК и видимый свет). Оптическое волокно состоит из двух основных частей: сердцевины и оптической оболочки. Диаметр этой структуры сравним с толщиной человеческого волоса. Сверху на оптоволокно наносится защитное акриловое покрытие. Для дальнейшей защиты используются различные упрочняющие и защитные элементы. Конструкция, содержащая одно или несколько оптических волокон и различные защитные элементы, покрытые общей оболочкой, называется волоконно-оптическим кабелем.

Оптическое волокно представляет собой двухслойную цилиндрическую кварцевую нить, состоящую из сердцевины и оболочки . Сердцевина легирована германием, поэтому её показатель преломления больше, чем у оболочки. Свет распространяется в сердцевине волокна, испытывая полное внутреннее отражение на границе с оболочкой. Он проникает в оболочку на глубину порядка длины волны, т.е. на глубину много меньше её толщины и, следовательно, не взаимодействует с покрытием из акрилатного лака. Это покрытие необходимо для защиты кварцевой оболочки от механических повреждений и воздействия воды. Без лака волокно имеет толщину 125 мкм (чуть толще волоса), а в центре его идёт сердечник диаметром 9 мкм (для одномодого волокна) из сверхчистого стекла с другим составом и с немного отличным от оболочки показателем преломления. Именно в сердечнике распространяется излучение (за счёт эффекта полного отражения на границе «сердечник — оболочка»). Наконец, сверху 125-микрометровый цилиндр «оболочки» покрыт другой оболочкой — из особого лака (прозрачного или цветного — для цветовой маркировки волокон). Он (лак) предохраняет волокно от умеренных повреждений (без лака волокно хоть и гнётся, но плохо и легко сломать, волокно элементарно раскрошится от случайно положенного на него мобильника, а в лаке его можно смело обмотать вокруг карандаша и довольно сильно дёрнуть — оно выдержит).

Информационный сигнал передается по оптическому волокну в виде модулированного светового излучения. Благодаря явлению полного внутреннего отражения свет, попавший в оптоволокно, распространяется по нему на большие расстояния. Сердцевина и оптическая оболочка волокна изготавливаются из материалов с незначительно отличающимися показателями преломления. Показатель преломления сердцевины, обычно имеющий величину от 1,4 до 1,5, всегда немного больше, чем показатель преломления оптической оболочки (разница порядка 1%).

Поэтому световые волны, попавшие в сердцевину под углами, меньшими некоторого критического значения, многократно переотражаются от оболочки. Если при этом выполняются условия для распространения в волноводе (свет – это не только поток частиц, но и электромагнитная волна), то такие световые волны, называемые модами, распространяются на значительные расстояния.

Анимация для понятия термина мода

Структура кварцевого многомодового волокна

В оптическом волноводе может одновременно распространяться несколько пространственных мод оптического излучения. Количество распространяющихся мод зависит, в частности, от геометрических размеров оптоволокна. Волокно, в котором распространяется больше одной моды оптического излучения, называется многомодовым

. В телекоммуникациях в основном применяются кварцевые многомодовые волокна с диаметром сердцевины и оболочки 50/125 и 62,5/125 мкм (также встречается устаревшее волокно 100/140 мкм).

Многомодовое кварцевое волокно имеет и сердцевину, и оболочку из кварцевого стекла. В процессе производства путем легирования исходного материала определенными примесями достигается нужный профиль показателя преломления. Если стандартное одномодовое волокно имеет ступенчатый профиль показателя преломления (показатель преломления одинаков во всех точках поперечного сечения сердцевины), то в случае многомодового волокна чаще всего формируется градиентный профиль (показатель преломления плавно уменьшается от центральной оси сердцевины к оболочке). Это делается, для того чтобы снизить влияние межмодовой дисперсии. При градиентном профиле моды высшего порядка, которые попадают в волокно под бо́льшим углом и распространяются по более длинным траекториям, имеют и бо́льшую скорость, чем те, которые распространяются вблизи сердцевины (рис. 1). Встречаются также многомодовые волокна с другим профилем показателя преломления.

Рис. 1. Градиентное многомодовое волокно

Кварцевое волокно имеет спектральную характеристику затухания с тремя окнами прозрачности (наименьшего затухания) – около длин волн 850, 1300 и 1550 нм. Для работы с многомодовым волокном в основном используются длины волн 850 и 1300 (1310) нм. Типичные значения затухания на этих длинах волн – 3,5 и 1,5 дБ/км соответственно.

Для защиты волокна на оптическую оболочку наносится первичное покрытие из полимерного материала (чаще всего акрила), которое окрашивается в один из двенадцати стандартных цветов. Диаметр оптоволокна с покрытием обычно составляет около 250 мкм. Волоконно-оптический кабель состоит из одного или нескольких волокон с первичным покрытием, а также различных упрочняющих и защитных элементов. В простейшем случае многомодовый оптический кабель представляет собой оптическое волокно, окруженное кевларовыми нитями и помещенное во внешнюю защитную оболочку оранжевого цвета (рис. 2).

Рис. 2. Симплексный многомодовый кабель

История и классификация

Первые одномодовые волокна появились в начале 1980-х годов и, благодаря своим отличным характеристикам передачи, стали активно использоваться в протяженных линиях связи. В то же время для передачи на короткие расстояния, например, в локальных сетях, продолжалось использование многомодового волокна. Со временем, в связи с уменьшением стоимости как самого волокна, так и компонентов для него, одномодовое волокно стало завоевывать все большую популярность и в непротяженных сетях. Таким образом, сегодня кварцевое одномодовое волокно является самым распространенным типом оптического волокна для передачи информации.

Для многомодовых волокон традиционным стало деление на 4 класса (OM1, OM2, OM3, OM4), в соответствии со стандартом ISO/IEC 11801. Для одномодового волокна существует похожее деление, однако оно далеко не так однозначно.

Международный стандарт ISO/IEC 11801 и европейский стандарт EN 50173, выпущенные в 1995 году, описывали только один тип одномодового волокна, получивший обозначение OS1 (Optical Single-Mode). Величина затухания, указанная для него, составляла 1 дБ/км на длинах волн 1310 и 1550 нм. По мере увеличения скорости и дальности передачи информации, стало ясно, что оптоволокно с таким затуханием уже не отвечает необходимым требованиям. Поэтому появилась новая категория одномодового волокна, названная OS2, в котором затухание было менее 0,4 дБ/км, причем это оптическое волокно имело низкий водный пик (увеличение затухания на длине волны 1383 нм, см. рис. 2). Параметры затухания указывались для волокна, заключенного в кабель. Традиционно считалось, что OS1 следует применять в кабелях с плотным буфером (tight buffer) для внутренней прокладки, а OS2 – в кабелях со свободным буфером (loose tube) для наружной прокладки.

В дальнейшем стандарты ISO/IEC и EN несколько раз переиздавались, и в них появлялись отличия в описании волокон OS1 и OS2. Это стало причиной путаницы в этих понятиях. Однако стоит отметить, что сегодня одномодовое волокно с затуханием 1 дБ/км практически не выпускается. Поэтому, в сущности, необходимость в такой классификации отпадает. Часто производители одномодовых волокон и кабелей обозначают свои изделия как OS2.

В дальнейшем появилось еще несколько разновидностей одномодовых кварцевых волокон, характеристики которых отличаются более существенно. Эти волокна были описаны в стандартах ITU-T G.652-657, IEC 60793-2-50, TIA-492CA/TIA-492EA. Отметим некоторые из этих разновидностей, которые представляют практический интерес в телекоммуникациях. Для определенности будем пользоваться рекомендациями ITU-T, которые чаще всего используются по отношению к одномодовому оптоволокну.

Многомодовый оптический кабель

В отличие от одномодового многомодовый кабель позволяет пропустить через себя n-ное количество модов. Такой проводник и может содержать независимые световые пути в количестве больше одного. Однако величина диаметра сердечника способствует тому, что свет с большей вероятностью будет отражаться от поверхности внешней оболочки сердечника, а это в свою очередь увеличивает модовую дисперсию. Рассеивание луча в кабеле приводит к сокращению расстояния передачи сигнала и необходимости увеличения количества ретрансляторов.

Любой инженер, закончивший проектирование волс, как конечный результат в сети получит скорость передачи данных на уровне 2.5 гбитс. Снова возникает вопрос: «Если я куплю кабель волоконно-оптический, то какой именно стоит выбрать?» Все зависит от технических показателей и необходимого качества связи. Например, можно приобрести кабель оптический 8 волокон. В таком проводнике, как и указано, 8 волокон, которые размещены в центральном модуле.

Оптические волокна, у которых и сердцевина, и оболочка изготовлены из кварцевого стекла, являются самым распространенным типом оптических волокон. Кварцевые оптические волокна способны передавать информационный сигнал в виде световой волны на значительные расстояния, благодаря чему уже несколько десятилетий широко применяются в телекоммуникациях.

Как известно, все кварцевые волокна делятся на одномодовые (SM – single-mode) и многомодовые (MM – multimode), в зависимости от количества распространяемых мод оптического излучения. Одномодовые волокна используются для высокоскоростной передачи данных на большие расстояния, а многомодовые хорошо подходят для менее протяженных линий. В этой статье речь пойдет о многомодовом волокне, его особенностях, разновидностях и областях применения. Одномодовому волокну посвящена . Базовые вопросы волоконно-оптической связи (понятие оптоволокна, его основные характеристики, понятие моды…) обсуждаются в статье « ».

Стоит отметить, что многомодовыми бывают не только кварцевые волокна, но и волокна, изготавливаемые из других материалов, например, и . В этой статье будет говориться только о кварцевых многомодовых волокнах.

Конфигурация волоконно-оптических каналов

Благодаря увеличению длины каналов по сравнению со слаботочными кабелями, ОВ кабели целесообразно использовать для магистральных подсистем комплекса зданий, магистральных подсистем зданий и централизованных ОВ систем.

Магистральная подсистема комплекса включает кабели между зданиями. Она обеспечивает создание сети комплекса зданий с соединениями кабелей как вне, так и внутри зданий. Такие кабели имеют срок службы более 30 лет, поэтому важен правильный выбор долговечной среды передачи. Параметры кабелей и кабель-каналов внешних сетей содержатся в стандартах ANSI/TIA-758-А (США) и EN 50174-3 (Европа).

Магистральная подсистема здания включает кабели между точками ввода, телекоммуникационными помещениями, серверными в зданиях различного назначения. Магистральные кабели образуют топологию “звезда”, и могут включать один (главный) или два (главный и промежуточный) уровня коммутации. Требования к магистральным кабелям содержатся в стандартах ANSI/TIA-568-C.0, ANSI/TIA-568-B.1, и ISO/IEC 11801 Ed2.0, EN 50173-1, EN 50174-1, EN 50174-2.

Централизованные волоконно-оптические системы могут быть развернуты в здании для обеспечения централизованного размещения оборудования. В этом случае, волоконно-оптические кабели обеспечивают прямые связи рабочей области с серверной. При этом, кабели централизованной системы требуется прокладывать через телекоммуникационные помещения на каждом этаже. В зависимости от способа прокладки в телекоммуникационных помещениях ОВ кабель либо оставляют неразрывным, предусматривая определенный запас, либо подключают на панели входящих и исходящих линий, которые коммутируют без использования активного оборудования.

При том, что максимально допустимая длина централизованного ОВ кабеля может составлять 300 метров, расстояние между телекоммуникационными помещениями на этажах и самыми удаленными точками рабочей области не должно превышать 90 метров. Требования к централизованным ОВ системам содержатся в стандартах ANSI/TIA-568-C.0, ANSI/TIA-568-B.1, ISO/IEC 11801 Ed2.0, EN-5073-1.

Горизонтальная подсистема разворачивается между телекоммуникационными помещениями и рабочей областью.

Горизонтальная кабельная подсистема включает в себя фиксированные и консолидированные кабели, панели, разъемы и кабели коммутации. Основной тип среды передачи – симметричные электропроводные кабели. Волоконно-оптические кабели могут быть также использованы в горизонтальной подсистеме, хотя здесь отсутствуют положения, позволяющие увеличить длину линий и каналов свыше пределов, определенных для слаботочных симметричных кабелей. Согласно требованиям стандартов максимальная длина фиксированного кабеля не должна превышать 90 метров, канала – 100 метров. Требования к горизонтальной кабельной подсистеме указанны в стандартах ANSI/TIA-568-C.0, ANSI/TIA-568-B.1, ISO/IEC 11801 Ed2.0, EN 50173-2 – EN 50173-5. В дополнение к этому, европейские стандарты определяют параметры горизонтальной подсистемы СКС для разных типов помещений: EN 50173-2 – для офисных помещений, 50173-3 – для промышленных помещений, EN 50173-4 – для жилых домов, EN 50173-5 для центров обработки данных.

Типы волоконно-оптических кабелей

В зависимости от исполнения, различают кабели для внутренней или внешней прокладки, или универсальные.

Внутренние волоконно-оптические кабели подходят для помещений, включая вертикальные и запотолочные варианты прокладки. Для облегчения монтажа разъемов каждое волокно покрывают оболочкой из пластика толщиной 900 микрон. Волокна, усиливают арамидными нитями и помещают в общую огнестойкую термопластичную оболочку. Как правило, пучки из 6 или 12 волокон объединяют, добавляют центральный силовой элемент для фиксации волокон и обеспечения заданной формы. Внутренние ОВ кабели производят с числом волокон от 2 до 144.

Внешние ОВ кабели прокладывают между зданиями различными методами: открыто, в трубах и подземных кабелепроводах. Для защиты от влаги и перепадов температур волокна помещают в трубки, заполненные водозащитным гелем. В одной трубке размещают до 12 оптических волокон. 12-ти волоконный кабель включает одну заполненную гелем трубку с волокнами, водозащитную ленту вокруг трубки, арамидные волокна для придания прочности, помещенные в устойчивую к ультрафиолетовому излучению водозащитную пластиковую оболочку.

Для наружного кабеля с более чем 12 волокнами несколько трубок, как правило, по 6 или 12 волокон, собираются вместе с центральным силовым элементом. Эта сборка покрывается водозащитной лентой и помещается в такую же кабельную оболочку из полиолефинов.

Для дополнительной механической защиты или защиты от грызунов применяют гофрированный алюминий, стальное армирование или двойную оболочку. Число волокон, как правило, составляет от 12 до 144.

Универсальные волоконно-оптические кабели совмещают ультрафиолетовую защиту и водонепроницаемость внешних кабелей в сочетании с определенным уровнем огнезащиты, предъявляемой для внутренних кабелей.

В большинстве стран универсальный кабель допускается для внутренней прокладки без ограничений. В США, где определяются дополнительные требования пожаробезопасности к запотолочным и вертикальным кабелям, максимально допустимая длина универсального кабеля в здании не должна превышать 15 метров.

Конструкция универсальных кабелей подобна конструкции внешних, за тем исключением, что волокна могут размещаться либо в свободных трубках, либо в плотной оболочке диаметром 900 микрон. При равном числе волокон универсальные кабели в свободной трубке имеют меньший внешний диаметр по сравнению с кабелями с волокнами в плотном буфере. В практическом плане, волокна в плотном буфере проще оснащать разъемами, поскольку отсутствует водозащитный гель.

В чем отличия

Одномодовое волокно отличается от многомодового по целому ряду технических характеристик и параметров.

По диаметру сердечника

Этот параметр одномодового волокна намного меньше, чем этот же показатель у многомодового. Во втором случае он равняется 50 и 62,5 микрометра. Такая ширина дает возможность подавать несколько мод в единственное волокно. Однако при этом она повышает риск отражения светового потока от внешней части сердечника. Это становится причиной рассеивания и ухудшения передачи сигнала.

Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность “Экономика предприятия”

Сердечник одномодового кабеля имеет диаметр до 10 микрометров. В оптоволокне такого размера существенно уменьшается риск дисперсии. За счет этого удается передавать информацию на внушительные расстояния.

По длине волны и источнику света

Большой размер сердечника многомодового оптоволокна позволяет использовать в нем доступных световых источников. К ним относятся светодиоды и VCSEL. Они функционируют на длине волны 850 и 1310 нанометров. При этом в одномодовом волоконе, как правило, применяются лазеры. Также могут использоваться лазерные диоды. Они производят свет, который впрыскивается в кабель. Длина волны этого вида оптоволокна составляет 1310 и 1550 нанометров.

По пропускной способности

На размер полосы пропускания многомодового волокна влияет его световой режим. При этом предельная ширина полосы сейчас равняется 28000 мегагерц на километр. Стоит отметить, что теоретически полоса пропускания одномодового волокна считается неограниченной. Потому этот вид волокна способен пропускать 1 световой режим за раз.

По расстоянию

Одномодовое волокно можно применять для работы на внушительные дистанции. При этом многомодовое оптоволокно стоит использовать для коротких интервалов.

Разница в стоимости

Сегодня одномодовое обычно стоит дешевле по сравнению с многомодовым. Однако при этом рекомендуется учитывать и прочие ценовые особенности.

Разводка кабелей

Большая часть волоконно-оптических систем пользуется приемопередатчиками. Они соединяют приемник и передатчик в одном модуле. Для этого применяется оптоволоконная технология для отправки и получения информации по оптической сети.

Сегодня стоимость многомодовых трансиверов в 2-3 раза ниже, чем одномодовых. По мере уменьшения стоимости трансиверов одномодовый режим чаще применяется в приложениях на небольшие расстояния, поскольку это считается экономически эффективным вариантом.

Оптический модуль

В структуре любого волоконно-оптического кабеля есть так называемые модули. Они представляют собой пластиковые трубки, которые защищают оптические волокна. Такие элементы отличаются по цветам и количеству. Если сравнивать стоимость модулей, нужно сказать, что многомодовые конструкции стоят в 2-3 раза дешевле.

Стоимость системы

Одномодовое волокно обычно настроено на работу на внушительные расстояния. Это требует применения модулей с лазерами, которые функционируют на более длинных волнах. При этом они отличаются более узкой спектральной шириной.

Методы создания модулей на основе VCSEL, которые оптимизированы для применения многомодовым оптоволокном, проще интегрируются в массивные приборы. Они считаются более дешевыми, если сравнивать с аналогичными одномодовыми устройствами.

Несмотря на применение ряда оптоволоконных линий и массивов с трансиверами, наблюдается существенная экономия в сравнении с одномодовыми технологиями, которые применяют одно- или многоканальную работу. Она заключается в подключении симплекс-дуплексным способом.

Цена за установку

Одномодовое волокно обычно стоит дешевле по сравнению с многомодовым. При создании волоконно-оптической сети по технологии 1G, которую требуется усовершенствовать до 10G и даже выше, экономия на цене волокна для одномодового кабеля обеспечивает снижение затрат на 50 %. При этом многомодовые оптоволокна OM3 или OM4 повышают стоимость для SFP модулей на 35 %.

Стоит учитывать, что расходы на замену многомодового волокна существенно выше. Это особенно актуально для очередности OM1-OM2-OM3-OM4. Сегодня цена одномодового режима падает. Но при потребности в применении соединения 10G до сих пор требуется выбирать многомодовый вариант.

Какой оптоволоконный кабель выбрать: одномодовый или многомодовый?

Оптоволоконный кабель – одно из самых популярных решений, с помощью которого можно создать сеть передачи данных. Кабели такого типа имеют массу преимуществ перед медными кабелями. Важнейшим параметром оптоволоконного кабеля является пропускная способность, обеспечивающая максимальную скорость передачи данных. Нужно отметить, что по оптоволокну скорость передачи данных в теории достигает 10 Гб/с.

Волоконно оптический кабель имеет еще одно важное достоинство – способность передачи видеосигналов, голосовых сигналов, сигналов информации на большие расстояния. Так, например, одномодовый оптический кабель может передавать световые сигналы без дополнительных устройств повторения на расстояние в 70-80 км (будет зависеть от типа оборудования)

В теории кабели могут передавать данные без потерь на куда большие расстояния.

Основные преимущества оптоволокна:

Разновидности оптоволоконных кабелей

На сегодняшний день существует два основных вида волоконно-оптических кабелей:

Невозможно однозначно сказать о том, какая же разновидность лучше. Однако в последнее время многие специалисты сходятся во мнении, что многоводовые кабели все-таки эффективнее, потому что они гарантируют многократный приоритет в плане производительности, если сравнивать с одномодовым кабелем. С другой стороны, для обеспечения физической защиты очень часто используется одномодовый бронированный оптический кабель, в то время как многоводовые кабели таким образом защищают реже. Несмотря на эти факты, все будет зависеть от конкретной ситуации.

Прежде всего, SM и MM кабели различаются размером. У одномодового кабеля меньшая толщина основного волокна (8-10 микрон), из-за чего по центральной моде может передаваться только одна длина волны (но во многих случаях хватает и этого). В многомодовом кабеле, в большинстве случаев, используется толстое основное волокно (до 60 микрон), за счет чего можно передавать несколько длин волн одновременно (сразу по нескольким модам).

Оболочка и стержень MM кабеля изготавливаются из пластика или стекла, а оболочка и стержень SM кабеля – только из стекла. Если говорить об источнике света, что в SM кабеле в его качестве выступает лазер, а в ММ кабеле – светодиоды (более современное и качественное решение).

Одномодовые кабели имеют меньшую величину затухания, за счет чего они считаются наиболее эффективными на дальних расстояниях. Но, одновременно с этим, многомодовые кабели могут быть размещены в шкафы для серверного оборудования и передавать куда больший объем данных, благодаря чему их можно задействовать на малых расстояниях, где требуется передавать данные с максимальной скоростью (например, в офисных помещениях). По стоимости одномодовые кабели, в большинстве случаев, обходятся немного дороже многоводовых.

Именно поэтому выбор оптоволоконных кабелей будет зависеть, прежде всего, от целей его использования и требований конкретной ситуации.

Отличия между одномодовым и многомодовым волокнами

Волокна оптической связи могут быть классифицированы как одномодовые или многомодовые в зависимости от способа, которым свет распространяется внутри них

Различия между одномодовыми и многомодовыми волокнами касаются физических свойств и возможностей передачи данных, что имеет важное значение при выборе подходящего типа волокна для определенного приложения

Одномодовое волокно

Одномодовое волокно (ОМВ) имеет очень малый диаметр сравнительно с многомодовым волокном и способно передавать только одну моду света, что означает, что свет распространяется только в одном направлении.

Основные характеристики одномодового волокна:

Малый диаметр ядра (обычно менее 10 мкм).
Высокая пропускная способность и малые потери сигнала.
Большая дальность передачи сигнала.
Высокая стоимость производства и установки.

Одномодовые волокна широко применяются в телекоммуникационной сфере, особенно для передачи больших объемов данных на большие расстояния. Они обычно используются в оптических кабелях, которые соединяют города, страны и континенты, а также в системах долгосрочной связи.

Многомодовое волокно

Многомодовое волокно (ММВ) имеет более большой диаметр ядра, что позволяет свету распространяться несколькими различными модами. В результате свет может отражаться и отражаться от стенок волокна, что создает различные пути для распространения волны.

Основные характеристики многомодового волокна:

Больший диаметр ядра (обычно около 50 мкм).
Более низкая пропускная способность и более высокие потери сигнала по сравнению с одномодовыми волокнами.
Ограниченная дальность передачи сигнала.
Более низкая стоимость производства и установки.

Многомодовые волокна находят широкое применение во многих приложениях, включая локальные вычислительные сети, локальные сети (LAN) и оптическую связь в зданиях. Они также используются в системах видеонаблюдения, медицинской диагностики и промышленных процессах.