Differenze chiave tra fibra monomode e fibra multimode per le reti

Nello sviluppo moderno dell'infrastruttura di rete, i cavi in fibra ottica svolgono un ruolo fondamentale. Tra i vari tipi disponibili, la fibra monomodale (SMF) e la fibra multimodale (MMF) sono le due opzioni più comunemente utilizzate, ciascuna con scopi distinti in diverse applicazioni. Tuttavia, molti ingegneri di rete e professionisti IT trovano ancora confuse le differenze tra questi tipi di fibra. Questo articolo esamina le loro caratteristiche strutturali, le distanze di trasmissione, le considerazioni sui costi e la codifica a colori per aiutare i professionisti a selezionare la soluzione più appropriata per le loro esigenze di rete.

Fondamentalmente, la fibra monomodale consente a una sola modalità di luce di propagarsi attraverso il cavo, mentre la fibra multimodale supporta più modalità di luce simultanee. Questa distinzione fondamentale crea variazioni significative nel diametro del core, nei requisiti di lunghezza d'onda, nella capacità di banda, nella colorazione della guaina, nella distanza di trasmissione e nella struttura dei costi complessivi.

La fibra monomodale presenta un diametro del core sostanzialmente più piccolo rispetto alla sua controparte multimodale. I core SMF tipici misurano circa 9 micrometri (µm), sebbene esistano altre specifiche. Al contrario, i core in fibra multimodale misurano generalmente 50µm o 62,5µm. Il diametro del core più grande migliora la capacità di raccolta della luce della fibra multimodale, semplificando i processi di connessione. Entrambi i tipi di fibra mantengono un diametro di rivestimento standard di 125µm.

Il diametro del core più grande si traduce in tassi di attenuazione più elevati per la fibra multimodale. Il core stretto della fibra monomodale riduce al minimo la riflessione della luce durante la trasmissione, riducendo significativamente il degrado del segnale. I valori di attenuazione comparativi dimostrano questa distinzione:

• Fibra monomodale 9/125:
  • Attenuazione a 1310 nm: 0,36 dB/km
  • Attenuazione a 1550 nm: 0,22 dB/km
• Fibra multimodale OM3 50/125:
  • Attenuazione a 850 nm: 3,0 dB/km
  • Attenuazione a 1300 nm: 1,0 dB/km

Il core più grande della fibra multimodale ospita sorgenti luminose economiche come LED (diodi a emissione luminosa) e VCSEL (laser a emissione superficiale a cavità verticale), che operano tipicamente a lunghezze d'onda di 850 nm e 1300 nm. La fibra monomodale richiede sorgenti laser o a diodi laser, che operano comunemente a lunghezze d'onda di 1310 nm e 1550 nm.

L'attuale fibra multimodale OM5 raggiunge una capacità di banda massima di 28.000 MHz*km, vincolata dalle sue molteplici modalità di luce. La fibra monomodale offre teoricamente un potenziale di banda illimitato in quanto trasmette una sola modalità di luce.

Seguendo gli standard TIA-598C per applicazioni non militari, i cavi monomodali presentano tipicamente guaine gialle, mentre i cavi multimodali utilizzano guaine arancioni o acquamarina. Questa standardizzazione dei colori facilita l'identificazione rapida durante le procedure di installazione e manutenzione.

La tabella seguente confronta le distanze di trasmissione su varie velocità Ethernet per diversi tipi di fibra:

I costi dei ricetrasmettitori per le soluzioni multimodali sono in genere da due a tre volte inferiori rispetto agli equivalenti monomodali. La differenza di prezzo aumenta con l'aumentare delle velocità di trasmissione, come dimostrato nel seguente confronto dei prezzi dei ricetrasmettitori di esempio:

Nessun tipo di fibra supera universalmente l'altro. Ognuno offre vantaggi distinti a seconda dei requisiti applicativi specifici e delle considerazioni sui costi.

La miscelazione diretta di questi tipi di fibra non è raccomandata a causa delle dimensioni del core e delle caratteristiche di trasmissione della luce incompatibili, che causerebbero una significativa perdita di segnale e un potenziale guasto del collegamento.

Generalmente non consigliabile a causa dell'eccessiva perdita di luce. Tuttavia, la configurazione inversa a volte funziona con cavi di condizionamento della modalità o convertitori di media appropriati.

I requisiti di distanza di trasmissione fungono da fattore decisionale primario. La fibra multimodale è sufficiente per la maggior parte delle applicazioni dei data center (300-400 m), mentre la fibra monomodale eccelle nelle applicazioni a lunga distanza che si estendono per chilometri. Anche i percorsi di aggiornamento futuri e il costo totale di proprietà dovrebbero influenzare la selezione.

I sistemi in fibra monomodale dominano le applicazioni a lunga distanza come le reti di operatori, le reti metropolitane e le reti ottiche passive. Le soluzioni multimodali rimangono prevalenti negli ambienti aziendali, nei data center e nelle reti locali dove prevalgono distanze più brevi. I progettisti di rete devono valutare attentamente i requisiti tecnici e i fattori economici quando selezionano la soluzione in fibra ottimale per la loro specifica implementazione.