یکی از جنبههای قابل بحت در فناوری کابلهای فیبر نوری تفاوت بین فیبر نوری سینگل مود (Single mode Fiber یا SMF) و فیبر نوری مالتی مود (Multimode Fiber یا MMF) است. هنگامی که به دنبال خرید و انتخاب کابل فیبر نوری مناسب برای کاربرد خود هستید، تنوع بسیار زیادی از تعداد فیبرها و روشهای اتصال وجود دارد که توضیحات کمی برای کمک به انتخاب وجود دارد.
تفاوت بین فیبر سینگل مود و مالتی مود چیست؟
تفاوت بین SMF و MMF به نحوه رفتار نور هنگام انتقال در هسته فیبر بستگی دارد. این رفتار توسط ساختار کابل فیبر نوری تعیین میشود. نحوه عبور نور از هسته فیبر بر مسافت ممکن برای انتقال و سرعت (یا هر دو) که هر نوع کابل فیبر نوری میتواند به آن دست یابد، تأثیر میگذارد. ما به این موارد خواهیم پرداخت:
تفاوتهای حالت نوری: این به معنای تفاوتهای موجود در ویژگیهای انتقال نور است.
تفاوتهای ساختار فیزیکی: فیبر نوری مالتی مود و فیبر نوری سینگل مود به ظاهر مشابه هستند اما تفاوتهای قابل توجهی در ساختار دارند.
تفاوتهای کلی در سرعت و توانایی مسافت بین این دو.
فیبر نوری مالتی مود
فیبر نوری مالتی مود دارای هستهای است که از طول موج قطع پالس نور بیشتر است و باعث ایجاد پراکندگی حالت میشود. پراکندگی حالت به عنوان کاهش کیفیت سیگنال به دلیل بازتاب نور از دیوارهها هنگام عبور از کابل فیبر در نظر گرفته میشود. این اثر بازتابی نور را پراکنده میکند و منجر به حالتهای نوری بیشتری در کابل میشود که مطلوب نیست و از نظر فنی قابل قبول نمیباشد. با بهبودهای صورت گرفته در هسته و روکش فیبر نوری مالتی مود، نوع OM افزایش یافته است. به عنوان مثال، OM3 نسبت به OM2 بهتر است زیرا پراکندگی حالت را بهتر کاهش داده و منجر به دسترسی بیشتر به پهنای باند و مسافتهای طولانیتر میشود. با این حال، بهینهسازی هسته و روکش تنها تا حدی میتواند بهبود ایجاد کند؛ تغییر بزرگتری (در واقع، کوچکتر) لازم است.
فیبر نوری سینگل مود
فیبر سینگل مود دارای هستهای است که از لحاظ فیزیکی برای انتقال یک طول موج خاص از نور طراحی شده و پراکندگی حالت و اثرات پراکندگی را تقریباً به طور کامل حذف میکند. این کار با کاهش قطر هسته و تنظیم روکش به گونهای انجام شده که از طول موج قطع تجاوز نکند. درست شنیدید: اندازه هسته بهطور دقیق تعیین میکند که فیبر نوری قادر به انتقال چه حالتهایی است! مزایای این کار، افزایش سرعتها و مسافتهای بسیار طولانیتر است. البته همیشه یک معاوضه وجود دارد و این در نیاز به لیزرهای پیشرفتهتر و قویتر برای انتقال دادهها مشاهده میشود. این مسئله ممکن است به نظر متناقض برسد، زیرا تصور میشود که لوله بزرگتر باید اجازه دهد تا دادههای بیشتری با سرعت بیشتری عبور کنند. اما در کابل فیبر نوری، قضیه برعکس است. لوله بزرگتر فقط اجازه میدهد تا زبالههای بیشتری عبور کنند و در نتیجه نور واقعی که مورد نیاز است، محو میشود.
تفاوتهای ساختاری فیزیکی
اکنون میدانیم که کابل فیبر نوری مالتی مود دارای هسته بزرگتری است. فیبر سینگل مود دارای هسته کوچکتری است. این دقیقاً چگونه به نظر میرسد؟ خب، یک تصویر لازم است. فقط برای مرجع، اگر بخواهید هسته یک کابل فیبر نوری مالتی مود را ببینید (فرض کنید میتوانستید روکش را بردارید) هستهای خواهید دید که به نازکی یک تار موی انسان است. هستههای فیبر سینگل مود آنقدر کوچک هستند که نیاز به میکروسکوپ دارند!
تصویر بالا مقطع عرضی هسته و روکش کابل فیبر نوری را نشان میدهد، بدون تمام اجزای اضافی مانند روکشهای رنگی، بافرینگ و ژاکتهای کابل. این قسمت قلب تپنده کابل فیبر نوری است. هسته و روکش به هم متصل شدهاند و بدون توجه به نوع کابل فیبر نوری، قطر آن ۱۲۵ میکرون (µm) خواهد بود. فیبر نوری مالتی مود دارای هسته ۵۰ میکرونی بزرگتری است و در طول موج نوری ۸۵۰ نانومتر (nm) کار میکند. فیبر نوری سینگل مود دارای هسته ۹ میکرونی بسیار کوچک است و در طول موجهای نوری ۱۳۱۰nm یا ۱۵۵۰nm کار میکند.
فقط برای مرجع، هسته/روکش ۱۲۵ میکرونی در مقایسه با بقیه کابل چگونه به نظر میرسد؟ بیایید به عنوان مثال یک کابل پچ فیبر نوری با بافرینگ فشرده را بررسی کنیم:
لازم به ذکر است که قطر کلی آن مجموعه تنها ۲ میلیمتر است! این را با کابلهای مسی دستهبندی مانند Cat6A مقایسه کنید که بهطور معمول ۷.۰ میلیمتر و بیشتر هستند، و متوجه میشوید که کابل فیبر نوری چقدر به نصب کمک میکند. مزایا فقط به اندازه فیزیکی محدود نمیشوند؛ بلکه در سرعت و مسافت نیز برتری دارند!
تفاوتهای بین فیبر سینگل مود و مالتی مود چیست؟
فیبر سینگل مود از لیزرهای جامد به عنوان منبع نور استفاده میکند، در حالی که فیبر مالتی مود از دیودهای نوری یا VCSEL به عنوان منبع نور استفاده میکند. انتقال فیبر نوری سینگل مود دارای ویژگیهای پهنای باند و فاصله انتقال بلند است، اما به دلیل نیاز به منابع لیزری، هزینه آن بیشتر است، در حالی که فیبر مالتی مود با سرعت انتقال کم و فاصله کوتاه مشخص میشود، اما هزینه آن بهطور نسبی کمتر است. قطر هسته فیبر سینگل مود کوچک و پراکندگی آن ۸-۱۰ میکرون است و تنها یک حالت انتقال را امکانپذیر میسازد، در حالی که قطر هسته فیبر مالتی مود ۵۰ میکرون است و پراکندگی آن بزرگتر است و امکان انتقال حالتهای مختلف را فراهم میکند.
تفاوت بین ماژولهای نوری فیبر سینگل مود و مالتی مود چیست؟
ماژول نوری مالتی مود در طول موج ۸۵۰nm کار میکند، در حالی که ماژول نوری سینگل مود در طول موجهای ۱۳۱۰nm و ۱۵۵۰nm کار میکند. دستگاههای استفاده شده در ماژولهای نوری سینگل مود دو برابر دستگاههای استفاده شده در ماژولهای نوری مالتی مود است، بنابراین هزینه کلی ماژول نوری سینگل مود بسیار بیشتر از ماژولهای نوری مالتی مود است. فاصله انتقال ماژول نوری سینگل مود میتواند به ۱۵۰ تا ۲۰۰ کیلومتر برسد، در حالی که فاصله انتقال ماژول نوری مالتی مود میتواند تا ۵ کیلومتر باشد.
فیبر سینگل مود/مالتی مود و ماژولهای نوری فیبر سینگل مود/مالتی مود کجا استفاده میشوند؟
فیبر سینگل مود امکان انتقال مستقیم فیبر به مرکز داده، محل ISP را فراهم میکند که بهطور عمومی برای انتقال دادههای مسافت بلند استفاده میشود، در حالی که در فیبر مالتی مود، سیگنال نوری از طریق مسیرهای مختلف منتقل میشود. بنابراین، فیبر مالتی مود معمولاً در انتقال دادههای مسافت کوتاه استفاده میشود. ماژولهای نوری سینگل مود اغلب در شبکههای مترو برای مسافتهای بلند و با نرخ انتقال بالا استفاده میشوند.
آیا میتوان فیبر سینگل مود/مالتی مود را با ماژول نوری فیبر سینگل مود/مالتی مود مخلوط کرد؟
خیر! نمیتوان آنها را مخلوط کرد. باید نوع فیبر و ماژول نوری را با نوع فیبر استفاده شده مطابقت دهیم. مالتی مود با مالتی مود و سینگل مود با سینگل مود.
