Einmodische und Multimodische Glasfaser-Schlüsselunterschiede für Netzwerke

In der modernen Entwicklung der Netzwerkinfrastruktur spielen Glasfaserkabel eine entscheidende Rolle. Unter den verschiedenen verfügbaren Typen sind Singlemode-Fasern (SMF) und Multimode-Fasern (MMF) die beiden am häufigsten verwendeten Optionen, die jeweils unterschiedliche Zwecke in verschiedenen Anwendungen erfüllen. Viele Netzwerktechniker und IT-Experten finden die Unterschiede zwischen diesen Fasertypen jedoch immer noch verwirrend. Dieser Artikel untersucht ihre strukturellen Eigenschaften, Übertragungsentfernungen, Kostenüberlegungen und Farbcodierung, um Fachleuten bei der Auswahl der am besten geeigneten Lösung für ihre Netzwerkanforderungen zu helfen.

Grundsätzlich lässt die Singlemode-Faser nur einen Lichtmodus durch das Kabel zu, während die Multimode-Faser mehrere gleichzeitige Lichtmodi unterstützt. Diese grundlegende Unterscheidung führt zu erheblichen Unterschieden in Kerndurchmesser, Wellenlängenanforderungen, Bandbreitenkapazität, Mantel-Farbgebung, Übertragungsentfernung und Gesamtstruktur der Kosten.

Singlemode-Fasern weisen im Vergleich zu ihrem Multimode-Pendant einen deutlich kleineren Kerndurchmesser auf. Typische SMF-Kerne messen etwa 9 Mikrometer (µm), obwohl es auch andere Spezifikationen gibt. Im Gegensatz dazu messen Multimode-Faserkern in der Regel entweder 50µm oder 62,5µm. Der größere Kerndurchmesser erhöht die Lichtsammeleigenschaft der Multimode-Faser und vereinfacht die Verbindungsprozesse. Beide Fasertypen behalten einen Standard-Manteldurchmesser von 125µm bei.

Der größere Kerndurchmesser führt zu höheren Dämpfungsraten für Multimode-Fasern. Der schmale Kern der Singlemode-Faser minimiert die Lichtreflexion während der Übertragung und reduziert so die Signalverschlechterung erheblich. Vergleichende Dämpfungswerte zeigen diese Unterscheidung:

• 9/125 Singlemode-Faser:
  • 1310 nm Dämpfung: 0,36 dB/km
  • 1550 nm Dämpfung: 0,22 dB/km
• 50/125 OM3 Multimode-Faser:
  • 850 nm Dämpfung: 3,0 dB/km
  • 1300 nm Dämpfung: 1,0 dB/km

Der größere Kern der Multimode-Faser bietet Platz für kostengünstige Lichtquellen wie LEDs (Light-Emitting Diodes) und VCSELs (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers), die typischerweise bei Wellenlängen von 850 nm und 1300 nm arbeiten. Singlemode-Fasern erfordern Laser- oder Laserdiodenquellen, die üblicherweise bei Wellenlängen von 1310 nm und 1550 nm arbeiten.

Aktuelle OM5 Multimode-Fasern erreichen eine maximale Bandbreitenkapazität von 28.000 MHz*km, was durch ihre mehreren Lichtmodi eingeschränkt wird. Singlemode-Fasern bieten theoretisch unbegrenztes Bandbreitenpotenzial, da sie nur einen Lichtmodus übertragen.

Gemäß den TIA-598C-Standards für nicht-militärische Anwendungen weisen Singlemode-Kabel typischerweise gelbe Mäntel auf, während Multimode-Kabel orangefarbene oder aqua-farbene Mäntel verwenden. Diese Farbstandardisierung erleichtert die schnelle Identifizierung während der Installation und Wartung.

Die folgende Tabelle vergleicht die Übertragungsentfernungen bei verschiedenen Ethernet-Geschwindigkeiten für verschiedene Fasertypen:

Die Transceiver-Kosten für Multimode-Lösungen sind in der Regel zwei- bis dreimal niedriger als die von Singlemode-Äquivalenten. Die Preisdifferenz steigt mit zunehmenden Übertragungsgeschwindigkeiten, wie der folgende Vergleich der Beispielpreise für Transceiver zeigt:

Kein Fasertyp übertrifft den anderen universell. Jeder bietet je nach spezifischen Anwendungsanforderungen und Kostenüberlegungen unterschiedliche Vorteile.

Das direkte Mischen dieser Fasertypen wird aufgrund inkompatibler Kerngrößen und Lichtübertragungseigenschaften nicht empfohlen, was zu erheblichen Signalverlusten und potenziellen Linkausfällen führen würde.

Im Allgemeinen nicht ratsam, da dies zu übermäßigem Lichtverlust führt. Die umgekehrte Konfiguration funktioniert jedoch manchmal mit geeigneten Moduskonditionierungskabeln oder Medienkonvertern.

Die Anforderungen an die Übertragungsentfernung dienen als primärer Entscheidungsfaktor. Multimode-Fasern reichen für die meisten Rechenzentrumsanwendungen (300-400 m) aus, während Singlemode-Fasern in Langstreckenanwendungen über Kilometer hinweg hervorragend sind. Zukünftige Upgrade-Pfade und die Gesamtbetriebskosten sollten ebenfalls die Auswahl beeinflussen.

Singlemode-Fasersysteme dominieren Langstreckenanwendungen wie Betreibernetzwerke, Metropolitan Area Networks und passive optische Netzwerke. Multimode-Lösungen sind weiterhin in Unternehmensumgebungen, Rechenzentren und lokalen Netzwerken weit verbreitet, in denen kürzere Entfernungen vorherrschen. Netzwerkdesigner müssen die technischen Anforderungen und wirtschaftlichen Faktoren sorgfältig bewerten, wenn sie die optimale Faserlösung für ihre spezifische Implementierung auswählen.