Отличия одномодового от многомодового оптоволоконного кабеля?

Применение технологии передачи данных посредством оптического волокна оправдано постоянным спросом на линии связи с высокой пропускной способностью. Для обеспечения их наилучших рабочих характеристик используются разные типы оптоволокна. Выбирать же приходится между:

• одномодовыми (SingleMode или SM)

• многомодовыми (Multimode или MM)

типами волокон. Они имеют принципиально схожее строение, но при этом разную стоимость, конструктивные особенности и назначение.

Моды и их количество

Мода, обращаясь к курсу теоретической физики, это описывающее распространение света в светодиоде одно из решений волновых уравнений Максвелла. Это проходящий по оптоволокну луч, элементарная составляющая передачи сигнала. На схеме сечения оптоволокна направление такого луча может совпадать с оптической осью или распространяться под углом к ней. В первом случае говорят об основной моде, а во втором – о боковых.

Согласно строению оптического волокна, его основа состоит из 3-х частей, каждая из которых носит свою функцию:

• Ядро (сердцевина) – центральная часть, через которую проходит свет.

• Оболочка (облицовка) – покрытие, полностью отражающее свет.

• Буферное покрытие (демпфер) – слой, защищающий от механических повреждений.

Сердцевины одномодового и многомодового волокна передают свет разными способами. Говоря проще, многомоды позволяют передавать несколько независимых световых сигналов одновременно. Они отличаются длинной волны и фазой. Для этого диаметр сердечника увеличен, что приводит к повышению вероятности отражения луча от оболочки. Результат – модовая дисперсия (рассеивание), сильно ограничивающая расстояние между ретрансляторами сигнала. Пропускная способность многомода не превышает 10 Гбит/с, а максимальная дальность передачи сигнала практически без потерь около 1 км. Некоторые волокна поддерживают передачу данных на более высокой скорости.

Одномод обеспечивает передачу одного светового сигнала за счет малого диаметра сердечника и значительного снижения модовой дисперсии. Сигнал может быть передан без ретранслирующей аппаратуры на большие расстояния, а пропускная способность может превышать 10 Гбит/с на расстояния до 120 км и более.

Одномодовый кабель бывает:

• Со смещенным лучевым рассеиванием – для эксплуатации совместно с оптическими усилителями в линиях с широкой пропускной способностью

• Со смещенной минимальной длиной волны – для организации морских линий за счет большой мощности передачи данных

• С нулевым смещенным лучевым рассеиванием – для организации систем на основе технологии DWDM за счет отсутствия влияния на качество сигнала нелинейных эффектов

Конструктивная разница между одномодами и многомодами, сравнение

Одномодовые и многомодовые волокна изготавливаются из схожего по составу сырья. Диаметр демпфера у обоих вариантов составляется 125 мкм. Основное различие заключается в диаметре сердцевины:

• Для многомод – 62,5 мкм или 50 мкм

• Для одномод – 9 мкм

Через одномодовый кабель луч проходит стабильно, без изменения траектории, так как не подвергается серьезным искажениям и рассеиванию. Позволяя передавать данные на значительные расстояния, одномод менее долговечен, в эксплуатации требует дорогостоящее оборудование.

Для линии на основе многомодового волокна оконечное оборудование – обычный светодиод. Износ волокна ощутимо снижен, что продлевает срок службы. Несмотря на высокую стоимость многомода, его обслуживание обходится дешевле по сравнению с одномодом. Ограничив длину линии значением 550 метров, на скоростях передачи до 10 Гбит/с можно добиться высокого качества сигнала.

Практика эксплуатации

Одномодовый кабель используется для организации широкополосной передачи данных на большие расстояния. Возможность организации линий значительной протяженности и способность передавать данные на высокой скорости позволяют нивелировать средства, затрачиваемые на их поддержание. Сфера применения:

• Трансокеанские и морские кабельные линии связи

• Магистральные наземные линии дальней связи

• Региональные и городские линии связи

• Выделенные оптические каналы большой протяженности

• Магистрали, обслуживающие оборудование операторов мобильной связи

• Системы GPON

• При конструировании магистралей протяженностью свыше 550 м в кабельных системах типа СКС, например, для соединения двух зданий.

• В СКС дата-центров

Многомодовый кабель востребован при передаче данных на короткие расстояния:

• Организация СКС и магистралей длинной до 300 м внутри зданий и до 550 м между ними

• В виде патч-кордов для организации горизонтальных сегментов СКС

• В системах FTTD с рабочими станциями, оснащенными оптическими сетевыми картами под многомод

• В ЦОДах совместно с одномодовыми кабелями

Принцип сварки обоих типов оптических волокон одинаков. Разница заключается в результате. Так у одномодового кабеля потери в точке пайки выше, а его характеристики более чувствительны к качеству соединения.