Trong quá trình phát triển cơ sở hạ tầng mạng hiện đại, cáp quang đóng một vai trò quan trọng. Trong số các loại cáp quang khác nhau, sợi quang đơn mode (SMF) và sợi quang đa mode (MMF) là hai lựa chọn được sử dụng phổ biến nhất, mỗi loại phục vụ các mục đích riêng biệt trong các ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, nhiều kỹ sư mạng và chuyên gia CNTT vẫn thấy sự khác biệt giữa các loại sợi quang này gây nhầm lẫn. Bài viết này xem xét các đặc điểm cấu trúc, khoảng cách truyền dẫn, các cân nhắc về chi phí và mã màu của chúng để giúp các chuyên gia lựa chọn giải pháp phù hợp nhất cho nhu cầu kết nối mạng của họ.
Về cơ bản, sợi quang đơn mode chỉ cho phép một chế độ ánh sáng truyền qua cáp, trong khi sợi quang đa mode hỗ trợ nhiều chế độ ánh sáng đồng thời. Sự khác biệt cơ bản này tạo ra những thay đổi đáng kể về đường kính lõi, yêu cầu về bước sóng, dung lượng băng thông, màu vỏ, khoảng cách truyền và cấu trúc chi phí tổng thể.
Sợi quang đơn mode có đường kính lõi nhỏ hơn đáng kể so với sợi quang đa mode. Lõi SMF điển hình có kích thước khoảng 9 micromet (µm), mặc dù có các thông số kỹ thuật khác. Ngược lại, lõi sợi quang đa mode thường có kích thước 50µm hoặc 62,5µm. Đường kính lõi lớn hơn giúp tăng cường khả năng thu ánh sáng của sợi quang đa mode, đơn giản hóa quy trình kết nối. Cả hai loại sợi quang đều duy trì đường kính lớp phủ tiêu chuẩn là 125µm.
Đường kính lõi lớn hơn dẫn đến tỷ lệ suy hao cao hơn đối với sợi quang đa mode. Lõi hẹp của sợi quang đơn mode giảm thiểu sự phản xạ ánh sáng trong quá trình truyền, giảm đáng kể sự suy giảm tín hiệu. Các giá trị suy hao so sánh chứng minh sự khác biệt này:
Lõi lớn hơn của sợi quang đa mode chứa các nguồn sáng tiết kiệm chi phí như đèn LED (điốt phát quang) và VCSEL (laser phát xạ bề mặt khoang dọc), thường hoạt động ở bước sóng 850nm và 1300nm. Sợi quang đơn mode yêu cầu các nguồn laser hoặc điốt laser, thường hoạt động ở bước sóng 1310nm và 1550nm.
Sợi quang OM5 hiện tại đạt dung lượng băng thông tối đa là 28.000MHz*km, bị giới hạn bởi nhiều chế độ ánh sáng của nó. Sợi quang đơn mode về mặt lý thuyết cung cấp tiềm năng băng thông không giới hạn vì nó chỉ truyền một chế độ ánh sáng.
Theo tiêu chuẩn TIA-598C cho các ứng dụng không quân sự, cáp đơn mode thường có vỏ màu vàng trong khi cáp đa mode sử dụng vỏ màu cam hoặc xanh ngọc. Tiêu chuẩn hóa màu này tạo điều kiện nhận dạng nhanh chóng trong quá trình cài đặt và bảo trì.
Bảng sau so sánh khoảng cách truyền trên các tốc độ Ethernet khác nhau cho các loại sợi quang khác nhau:
| Loại sợi | Fast Ethernet 100BASE-FX | 1Gb Ethernet 1000BASE-SX | 1Gb Ethernet 1000BASE-LX | 10Gb Ethernet 10GBASE-SR | 25Gb Ethernet 25GBASE-SR-S | 40Gb Ethernet 40GBASE-SR4 | 100Gb Ethernet 100GBASE-SR10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Đơn mode OS2 | 5.000m | 5.000m | 10km | N/A | N/A | N/A | N/A |
| Đa mode OM1 | 2.000m | 275m | 550m (yêu cầu điều hòa chế độ) | N/A | N/A | N/A | N/A |
| Đa mode OM2 | 2.000m | 550m | N/A | N/A | N/A | N/A | N/A |
| Đa mode OM3 | 2.000m | 550m | 300m | 70m | 100m | 100m | N/A |
| Đa mode OM4 | 2.000m | 550m | 400m | 100m | 150m | 150m | N/A |
| Đa mode OM5 | N/A | 550m | 300m | 100m | 400m | 400m | N/A |
Chi phí bộ thu phát cho các giải pháp đa mode thường thấp hơn hai đến ba lần so với các giải pháp đơn mode tương đương. Sự khác biệt về giá tăng lên khi tốc độ truyền tăng lên, như được chứng minh trong so sánh sau về giá bộ thu phát mẫu:
| Tốc độ | Loại bộ thu phát | Giá | Chênh lệch giá |
|---|---|---|---|
| 1G | SFP đơn mode | $10,00 | $1,00 |
| 1G | SFP đa mode | $9,00 | |
| 10G | SFP+ đơn mode | $27,00 | $7,00 |
| 10G | SFP+ đa mode | $20,00 | |
| 25G | SFP28 đơn mode | $59,00 | $20,00 |
| 25G | SFP28 đa mode | $39,00 | |
| 40G | QSFP+ đơn mode | $309,00 | $270,00 |
| 40G | QSFP+ đa mode | $39,00 | |
| 100G | QSFP28 đơn mode | $499,00 | $400,00 |
| 100G | QSFP28 đa mode | $99,00 |
Không có loại sợi quang nào vượt trội hơn loại còn lại một cách phổ quát. Mỗi loại cung cấp những ưu điểm riêng biệt tùy thuộc vào các yêu cầu ứng dụng cụ thể và các cân nhắc về chi phí.
Không nên trộn trực tiếp các loại sợi quang này do kích thước lõi và đặc tính truyền ánh sáng không tương thích, điều này sẽ gây ra tổn thất tín hiệu đáng kể và có khả năng làm hỏng liên kết.
Nói chung là không nên do tổn thất ánh sáng quá mức. Tuy nhiên, cấu hình ngược lại đôi khi hoạt động với cáp điều hòa chế độ hoặc bộ chuyển đổi phương tiện phù hợp.
Yêu cầu về khoảng cách truyền đóng vai trò là yếu tố quyết định chính. Sợi quang đa mode đủ cho hầu hết các ứng dụng trung tâm dữ liệu (300-400m), trong khi sợi quang đơn mode vượt trội trong các ứng dụng đường dài trải dài hàng km. Các lộ trình nâng cấp trong tương lai và tổng chi phí sở hữu cũng nên ảnh hưởng đến việc lựa chọn.
Các hệ thống sợi quang đơn mode chiếm ưu thế trong các ứng dụng đường dài như mạng nhà cung cấp dịch vụ, mạng đô thị và mạng quang thụ động. Các giải pháp đa mode vẫn phổ biến trong môi trường doanh nghiệp, trung tâm dữ liệu và mạng cục bộ, nơi khoảng cách ngắn hơn chiếm ưu thế. Các nhà thiết kế mạng phải đánh giá cẩn thận các yêu cầu kỹ thuật và các yếu tố kinh tế khi chọn giải pháp sợi quang tối ưu cho việc triển khai cụ thể của họ.
Trong quá trình phát triển cơ sở hạ tầng mạng hiện đại, cáp quang đóng một vai trò quan trọng. Trong số các loại cáp quang khác nhau, sợi quang đơn mode (SMF) và sợi quang đa mode (MMF) là hai lựa chọn được sử dụng phổ biến nhất, mỗi loại phục vụ các mục đích riêng biệt trong các ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, nhiều kỹ sư mạng và chuyên gia CNTT vẫn thấy sự khác biệt giữa các loại sợi quang này gây nhầm lẫn. Bài viết này xem xét các đặc điểm cấu trúc, khoảng cách truyền dẫn, các cân nhắc về chi phí và mã màu của chúng để giúp các chuyên gia lựa chọn giải pháp phù hợp nhất cho nhu cầu kết nối mạng của họ.
Về cơ bản, sợi quang đơn mode chỉ cho phép một chế độ ánh sáng truyền qua cáp, trong khi sợi quang đa mode hỗ trợ nhiều chế độ ánh sáng đồng thời. Sự khác biệt cơ bản này tạo ra những thay đổi đáng kể về đường kính lõi, yêu cầu về bước sóng, dung lượng băng thông, màu vỏ, khoảng cách truyền và cấu trúc chi phí tổng thể.
Sợi quang đơn mode có đường kính lõi nhỏ hơn đáng kể so với sợi quang đa mode. Lõi SMF điển hình có kích thước khoảng 9 micromet (µm), mặc dù có các thông số kỹ thuật khác. Ngược lại, lõi sợi quang đa mode thường có kích thước 50µm hoặc 62,5µm. Đường kính lõi lớn hơn giúp tăng cường khả năng thu ánh sáng của sợi quang đa mode, đơn giản hóa quy trình kết nối. Cả hai loại sợi quang đều duy trì đường kính lớp phủ tiêu chuẩn là 125µm.
Đường kính lõi lớn hơn dẫn đến tỷ lệ suy hao cao hơn đối với sợi quang đa mode. Lõi hẹp của sợi quang đơn mode giảm thiểu sự phản xạ ánh sáng trong quá trình truyền, giảm đáng kể sự suy giảm tín hiệu. Các giá trị suy hao so sánh chứng minh sự khác biệt này:
Lõi lớn hơn của sợi quang đa mode chứa các nguồn sáng tiết kiệm chi phí như đèn LED (điốt phát quang) và VCSEL (laser phát xạ bề mặt khoang dọc), thường hoạt động ở bước sóng 850nm và 1300nm. Sợi quang đơn mode yêu cầu các nguồn laser hoặc điốt laser, thường hoạt động ở bước sóng 1310nm và 1550nm.
Sợi quang OM5 hiện tại đạt dung lượng băng thông tối đa là 28.000MHz*km, bị giới hạn bởi nhiều chế độ ánh sáng của nó. Sợi quang đơn mode về mặt lý thuyết cung cấp tiềm năng băng thông không giới hạn vì nó chỉ truyền một chế độ ánh sáng.
Theo tiêu chuẩn TIA-598C cho các ứng dụng không quân sự, cáp đơn mode thường có vỏ màu vàng trong khi cáp đa mode sử dụng vỏ màu cam hoặc xanh ngọc. Tiêu chuẩn hóa màu này tạo điều kiện nhận dạng nhanh chóng trong quá trình cài đặt và bảo trì.
Bảng sau so sánh khoảng cách truyền trên các tốc độ Ethernet khác nhau cho các loại sợi quang khác nhau:
| Loại sợi | Fast Ethernet 100BASE-FX | 1Gb Ethernet 1000BASE-SX | 1Gb Ethernet 1000BASE-LX | 10Gb Ethernet 10GBASE-SR | 25Gb Ethernet 25GBASE-SR-S | 40Gb Ethernet 40GBASE-SR4 | 100Gb Ethernet 100GBASE-SR10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Đơn mode OS2 | 5.000m | 5.000m | 10km | N/A | N/A | N/A | N/A |
| Đa mode OM1 | 2.000m | 275m | 550m (yêu cầu điều hòa chế độ) | N/A | N/A | N/A | N/A |
| Đa mode OM2 | 2.000m | 550m | N/A | N/A | N/A | N/A | N/A |
| Đa mode OM3 | 2.000m | 550m | 300m | 70m | 100m | 100m | N/A |
| Đa mode OM4 | 2.000m | 550m | 400m | 100m | 150m | 150m | N/A |
| Đa mode OM5 | N/A | 550m | 300m | 100m | 400m | 400m | N/A |
Chi phí bộ thu phát cho các giải pháp đa mode thường thấp hơn hai đến ba lần so với các giải pháp đơn mode tương đương. Sự khác biệt về giá tăng lên khi tốc độ truyền tăng lên, như được chứng minh trong so sánh sau về giá bộ thu phát mẫu:
| Tốc độ | Loại bộ thu phát | Giá | Chênh lệch giá |
|---|---|---|---|
| 1G | SFP đơn mode | $10,00 | $1,00 |
| 1G | SFP đa mode | $9,00 | |
| 10G | SFP+ đơn mode | $27,00 | $7,00 |
| 10G | SFP+ đa mode | $20,00 | |
| 25G | SFP28 đơn mode | $59,00 | $20,00 |
| 25G | SFP28 đa mode | $39,00 | |
| 40G | QSFP+ đơn mode | $309,00 | $270,00 |
| 40G | QSFP+ đa mode | $39,00 | |
| 100G | QSFP28 đơn mode | $499,00 | $400,00 |
| 100G | QSFP28 đa mode | $99,00 |
Không có loại sợi quang nào vượt trội hơn loại còn lại một cách phổ quát. Mỗi loại cung cấp những ưu điểm riêng biệt tùy thuộc vào các yêu cầu ứng dụng cụ thể và các cân nhắc về chi phí.
Không nên trộn trực tiếp các loại sợi quang này do kích thước lõi và đặc tính truyền ánh sáng không tương thích, điều này sẽ gây ra tổn thất tín hiệu đáng kể và có khả năng làm hỏng liên kết.
Nói chung là không nên do tổn thất ánh sáng quá mức. Tuy nhiên, cấu hình ngược lại đôi khi hoạt động với cáp điều hòa chế độ hoặc bộ chuyển đổi phương tiện phù hợp.
Yêu cầu về khoảng cách truyền đóng vai trò là yếu tố quyết định chính. Sợi quang đa mode đủ cho hầu hết các ứng dụng trung tâm dữ liệu (300-400m), trong khi sợi quang đơn mode vượt trội trong các ứng dụng đường dài trải dài hàng km. Các lộ trình nâng cấp trong tương lai và tổng chi phí sở hữu cũng nên ảnh hưởng đến việc lựa chọn.
Các hệ thống sợi quang đơn mode chiếm ưu thế trong các ứng dụng đường dài như mạng nhà cung cấp dịch vụ, mạng đô thị và mạng quang thụ động. Các giải pháp đa mode vẫn phổ biến trong môi trường doanh nghiệp, trung tâm dữ liệu và mạng cục bộ, nơi khoảng cách ngắn hơn chiếm ưu thế. Các nhà thiết kế mạng phải đánh giá cẩn thận các yêu cầu kỹ thuật và các yếu tố kinh tế khi chọn giải pháp sợi quang tối ưu cho việc triển khai cụ thể của họ.
