تفاوت بین کابل فیبر نوری سینگل مود و مالتی مود

معرفی تفاوت بین کابل فیبر نوری سینگل مود و مالتی مود

در این مقاله با تفاوت بین کابل فیبر نوری سینگل مود و مالتی مود آشنا می شوید و کاربرد هر کابل را متوجه می شوید. کابل‌های سینگل مود به گونه‌ای طراحی شده‌اند که فیبر نوری قادر به همزمان انتقال یک نوع حالت نور است. به عبارت دیگر، این کابل‌ها توانایی پخش یک حالت نور را به صورت همزمان دارند. از سوی دیگر، کابل‌های مالتی مود قابلیت گسترش چندین حالت نور را دارند. اصلی‌ترین تفاوت بین این دو نوع کابل، در ویژگی‌هایی نظیر قطر کور فیبر، طول موج، منبع نور، پهنای باند رنگ، غلاف، فاصله و هزینه نهفته است. از این رو، انتخاب میان کابل‌های سینگل مود و مالتی مود بستگی به نیازهای خاص هر پروژه و شرایط استفاده دارد.

کابل فیبر نوری چیست؟

کابل فیبر نوری نوعی کابل است که شامل رشته هایی از الیاف شیشه در داخل یک پوشش عایق شده است. برای انتقال اطلاعات در فواصل طولانی با استفاده از سیگنال های نور استفاده می شود. فیبرهای شیشه ای داخل کابل به عنوان موجبر برای انتقال نور بین دو سر کابل فیبر نوری عمل می کنند.

کابل های فیبر نوری داده ها را در پهنای باند بالاتر و در فواصل طولانی تر از کابل های برق انتقال می دهند. این آنها را برای استفاده در شبکه های تلفن، اینترنت و تلویزیون کابلی ایده آل می کند. آنها در مقایسه با کابل های برق، سیگنال کمتری را در فواصل طولانی متحمل می شوند. کابل های فیبر نوری نیز در برابر تداخل الکترومغناطیسی که می تواند سیگنال های الکتریکی را مختل کند مصون هستند.

انواع کابل فیبر نوری

دو نوع اصلی از کابل های فیبر نوری وجود دارد:

• فیبر سینگل مود
• فیبر مالتی مود

فیبر نوری سینگل مود

کابل فیبر نوری سینگل مود دارای قطر هسته کوچکی است که معمولاً حدود 9 میکرون است. فقط به یک حالت نور اجازه انتشار در هسته می دهد. هسته کوچک و سینگل مود نوری فیبرهای سینگل مود را قادر می سازد تا سیگنال ها را در فواصل طولانی تر با تلفات کمتر و پهنای باند بالاتر حمل کنند.

فیبر سینگل مود عمدتاً در شبکه های تلفنی و CATV دوربرد استفاده می شود. همچنین در شبکه های مترو برای اتصال سایت هایی که با فواصل زیاد از هم جدا شده اند استفاده می شود.

فیبر نوری مالتی مود

فیبر مالتی مود قطر هسته بزرگتری دارد، معمولاً 50 میکرون یا 62.5 میکرون. این به چندین حالت نور اجازه می دهد تا در هسته منتشر شود. اندازه هسته بزرگتر و حالت های نور چندگانه به این معنی است که فیبر مالتی مود از فواصل انتقال کوتاه تری نسبت به سینگل مود پشتیبانی می کند، اما ارزان تر است و خاتمه آن آسان تر است.

فیبر مالتی مود معمولاً برای داده های فاصله کوتاه و ارتباطات صوتی/تصویری در ساختمان ها استفاده می شود. پهنای باند بالایی را در سرعت های بالا در فواصل کوتاهتر ارائه می دهد.

تفاوت بین کابل های سینگل مود و مالتی مود

کابل‌های سینگل مود به گونه‌ای طراحی شده‌اند که فیبر نوری قادر به همزمان انتقال یک نوع حالت نور است. به عبارت دیگر، این کابل‌ها توانایی پخش یک حالت نور را به صورت همزمان دارند. از سوی دیگر، کابل‌های مالتی مود قابلیت گسترش چندین حالت نور را دارند. اصلی‌ترین تفاوت بین این دو نوع کابل، در ویژگی‌هایی نظیر قطر کور فیبر، طول موج، منبع نور، پهنای باند رنگ، غلاف، فاصله و هزینه نهفته است. از این رو، انتخاب میان کابل‌های سینگل مود و مالتی مود بستگی به نیازهای خاص هر پروژه و شرایط استفاده دارد.

تفاوت های اصلی بین کابل های فیبر نوری سینگل مود و مالتی مود عبارتند از:

• اندازه هسته – فیبرهای سینگل مود در مقایسه با فیبرهای مالتی مود (50 یا 62.5 میکرون) اندازه هسته بسیار کوچکتری (9 میکرون) دارند.
• انتشار نور – سینگل مود تنها به یک حالت نور اجازه انتشار می دهد. حالت چندگانه به مالتی مود نور اجازه انتشار می دهد.
• فاصله – سینگل مود می تواند داده ها را تا مسافت 100 کیلومتر با تلفات کم انتقال دهد. حالت چندگانه از مسافت های کوتاه تر، تا 2 کیلومتر پشتیبانی می کند.
• پهنای باند – فیبر سینگل مود پهنای باند بالاتری را تا 10 گیگابیت در ثانیه یا بیشتر ارائه می دهد. پهنای باند فیبر مالتی مود کمتر است، تا 10 گیگابیت در ثانیه برای فواصل کوتاه.
• منبع نور – سینگل مود نیاز به منبع نور لیزر دارد. حالت چندگانه می تواند از منبع نور LED استفاده کند.
• هزینه – هزینه کابل سینگل مود بیشتر از مالتی مود است. همچنین هزینه نصب بالاتری دارد.
• کاربرد ها – سینگل مود برای شبکه های مخابراتی از راه دور استفاده می شود. حالت چندگانه معمولاً برای شبکه های داده کام کوتاه در ساختمان ها استفاده می شود.

قطر هسته های فیبر نوری در سینگل مود و مالتی مود

قطر هسته شیشه چیزی است که در درجه اول فیبر نوری سینگل مود و مالتی مود را متمایز می کند.

• فیبر سینگل مود قطر هسته ای در حدود 9 میکرون دارد. این قطر کوچک فقط به یک حالت نور اجازه انتشار می دهد.
• فیبر مالتی مود دارای قطر هسته 50 میکرون یا 62.5 میکرون است. این به اندازه کافی بزرگ است که چندین حالت نور را منتشر کند.

اندازه هسته کوچکتر در سینگل مود نور را قادر می سازد تا بدون تداخل بین حالت ها در فیبر پخش شود. این به آن امکان می دهد سیگنال ها را در فواصل بسیار طولانی تر با تضعیف کمتر حمل کند.

هسته بزرگتر در حالت چندگانه اجازه می دهد تا نور بیشتری با استفاده از منابع LED ارزان تر به فیبر متصل شود. با این حال، پراکندگی مودال ناشی از حالت‌های مختلف که با سرعت‌های مختلف حرکت می‌کنند، فاصله انتقال را محدود می‌کند.

طول موج و منبع نور

منبع نور مورد استفاده بستگی به این دارد که از فیبر سینگل مود یا مالتی مود استفاده می شود.

برای فیبر سینگل مود، از لیزر برای تولید یک پرتو منسجم نور با عرض طیفی بسیار باریک استفاده می شود. طول موج های رایج مورد استفاده با فیبر سینگل مود 1310 نانومتر و 1550 نانومتر است. لیزرهایی در این طول موج ها می توانند سیگنال ها را در فواصل طولانی ارسال کنند.

فیبر مالتی مود معمولاً در طول موج های 850 نانومتر و 1300 نانومتر کار می کند. از منابع نور LED استفاده می کند که ارزان تر از لیزر هستند اما نور را در طیف وسیع تری ساطع می کنند. پهنای باند LED حداکثر پهنای باند قابل انتقال از طریق فیبر مالتی مود را محدود می کند.

استفاده از لیزر در سینگل مود، انتشار را در یک حالت طیفی واحد نیز امکان پذیر می کند. این اثرات پراکندگی مودال را حذف می‌کند و به پهنای باند بسیار بالا در فواصل طولانی‌تر اجازه می‌دهد.

پهنای باند

پهنای باند پشتیبانی شده توسط سینگل مود و مالتی مود بسیار متفاوت است.

فیبر سینگل مود پهنای باند فوق العاده بالایی را ارائه می دهد. این می تواند پهنای باند تا 100 گیگابیت بر ثانیه و بیشتر را برای فواصل بسیار طولانی پشتیبانی کند. فناوری جدید پهنای باند سینگل مود را در طول صدها کیلومتر به 1 ترابیت بر ثانیه می رساند.

فیبر مالتی مود به دلیل حرکت مالتی مود با سرعت های مختلف، پراکندگی مودال بسیار بالاتری دارد. این امر پهنای باند را به خصوص در فواصل طولانی تر محدود می کند. پهنای باند مالتی مود معمولی عبارتند از:

• 100 مگابیت در ثانیه تا 2 کیلومتر
• 1 گیگابیت در ثانیه تا 550 متر
• 10 گیگابیت بر ثانیه تا 300 متر

در حالی که حالت چندگانه از پهنای باند بالا در فواصل کوتاه پشتیبانی می‌کند، برای دوره‌های طولانی‌تر سینگل مود برای پیوندهای مخابراتی طولانی مدت با پهنای باند بسیار بالا برتر است.

رنگ غلاف

پوشش پلاستیکی بیرونی اطراف فیبرهای نوری دارای کد رنگی است تا نوع فیبر را نشان دهد.

• روکش های کابل فیبر نوری سینگل مود معمولاً زرد رنگ هستند.
• کابل های فیبر نوری مالتی مود معمولاً دارای ژاکت نارنجی یا آبی رنگ هستند.
• برخی از رنگ های دیگر نیز گاهی اوقات استفاده می شود، بنابراین بررسی مشخصات فیبر توصیه می شود.

این رنگ بندی غلاف بیرونی تشخیص کابل های مالتی مود و سینگل مود را آسان می کند. نصب کنندگان فیبر و اتصال دهنده ها از این برای شناسایی سریع نوع کابل فیبر هنگام اتصال مدارها استفاده می کنند.

فاصله در کابل

فیبر سینگل مود می تواند سیگنال ها را در فواصل بسیار طولانی تری نسبت به حالت چندگانه منتقل کند. در اینجا حداکثر فواصل معمولی آمده است:

• سینگل مود – می تواند تا 100 کیلومتر را با تلفات بسیار کم منتقل کند. سینگل مود جدید بسیار کم تلفات می تواند تا 300 کیلومتر را انتقال دهد.
• حالت چندگانه (OM1) – تا 2 کیلومتر با سرعت داده 10 گیگابیت بر ثانیه.
• حالت چندگانه (OM2) – تا 4 کیلومتر با سرعت داده 10 گیگابیت بر ثانیه.
• حالت چندگانه (OM3) – تا 300 متر با سرعت داده 40 گیگابیت بر ثانیه.
• حالت چندگانه (OM4) – تا 400 متر با سرعت داده 100 گیگابیت بر ثانیه.

بنابراین در حالی که حالت چندگانه به صدها متر یا چند کیلومتر محدود می شود، سینگل مود می تواند به راحتی در فواصل چند ده کیلومتری ارسال کند. این حالت سینگل مود را به تنها گزینه برای پیوندهای مخابراتی راه دور تبدیل می کند.

مقایسه هزینه کابل های سینگل مود و مالتی مود

هر دو کابل سینگل مود و مالتی مود یک راه مقرون به صرفه برای انتقال سیگنال های پهنای باند بالا از طریق فیبر نوری ارائه می کنند. با این حال، تفاوت هایی در مواد و هزینه های نصب دو نوع کابل وجود دارد:

هزینه سیستم

• هزینه مواد فیبر کابل سینگل مود بیشتر از مالتی مود است. پردازش اضافی مورد نیاز برای تولید هسته کوچکتر 9 میکرونی و حالت انتشار تک، فیبر سینگل مود را بر اساس هر متر گرانتر می کند.
• فرستنده های سینگل مود با استفاده از لیزر نیز بسیار گرانتر از منابع LED مورد استفاده برای مالتی مود هستند. درایورهای الکترونیکی لیزرهای سینگل مود نیز هزینه بیشتری دارند.
• از سوی دیگر، گیرنده‌ها و تقویت‌کننده‌های سینگل مود می‌توانند ارزان‌تر باشند، زیرا فقط باید در یک حالت کار کنند. گیرنده های مالتی مود برای مدیریت حالت های چندگانه به اجزای اضافی نیاز دارند.

به طور کلی، یک سیستم فیبر نوری سینگل مود بیش از یک سیستم مالتی مود قابل مقایسه برای پیوندهای فاصله کوتاه هزینه خواهد داشت. با این حال، برای لینک های طولانی مدت، هزینه تقویت کننده ها و تکرار کننده های مورد نیاز برای تقویت سیگنال های مالتی مود به طور قابل توجهی هزینه سیستم را افزایش می دهد.

تفاوت بین کابل فیبر نوری سینگل مود و مالتی مود

هزینه نصب

نصب کابل سینگل مود نسبت به مالتی مود هزینه کار بالاتری دارد. این ناشی از:

• هسته کوچک سینگل مود 9 میکرونی که به تجهیزات اتصال گرانتر و مهارت بیشتری برای ترکیب شدن نیاز دارد. هر گونه ناهماهنگی می تواند باعث تلفات بزرگ سیگنال شود.
• الزامات تست نیز برای پیوندهای سینگل مود سختگیرانه تر است و زمان و هزینه را اضافه می کند.
• هزینه بالاتر فرستنده ها و گیرنده های سینگل مود نیز بر هزینه های نصب می افزاید.

برای پیوندهای داده‌کام کوتاه در ساختمان‌ها، نصب مالتی مود معمولاً بسیار ارزان‌تر است. کابل ارزان‌تر، اتصال ساده‌تر و تست دقیق‌تر، هزینه‌های نیروی کار را پایین‌تر نگه می‌دارد.

اما برای لینک های مخابراتی طولانی مدت، هزینه اضافی تکرار کننده ها و تقویت کننده های مورد نیاز برای مالتی مود به طور قابل توجهی هزینه های نصب را افزایش می دهد.

بررسی عملکرد کابل های سینگل مود و مالتی مود

تفاوت اصلی بین کابل های فیبر نوری تک حالته و چند حالته در تعداد حالت های نوری است که می توانند منتشر کنند:

فیبرهای تک حالته به صورت یک مسیر واحد برای عبور نور ارائه می‌شوند و با اندازه هسته کوچک تقریباً 8.3 میکرومتر مشخص می‌شوند. از سوی دیگر، فیبرهای چند حالته دارای مسیرها یا حالت‌های مختلفی هستند که نور می‌تواند از فیبر نوری عبور کند. این اندازه‌های هسته بزرگتر از 50 میکرومتر تا 62.5 میکرومتر متغیر هستند.

تک حالته
به یک حالت نور اجازه می دهد تا در یک زمان پخش شود. پرتوهای نور از یک مسیر منفرد عبور می کنند. فیبرهای تک حالته دارای اندازه هسته کوچکی در حدود 8.3 میکرومتر هستند.

• بازتاب سنج دامنه زمانی نوری (OTDR) – برای بررسی سطح تضعیف بر حسب دسی بل در طول کابل سینگل مود استفاده می شود. به شناسایی هر گونه نقص، شکست یا اتصال ضعیف کمک می کند.
• تست CD/PMD – تست پراکندگی رنگی (CD) و پراکندگی حالت قطبش (PMD) عملکرد فیبر سینگل مود را با نرخ بیت بسیار بالا (40 گیگابیت بر ثانیه) بررسی می کند. اطمینان حاصل می کند که پراکندگی در محدوده است.
• تست پهنای باند – پهنای باند عملیاتی را اندازه گیری می کند تا اطمینان حاصل شود که با مشخصات پهنای باند مورد انتظار مطابقت دارد.

چند حالته
به چندین حالت نور اجازه انتشار همزمان می دهد. نور می تواند از طریق مسیرها یا حالت های مختلف در فیبر عبور کند. فیبرهای چند حالته دارای اندازه هسته بزرگتر هستند که از 50 میکرومتر تا 62.5 میکرومتر متغیر است.

• تست OTDR – تضعیف را از طریق پیوند مالتی مود برای یافتن هر گونه خطا بررسی می کند.
• تست پهنای باند – پهنای باند عملیاتی پیوند مالتی مود را برای طول های مختلف کابل اندازه گیری می کند. اطمینان حاصل می کند که پهنای باند در محدوده مشخصات است.
• آزمایش طول – تأیید می کند که کابل مالتی مود در محدوده حداکثر طول برای سرعت مورد استفاده قرار دارد.

تفاوت بین کابل های تک حالته و چند حالته بر پهنای باند، فاصله انتقال سیگنال و پایداری سیگنال تأثیر می گذارد. فیبر تک حالته برای مسافت های طولانی تر محبوب تر است، در حالی که چند حالت برای لینک های کوتاه تر ترجیح داده می شود.

آزمایش صحیح تاسیسات کابل فیبر نوری نصب شده اجازه می دهد تا هر گونه مشکلی زودتر قبل از فعال شدن شبکه شناسایی شود. این کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که پیوندهای سینگل مود و مالتی مود به طور قابل اعتماد مطابق با الزامات طراحی عمل می کنند.

بین فیبر نوری سینگل مود و مالتی مود انتخاب کنید

انتخاب بین سینگل مود و مالتی مود بستگی به کاربرد و عواملی مانند فاصله، پهنای باند مورد نیاز و هزینه دارد.

زمان استفاده از سینگل مود:

• برای پیوندهای مخابراتی از راه دور بیش از چندین کیلومتر. فقط سینگل مود می تواند در چنین فواصلی ارسال کند.
• زمانی که به ظرفیت پهنای باند بسیار بالا نیاز است – ترابیت در ثانیه.
• برای تلویزیون کابلی، تلفن و شبکه های ترانک با ظرفیت بالا.
• جایی که بالاترین قابلیت اطمینان حیاتی است – سینگل مود میرایی کمتری دارد.

زمان استفاده از حالت چندگانه:

• برای پیوندهای داده کوتاه تر تا حدود 300 متر. هزینه بالای سینگل مود برای وصله های کوتاه قابل توجیه نیست.
• جایی که اتصال به تجهیزات کاربر نهایی دارای رابط های مالتی مود است.
• برای برنامه های کاربردی با پهنای باند کمتر – تا 40 گیگابیت در ثانیه.
• در داخل ساختمان ها برای پیوندهای دیتاکام بین طبقات یا اتاق های تجهیزات.

بنابراین به طور خلاصه:

• سینگل مود برای فواصل طولانی، شبکه های ستون فقرات با پهنای باند بسیار بالا.
• حالت چندگانه برای پیوندهای کوتاه داده با سرعت بالا در داخل ساختمان ها.

الزامات برنامه و شبکه باید تعیین کند که آیا از کابل فیبر سینگل مود یا مالتی مود استفاده شود.

نتیجه

کابل های فیبر نوری سینگل مود و مالتی مود قابلیت های مختلفی را برای انتقال اطلاعات با استفاده از نور از طریق فیبرهای نوری ارائه می دهند.

تفاوت های کلیدی شامل اندازه هسته کوچک سینگل مود است که از یک حالت انتشار پشتیبانی می کند در مقایسه با هسته بزرگتر مالتی مود با انتشار مالتی مود. سینگل مود می تواند در فواصل بسیار طولانی تری ارسال کند – ده ها کیلومتر در مقایسه با صدها متر برای مالتی مود.

سینگل مود به منابع لیزری گران قیمت نیاز دارد اما ظرفیت پهنای باند زیادی را در فواصل دور ارائه می دهد. حالت چندگانه از منابع LED ارزان‌تری استفاده می‌کند اما برد محدودی دارد.

درک معاوضه بین سینگل مود و مالتی مود، امکان انتخاب مناسب ترین نوع فیبر را برای یک کاربرد خاص، با در نظر گرفتن فاصله، نیازهای پهنای باند و محدودیت های هزینه، فراهم می کند. نصب و آزمایش مناسب تضمین می کند که پیوند فیبر الزامات عملکرد طراحی را برآورده می کند.

با وجود فیبر سینگل مود و مالتی مود که اکنون قادر به پشتیبانی از پهنای باند ترابیت بر ثانیه با استفاده از تکنیک های مدولاسیون پیشرفته هستند، کابل کشی فیبر نوری به ایجاد شالوده با ظرفیت بالا برای شبکه های ارتباطی مدرن در آینده ادامه خواهد داد.

سوالات متداول

1. تفاوت اصلی فیبر نوری سینگل مود و مالتی مود چیست؟

– فیبرهای سینگل مود یک حالت نوری واحد را برای فواصل طولانی تر منتقل می کنند، در حالی که فیبرهای مالتی مود امکان چندین حالت را برای فواصل کوتاهتر می دهند.

2. چگونه می توانم کابل های سینگل مود و مالتی مود را به صورت بصری تشخیص دهم؟

– کابل های سینگل مود معمولاً زرد هستند، در حالی که کابل های مالتی مود با رنگ غلاف نارنجی خود مشخص می شوند.

3. کدام نوع فیبر نوری برای کاربردهای مسافت کوتاه مقرون به صرفه است؟

– فیبرهای مالتی مود عموماً برای شبکه های ارتباطی با فاصله کوتاه تر مقرون به صرفه تر هستند.

4. چه عواملی بر هزینه نصب کابل های فیبر نوری تأثیر می گذارد؟

– الزامات دقیق، نصب کابل های سینگل مود را گران تر می کند، در حالی که ماهیت بخشنده کابل های مالتی مود هزینه های مرتبط را کاهش می دهد.

5. در چه سناریوهایی انتخاب فیبر نوری سینگل مود ترجیح داده می شود؟

– فیبر نوری سینگل مود برای کاربردهای مسافت طولانی و پهنای باند بالا که در آن یکپارچگی سیگنال بسیار مهم است، ایده آل است.