تفاوت های کلیدی فیبر تک حالت در مقابل فیبر چند حالت برای شبکه ها

در توسعه زیرساخت‌های شبکه مدرن، کابل‌های فیبر نوری نقش مهمی ایفا می‌کنند. در میان انواع مختلف موجود، فیبر نوری تک‌ حالته (SMF) و فیبر نوری چند حالته (MMF) دو گزینه پرکاربرد هستند که هر کدام اهداف متمایزی را در برنامه‌های مختلف دنبال می‌کنند. با این حال، بسیاری از مهندسان شبکه و متخصصان فناوری اطلاعات هنوز هم تفاوت‌های بین این انواع فیبر را گیج‌کننده می‌دانند. این مقاله ویژگی‌های ساختاری، فواصل انتقال، ملاحظات هزینه و کدگذاری رنگی آن‌ها را بررسی می‌کند تا به متخصصان کمک کند مناسب‌ترین راه‌حل را برای نیازهای شبکه‌شان انتخاب کنند.

اساساً، فیبر تک‌ حالته فقط به یک حالت نور اجازه می‌دهد تا از طریق کابل منتشر شود، در حالی که فیبر چند حالته از چندین حالت نور همزمان پشتیبانی می‌کند. این تمایز اساسی، تغییرات قابل توجهی در قطر هسته، الزامات طول موج، ظرفیت پهنای باند، رنگ روکش، فاصله انتقال و ساختار هزینه کلی ایجاد می‌کند.

فیبر تک‌ حالته دارای قطر هسته به طور قابل توجهی کوچکتر در مقایسه با همتای چند حالته خود است. هسته‌های SMF معمولی تقریباً 9 میکرومتر (µm) اندازه‌گیری می‌شوند، اگرچه مشخصات دیگری نیز وجود دارد. در مقابل، هسته‌های فیبر چند حالته معمولاً 50µm یا 62.5µm اندازه‌گیری می‌شوند. قطر هسته بزرگتر، توانایی جمع‌آوری نور فیبر چند حالته را افزایش می‌دهد و فرآیندهای اتصال را ساده می‌کند. هر دو نوع فیبر قطر روکش استاندارد 125µm را حفظ می‌کنند.

قطر هسته بزرگتر منجر به نرخ تضعیف بالاتر برای فیبر چند حالته می‌شود. هسته باریک فیبر تک‌ حالته، بازتاب نور را در حین انتقال به حداقل می‌رساند و به طور قابل توجهی باعث کاهش سیگنال می‌شود. مقادیر تضعیف مقایسه‌ای این تمایز را نشان می‌دهند:

• فیبر تک‌ حالته 9/125:
  • تضعیف 1310 نانومتر: 0.36 دسی‌بل/کیلومتر
  • تضعیف 1550 نانومتر: 0.22 دسی‌بل/کیلومتر
• فیبر چند حالته OM3 50/125:
  • تضعیف 850 نانومتر: 3.0 دسی‌بل/کیلومتر
  • تضعیف 1300 نانومتر: 1.0 دسی‌بل/کیلومتر

هسته بزرگتر فیبر چند حالته، منابع نور مقرون‌به‌صرفه مانند LEDها (دیودهای ساطع‌کننده نور) و VCSELها (لیزرهای ساطع‌کننده سطح حفره عمودی) را در خود جای می‌دهد که معمولاً در طول موج‌های 850 نانومتر و 1300 نانومتر کار می‌کنند. فیبر تک‌ حالته به منابع لیزر یا دیود لیزر نیاز دارد که معمولاً در طول موج‌های 1310 نانومتر و 1550 نانومتر کار می‌کنند.

فیبر چند حالته OM5 فعلی به حداکثر ظرفیت پهنای باند 28000 مگاهرتز*کیلومتر می‌رسد که توسط حالت‌های نور متعدد آن محدود شده است. فیبر تک‌ حالته از نظر تئوری پتانسیل پهنای باند نامحدودی را ارائه می‌دهد زیرا فقط یک حالت نور را منتقل می‌کند.

با توجه به استانداردهای TIA-598C برای برنامه‌های غیرنظامی، کابل‌های تک‌ حالته معمولاً دارای روکش‌های زرد هستند در حالی که کابل‌های چند حالته از روکش‌های نارنجی یا آبی استفاده می‌کنند. این استانداردسازی رنگ، شناسایی سریع را در طول مراحل نصب و نگهداری تسهیل می‌کند.

جدول زیر فواصل انتقال را در سرعت‌های مختلف اترنت برای انواع مختلف فیبر مقایسه می‌کند:

هزینه‌های فرستنده و گیرنده برای راه‌حل‌های چند حالته معمولاً دو تا سه برابر کمتر از معادل‌های تک‌ حالته است. تفاوت قیمت با افزایش سرعت انتقال افزایش می‌یابد، همانطور که در مقایسه زیر از قیمت‌گذاری نمونه فرستنده و گیرنده نشان داده شده است:

هیچ نوع فیبری به طور جهانی از دیگری بهتر عمل نمی‌کند. هر کدام بسته به الزامات کاربردی خاص و ملاحظات هزینه، مزایای متمایزی را ارائه می‌دهند.

به دلیل اندازه‌های هسته ناسازگار و ویژگی‌های انتقال نور، ترکیب مستقیم این انواع فیبر توصیه نمی‌شود، که باعث از دست رفتن سیگنال قابل توجه و خرابی احتمالی پیوند می‌شود.

به طور کلی به دلیل از دست رفتن نور بیش از حد توصیه نمی‌شود. با این حال، پیکربندی معکوس گاهی اوقات با کابل‌های شرطی‌سازی حالت مناسب یا مبدل‌های رسانه کار می‌کند.

الزامات فاصله انتقال به عنوان عامل تصمیم‌گیری اصلی عمل می‌کند. فیبر چند حالته برای اکثر برنامه‌های مرکز داده (300-400 متر) کافی است، در حالی که فیبر تک‌ حالته در برنامه‌های مسافت طولانی که کیلومترها را در بر می‌گیرند، برتری دارد. مسیرهای ارتقاء آینده و کل هزینه مالکیت نیز باید بر انتخاب تأثیر بگذارد.

سیستم‌های فیبر تک‌ حالته بر برنامه‌های مسافت طولانی مانند شبکه‌های حامل، شبکه‌های منطقه کلان‌شهری و شبکه‌های نوری غیرفعال تسلط دارند. راه‌حل‌های چند حالته در محیط‌های سازمانی، مراکز داده و شبکه‌های محلی که فواصل کوتاه‌تری دارند، همچنان رایج هستند. طراحان شبکه باید هنگام انتخاب راه‌حل فیبر بهینه برای پیاده‌سازی خاص خود، الزامات فنی و عوامل اقتصادی را با دقت ارزیابی کنند.