Single Mode vs Multimode Fiber Cable

Tổng quan

Single mode có nghĩa là sợi quang cho phép truyền một loại chế độ ánh sáng tại một thời điểm. Trong khi Multimode có nghĩa là sợi quang có thể truyền nhiều chế độ. Sự khác biệt giữa cáp quang Single mode và cáp quang Multimode chủ yếu nằm ở đường kính lõi sợi, bước sóng & nguồn sáng, băng thông, vỏ màu, khoảng cách và chi phí.

Đường kính lõi

Đường kính lõi sợi Single mode nhỏ hơn nhiều so với sợi Multimode. Đường kính lõi thông thường của nó là 9 µm ngay cả khi có sẵn những loại khác. Và đường kính lõi sợi Multimode thường là 50 µm và 62,5 µm, giúp nó có khả năng “thu thập ánh sáng” cao hơn và đơn giản hóa các kết nối. Đường kính lớp bọc của sợi quang Single mode  và Multimode là 125 µm

.  

Sự suy giảm của sợi Multimode cao hơn sợi Single mode  vì đường kính lõi lớn hơn. Lõi sợi của cáp quang Single mode  rất hẹp nên ánh sáng đi qua các sợi cáp quang này không bị phản xạ quá nhiều lần, giúp giữ cho độ suy giảm ở mức tối thiểu.

9/125 Single Mode Fiber		50/125 OM3 Multimode Fiber
Suy giảm ở 1310nm	0,36dB/km	Suy giảm ở 850 nm	3,0 dB/km
Suy giảm ở 1550nm	0,22dB/km	Suy giảm ở 1300 nm	1,0dB/km

 

Bước sóng và Nguồn sáng

Do kích thước lõi lớn của sợi Multimode, một số nguồn sáng giá rẻ như đèn LED (điốt phát sáng) và VCSEL (laser phát xạ bề mặt khoang dọc) hoạt động ở bước sóng 850nm và 1300nm được sử dụng trong cáp quang Multimode. Trong khi sợi quang Single mode  thường sử dụng tia laser hoặc điốt laser để tạo ra ánh sáng được đưa vào cáp. Và bước sóng sợi quang Single mode thường được sử dụng là 1310 nm và 1550 nm.

Băng thông

Băng thông sợi Multimode bị giới hạn bởi chế độ ánh sáng và băng thông tối đa hiện tại là 28000 MHz*km của sợi OM5. Mặc dù về mặt lý thuyết, băng thông sợi quang chế độ Single mode  là không giới hạn vì nó chỉ cho phép một chế độ ánh sáng đi qua tại một thời điểm.

Màu vỏ bọc

Theo định nghĩa tiêu chuẩn TIA-598C, đối với các ứng dụng phi quân sự, cáp chế độ Single mode  được phủ lớp vỏ ngoài màu vàng và sợi Multimode chế độ được phủ lớp vỏ màu cam hoặc xanh nước biển.

Khoảng cách truyền của Single Mode vs Multimode

Ta biết sợi quang Single mode phù hợp cho các ứng dụng ở khoảng cách xa, trong khi sợi quang Multimode được thiết kế để chạy ở khoảng cách ngắn

Dưới đây là bảng thông số thể hiện khoảng cách truyền của 2 loại Single mode và Multimode

Loại cáp quang		Khoảng cách truyền
		Fast Ethernet 100BA SE-FX	1Gb Ethernet 1000BASE-SX	1Gb Ethernet 1000BASE- LX	10Gb Base-SR		25Gb Base- SR-S	40Gb Base- SR4	100Gb Base- SR10
Sợi Single mode	OS2	200m	5.000m	5.000m	10km	/		/	/
Sợi Multimode	OM1	200m	275m	550m (Yêu cầu cáp nối chế độ điều hòa)	/	/		/	/
	OM2	200m	550m		/	/		/	/
	OM3	200m	550m		300m	70m		100m	100m
	OM4	200m	550m		400m	100m		150m	150m
	OM5	200m	550m		300m	100m		400m	400m

 

Từ biểu đồ, chúng ta có thể thấy rằng khoảng cách sợi Single mode dài hơn nhiều so với cáp quang Multimode ở tốc độ dữ liệu từ 1G đến 10G, nhưng sợi Multimode OM3/OM4/OM5 hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn. Bởi vì sợi quang  Multimode có kích thước lõi lớn và hỗ trợ nhiều chế độ ánh sáng, khoảng cách sợi quang của nó bị giới hạn bởi sự phân tán phương thức, một hiện tượng phổ biến trong sợi chỉ số bước Multimode. Trong khi sợi Single mode thì không. Đó là sự khác biệt cơ bản giữa chúng. Ngoài ra, sợi quang Single mode OS2 có thể hỗ trợ khoảng cách xa hơn trong các liên kết 40G và 100G, không được liệt kê trong bảng.

Chi phí của Single Mode vs Multimode

Hiện nay các chi phí của 2 loại dây được mọi người quan tâm chủ yếu gồm 3 loại chi phí chính:

• Chi phí thu phát quang
• Chi phí hệ thống
• Chi phí lắp đặt

– Chi phí thu phát quang

So với máy thu phát chế độ Single mode, giá máy thu phát chế độ Multimode thấp hơn gần hai hoặc ba lần.

Bảng sau đây lấy các bộ thu phát đơn chế độ và đa chế độ tương thích với FS của Cisco làm ví dụ.

Tốc độ	Transceiver	Mô tả	Giá	Chênh lệch giá
1G	Single mode SFP	FS Compatible GLC-LH-SMD 1000BASE-LX/LH SFP 1310nm 10km DOM Transceiver	US$ 10.00	US$ 1.00
	Multimode SFP	FS Compatible GLC-SX-MMD 1000BASE-SX SFP 850nm 550m DOM Transceiver	US$ 9.00
10G	Single mode SFP+	FS Compatible SFP-10G-LR 10GBASE-LR SFP+ 1310nm 10km DOM Transceiver	US$ 27.00	US$ 7.00
	Multimode SFP+	FS Compatible SFP-10G-SR 10GBASE-SR SFP+ 850nm 300m DOM Transceiver	US$ 20.00
25G	Single mode SFP28	FS Compatible SFP-25G-LR-S 1310nm 10km	US$ 59.00	US$ 20.00
	Multimode SFP28	FS Compatible SFP-25G-SR-S 850nm 100m	US$ 39.00
40G	Single mode QSFP+	FS Compatible QSFP-40G-LR4 40GBASE-LR4 and OTU3 QSFP+ 1310nm 10km LC DOM Transceiver	US$ 309.00	US$ 270.00
	Multimode QSFP+	FS Compatible QSFP-40G-SR4 40GBASE-SR4 QSFP+ 850nm 150m MTP/MPO DOM Transceiver	US$ 39.00
100G	Single mode QSFP28	FS Compatible QSFP28 Cisco QSFP-100G-LR4-S 100GBASE-LR4 1310nm 10km Transceiver	US$ 499.00	US$ 400.00
	Multimode QSFP28	FS Compatible QSFP28 Cisco QSFP-100G-SR4-S 100GBASE-SR4 850nm 100m Transceiver	US$ 99.00

 

Từ bảng, chúng ta có thể thấy rằng chênh lệch giá tăng lên rất nhiều khi tốc độ tăng lên.

– Chi phí hệ thống

Để sử dụng các thuộc tính cơ bản của sợi quang Single mode, thường hướng tới các ứng dụng ở khoảng cách xa hơn, cần có bộ thu phát có tia laser hoạt động ở bước sóng dài hơn với kích thước điểm nhỏ hơn và độ rộng phổ thường hẹp hơn. Những đặc điểm của bộ thu phát này kết hợp với nhu cầu căn chỉnh có độ chính xác cao hơn và dung sai đầu nối chặt hơn đối với đường kính lõi nhỏ hơn dẫn đến chi phí bộ thu phát cao hơn đáng kể và chi phí kết nối tổng thể cao hơn đối với các kết nối sợi quang Single mode.

Các phương pháp chế tạo bộ thu phát dựa trên VCSEL được tối ưu hóa để sử dụng với sợi chế độ Multimode sẽ dễ dàng được sản xuất thành các thiết bị mảng hơn và có chi phí thấp hơn so với các bộ thu phát chế độ Single mode tương đương. Mặc dù sử dụng nhiều làn cáp quang và mảng đa thu phát, vẫn tiết kiệm chi phí đáng kể so với công nghệ chế độ Single mode sử dụng hoạt động đơn hoặc đa kênh qua kết nối song công đơn giản. Hệ thống cáp quang chế độ Multi mode cung cấp chi phí hệ thống thấp nhất và đường dẫn nâng cấp lên 100G cho các ứng dụng cơ sở dựa trên tiêu chuẩn sử dụng các kết nối dựa trên quang song song

.

– Chi phí lắp đặt

Cáp quang Single mode thường có giá thành thấp hơn cáp quang Multimode. Khi xây dựng mạng cáp quang 1G mà bạn muốn cuối cùng có thể đạt tới 10G hoặc nhanh hơn, việc tiết kiệm chi phí cáp quang cho chế độ Single mode sẽ tiết kiệm được khoảng một nửa giá. Trong khi sợi OM3 hoặc OM4 đa chế độ tăng 35% chi phí cho các mô-đun SFP. Quang học Single mode đắt hơn, nhưng chi phí nhân công để thay thế quang học Multimode cao hơn đáng kể, đặc biệt nếu điều đó xảy ra sau OM1—OM2—OM3—OM4. Nếu bạn sẵn sàng xem xét các SFP Kênh sợi quang cũ đã qua sử dụng, giá của 1G chế độ Single sẽ giảm xuống mức sàn. Nếu bạn có đủ ngân sách và cần kết nối ngắn 10G, tính kinh tế ở lần kiểm tra cuối cùng vẫn hỗ trợ chế độ Multimode. Tuy nhiên, hãy chú ý đến những yếu tố kinh tế đó, vì lịch sử cho thấy rằng mức giá cao hơn cho chế độ đơn sẽ giảm.

Tóm lại

Từ việc so sánh giữa cáp quang Single mode và cáp quang Multimode, có thể kết luận rằng hệ thống cáp quang Single mode phù hợp cho các ứng dụng truyền dữ liệu tầm xa và được triển khai rộng rãi trong các mạng của nhà mạng, MAN và PON. Hệ thống cáp quang Multimode có phạm vi tiếp cận ngắn hơn và được triển khai rộng rãi trong doanh nghiệp, trung tâm dữ liệu và mạng LAN. Cho dù bạn chọn loại nào, trên cơ sở tổng chi phí cáp quang, việc chọn loại phù hợp nhất với nhu cầu mạng của bạn là một nhiệm vụ quan trọng đối với mọi nhà thiết kế mạng