Obwohl Singlemode-Fasern (SMF) und Multimode-Fasern (MMF) in verschiedenen Anwendungen weit verbreitet sind, sind die Unterschiede zwischen Singlemode- und Multimode-Fasern immer noch verwirrend. Dieser Artikel konzentriert sich auf den grundlegenden Aufbau, den Faserabstand, die Kosten, die Faserfarbe usw., um einen detaillierten Vergleich zwischen Singlemode- und Multimode-Fasertypen zu erstellen.

Singlemode bedeutet, dass die Faser jeweils nur eine Art von Lichtmodus ausbreiten kann. Während Multimode bedeutet, dass die Faser mehrere Modi propagieren kann. Die Unterschiede zwischen Singlemode- und Multimode-Fasern liegen hauptsächlich im Faserkerndurchmesser, in der Wellenlänge & Lichtquelle, in der Bandbreite, im Farbmantel, im Abstand und in den Kosten.

Der Kerndurchmesser einer Singlemode-Faser ist viel kleiner als der einer Multimode-Faser. Ihr typischer Kerndurchmesser ist 9µm, auch wenn es andere gibt. Und der Kerndurchmesser von Multimode-Fasern beträgt typischerweise 50µm und 62,5µm, wodurch sie eine höhere "Lichtsammelfähigkeit" haben und die Verbindungen vereinfachen. Der Mantel-Durchmesser von Singlemode- und Multimode-Fasern beträgt 125µm.
  


Die Dämpfung von Multimode-Fasern ist aufgrund des größeren Kerndurchmessers höher als bei SM-Fasern. Der Faserkern von Singlemode-Kabeln ist sehr schmal, so dass das Licht, das diese Glasfaserkabel durchläuft, nicht zu oft reflektiert wird, was die Dämpfung auf ein Minimum reduziert.
 

9/125 Singlemode-Faser Simplex		50/125 OM3 Multimode-Faser
Dämpfung bei 1310nm	0.36 dB/km	Dämpfung bei 850nm	3.0 dB/km
Dämpfung bei 1550nm	0.22 dB/km	Dämpfung bei 1300nm	1.0 dB/km

Aufgrund der großen Kerngröße von Multimode-Fasern werden in Multimode-Faserkabeln einige kostengünstige Lichtquellen wie LEDs (lichtemittierende Dioden) und VCSELs (vertical cavity surface-emitting lasers) verwendet, die bei einer Wellenlänge von 850nm und 1300nm arbeiten. Während die Singlemode-Faser oft einen Laser oder Laserdioden verwendet, um das in das Kabel eingespeiste Licht zu erzeugen. Und die übliche Wellenlänge der Singlemode-Faser ist 1310nm und 1550nm.

Die Bandbreite von Multimode-Fasern ist durch den Lichtmodus begrenzt. Die maximale Bandbreite beträgt derzeit 28000 MHz*km bei OM5-Fasern. Während die Bandbreite von Singlemode-Fasern theoretisch unbegrenzt ist, da sie immer nur eine Lichtmode durchlässt.

Gemäß der TIA-598C-Standarddefinition sind Singlemode-Kabel für nicht-militärische Anwendungen mit einem gelben Außenmantel und Multimode-Fasern mit einem orangefarbenen oder aquamarinfarbenen Mantel versehen. 

Es ist bekannt, dass Singlemode-Fasern für Anwendungen mit großen Entfernungen geeignet sind, während Multimode-Glasfasern für kurze Entfernungen konzipiert sind. Wenn es dann um die Distanz zwischen Singlemode- und Multimode-Fasern geht, was sind die quantifizierbaren Unterschiede?


   
Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass die Singlemode-Faserdistanz bei der Datenrate von 1G bis 10G viel länger ist als die von Multimode-Faserkabeln, aber die OM3/OM4/OM5-Multimode-Faser unterstützt eine höhere Datenrate. Da Multimode-Glasfasern eine große Kerngröße haben und mehr als einen Lichtmodus unterstützen, ist ihre Faserdistanz durch die modale Dispersion begrenzt, die ein häufiges Phänomen in Multimode-Stufenindexfasern ist. Bei der Singlemode-Faser ist dies nicht der Fall. Das ist der wesentliche Unterschied zwischen ihnen. Darüber hinaus kann die OS2-Singlemode-Faser längere Entfernungen bei 40G- und 100G-Verbindungen unterstützen (in der Tabelle nicht aufgeführt).

Hier muss man zwischen den Kosten für optische Transceiver, Systemkosten und Installationskosten unterscheiden.

Im Vergleich zu Singlemode-Transceivern ist der Preis von Multimode-Transceivern fast zwei- bis dreimal niedriger. Aus Vergleichen ist ersichtlich, dass der Preisunterschied mit zunehmender Geschwindigkeit stark zunimmt.

Um die grundlegenden Eigenschaften von Singlemode-Fasern zu nutzen, die im Allgemeinen auf Anwendungen mit größeren Entfernungen ausgerichtet sind, sind Transceiver mit Lasern erforderlich, die bei größeren Wellenlängen mit kleinerer Spotgröße und im Allgemeinen schmalerer spektraler Breite arbeiten. Diese Eigenschaften der Transceiver in Verbindung mit der Notwendigkeit einer präziseren Ausrichtung und engeren Steckertoleranzen bei kleineren Kerndurchmessern führen zu deutlich höheren Transceiver-Kosten und insgesamt zu höheren Verbindungskosten für Singlemode-Faserverbindungen.
  


Herstellungsmethoden für VCSEL-basierte Transceiver, die für die Verwendung mit Multimode-Fasern optimiert sind, lassen sich leichter zu Array-Bauteilen verarbeiten und sind kostengünstiger als entsprechende Singlemode-Transceiver. Trotz der Verwendung von mehreren Faserspuren und Multitransceiver-Arrays ergeben sich erhebliche Kosteneinsparungen gegenüber der Singlemode-Technologie, die einen Ein- oder Mehrkanalbetrieb über Simplex-Duplex-Verbindungen ermöglicht. Das Multimode-Glasfasersystem bietet die niedrigsten Systemkosten und einen Upgrade-Pfad auf 100G für standardbasierte Anwendungen in Gebäuden, die auf parallelen optischen Verbindungen basieren.

Singlemode-Glasfasern kosten oft weniger als Multimode-Fasern. Wenn Sie ein 1G-Glasfasernetz aufbauen, das Sie später auf 10G oder schneller erweitern möchten, sparen Sie bei den Kosten für Singlemode-Glasfasern etwa die Hälfte des Preises. Während die Multimode-OM3- oder OM4-Faser die Kosten für SFP-Module um 35% erhöht. Die Singlemode-Glasfasern sind teurer, aber die Arbeitskosten für den Austausch der Multimode-Glasfasern sind deutlich höher, besonders wenn diese auf OM1-OM2-OM3-OM4 folgen. Wenn Sie gewillt sind, gebrauchte Ex-Fibre Channel SFPs zu kaufen, fällt der Preis für Singlemode 1G durch den Boden. Wenn Sie das Budget und den Bedarf für kurze 10G-Verbindungen haben, unterstützt die Wirtschaftlichkeit beim letzten Check immer noch Multimode. Behalten Sie diese Wirtschaftlichkeit jedoch im Auge, da die Geschichte zeigt, dass der Preisaufschlag für Singlemode fallen wird.

Aus dem Vergleich von Singlemode- und Multimode-Glasfasern lässt sich schließen, dass Singlemode-Glasfaserverkabelungen für Datenübertragungsanwendungen mit großer Reichweite geeignet sind und in Carrier-Netzwerken, MANs und PONs weit verbreitet sind. Multimode-Glasfaserverkabelung hat eine kürzere Reichweite und wird häufig in Unternehmen, Rechenzentren und LANs eingesetzt. Netzwerkdesigner sollten auf Basis der Gesamtkosten das Glasfaser- System wählen, das am besten zu den Anforderungen des Netzwerks passt.

F: Was ist besser: Singlemode- oder Multimode-Faserkabel?
A: Wie bereits oben erwähnt, haben Singlemode- und Multimode-Faserkabel ihre eigenen Vorteile in Bezug auf Kosten und Anwendungen. Es gibt keine Aussage, dass Singlemode-Glasfasern besser sind als Multimode-Fasern. Wählen Sie einfach die für Ihre Anwendungen am besten geeignete aus.
  
F: Kann ich Singlemode- und Multimode-Fasertypen mischen?
A: Die Antwort auf diese Frage ist "Nein". Multimode-Fasern und Singlemode-Fasern haben unterschiedliche Kerngrößen, und auch die Anzahl der Lichtmoden, die sie übertragen, ist unterschiedlich. Wenn Sie die beiden Fasern mischen oder direkt miteinander verbinden, kommt es zu großen optischen Verlusten, die dazu führen, dass eine Verbindung flattert oder ausfällt. Denken Sie daran, dass Sie niemals verschiedene Verkabelungstypen wahllos mischen sollten.
 
F: Kann ich einen Multimode-Transceiver an einem Singlemode-Glasfaserkabel verwenden?
A: Generell lautet die Antwort "Nein". Wenn ein Multimode-Transceiver mit einer Singlemode-Faser verbunden wird, treten große optische Verluste auf. Der umgekehrte Fall ist jedoch möglich. Zum Beispiel kann ein 1000BASE-LX Singlemode-SFP an einem Multimode-Glasfaserkabel funktionieren, wenn ein moduskonditionierendes Glasfaserkabel verwendet wird. Manchmal können auch Glasfaser-Medienkonverter verwendet werden, um solche Probleme zwischen Singlemode-Transceivern und Multimode-Transceivern zu lösen.
 
F: Singlemode- vs. Multimode-Faserkabeltyp – welchen sollte ich wählen?
A: Bei der Entscheidung zwischen Singlemode- und Multimode-Faserkabeln ist der erste zu berücksichtigende Faktor die Faserdistanz, die Sie tatsächlich benötigen. In einem Rechenzentrum beispielsweise reichen Multimode-Faserkabel für eine Entfernung von 300-400 Metern aus. Während in Anwendungen, die eine Entfernung von bis zu mehreren tausend Metern benötigen, die Singlemode-Faser die beste Wahl ist. Und in Anwendungen, die Singlemode- und Multimode-Fasern verwenden können, sollten andere Faktoren wie Kosten und zukünftige Upgrade-Anforderungen bei Ihrer Wahl berücksichtigt werden.