So sánh cáp quang đơn mode và đa mode năm 2024
Sợi cáp quang là những dây nhỏ và dẻo truyền các ánh sáng nhìn thấy được và các tia hồng ngoại. Chúng có 3 lớp: lõi (core), áo (cladding) và vỏ bọc (coating). Để ánh sáng có thể phản xạ một cách hoàn toàn trong lõi thì chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của áo một chút. Vỏ bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm và ăn mòn, đồng thời chống xuyên âm với các sợi đi bên cạnh. Lõi và áo được làm bằng thuỷ tinh hay chất dẻo (Silica), chất dẻo, kim loại, fluor, sợi quang kết tinh).Thành phần lõi và vỏ có chiếc suất khác nhau. Chiết suất của những lớp này như thế này sẽ quyết định tính chất của sợi quang. Chúng được phân loại thành các loại sợi quang đơn mode (Single Mode – SM) và đa mode (Multimode -MM) tương ứng với số lượng mode của ánh sáng truyền qua sợi quang. Mode sóng là một trạng thái truyền ổn định của sóng ánh sáng (cũng có thể hiểu một mode là một tia). Show
Sợi quang đơn mode hay sợi quang đa mode đều chỉ truyền một tín hiệu (là dữ liệu mà ta cần truyền). Muốn truyền nhiều dữ liệu từ các kênh khác nhau, ta phải dùng đến công nghệ WDM (truyền nhiều bước sóng trên cùng một sợi quang). Sợi đa mode có thể truyền cùng lúc nhiếu ánh sáng với góc anpha khác nhau, còn sợi đơn mode chỉ có thể truyền 1 ánh sáng với 1 bước sóng nhất định. Do sợi quang là vật liệu truyền thông tin dựa trên định luật phản xạ ánh sáng. Tia sáng khi đi từ môi trường có chiết suất cao qua môi trường chiết suất thấp thì không đi thằng (hay còn gọi là tán xạ) mà sẽ phản xạ lại. Do đó, khi ánh sáng mang thông tin, sẽ được truyền đi mà không bị suy hao gì cả (vì nó cứ chạy lòng vòng trong đó, phản xạ bên này, rồi phản xạ bên kia. Sợi quang đơn mode thì lõi có chiết suất là một hằng số và chiết suất của vỏ cũng là 1 hằng số. Khi đó ánh sáng sẽ truyền đi theo đường ziczac trong sợi quang (độ lệnh pha của tín hiệu khi đó sẽ đáng kể). Sợi đa mode là công nghệ tiên tiến hơn, chiết suất từ lõi ra đến vỏ sẽ giảm từ từ (nhưng vẫn đảm bảo một tỉ số chiết suất để ánh sáng chỉ phản xạ chứ không tán xạ), khi đó thì ánh sáng sẽ đi theo đường cong, độ lệnh pha sẽ ít hơn nhiều so với hình ziczac của loại đơn mode. Đa mode còn chia làm 2 loại, đó là step mode và grade mode. Step mode thì chiết suất từ lõi đến vỏ giàm dần, nhưng theo từng nấc, còn grade mode thì giàm liên tục và dĩ nhiên là grade mode sẽ tốt hơn step mode. Dĩ nhiên là việc dùng đa mode thì còn phụ thuộc nhiều yếu tố nữa như là giá thành, các thiết bị đầu cuối (ghép kênh quang). Sợi SM chỉ truyền được một mode sóng do đường kính lõi rất nhỏ (khoảng 10 micromet). Do chỉ truyền một mode sóng nên SM không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng tán sắc và thực tế SM thường được sử dụng hơn so với MM. Sợi MM có đường kính lõi lớn hơn SM (khoảng 6-8 lần), có thể truyền được nhiều mode sóng trong lõi.Thông số vật lý của hai loại cáp quang SINGLEMODE Và MULTIMODE
Hiện nay, cáp quang single mode chỉ dùng cho đường trục, ngoài việc giá thành ra, công nghệ của cáp single mode rất khắc khe, và rất khó trong việc thi công cũng như sử dụng. Lý do chính là do lớp lõi của cáp single mode rát nhỏ (khoang 27 Micromet) còn của multi mode thi lớn hơn rất nhiều (khoảng 130 Micromet). Ngoài ra, do kết cấu lõi single mode cho ánh sáng đi theo đường thẳng, mà giá thành chế tạo, cũng như độ chính xác trong thi công, thiết bị công nghệ cao… làm cho cáp SM khó thực hiện trong các công trình dân sự.Về Coating thì tùy thuộc vào dặc tính cần bảo vệ mà người ta làm lớp này, tuy nhiên thông thường đối với cáp out door thì nó là 250, với cáp indoor thì nó là 900, điều này không phụ thuộc vào cáp SM hay MM. Về sử dụng thì tùy thuộc vào công suất phát, độ nhạy thu, khoảng cách truyền dẫn, tốc độ yêu cầu và giá thành mà người ta quyết định dùng SM hoặc MM. Minh họa hình đường đi của ánh sáng truyền trong lõi (mà nguyên nhân là do kết cấu của lõi Single Mode Multi Mode: Để hiểu rõ hơn các sản phẩm về viễn thông đến với Bảo Châu để chiêm nghiệm giá trị chất lượng sản phẩm Mặc dù các loại cáp sợi quang đơn mode (SMF) và sợi quang đa chế độ (MMF) được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đa dạng, sự khác biệt giữa sợi quang đơn mode và sợi quang đa chế độ vẫn còn gây nhầm lẫn. Bài viết này sẽ tập trung vào cấu tạo cơ bản, khoảng cách sợi quang, giá thành, màu sắc sợi quang,… để so sánh chuyên sâu giữa các loại sợi quang đơn mode và đa mode. Tổng quan về cáp quang đơn mode và cáp quang đa modeCáp quang đơn mode có nghĩa là sợi quang cho phép truyền đi theo một loại bước sóng ánh sáng tại một thời điểm. Trong khi cáp quang đa mode có nghĩa là sợi quang có thể truyền theo nhiều bước sóng. Sự khác biệt giữa sợi quang đơn mode và đa mode chủ yếu nằm ở đường kính lõi sợi quang, bước sóng và nguồn sáng, băng thông, vỏ bọc màu, khoảng cách và chi phí. Đường kính lõi sợi quangĐường kính lõi sợi đơn mode nhỏ hơn nhiều so với sợi đa mode. Đường kính lõi điển hình của nó là 9µm ngay cả khi có sẵn những lõi khác. Và đường kính lõi sợi đa mode là 50µm và 62,5µm, cho phép nó có khả năng “thu thập ánh sáng” cao hơn và đơn giản hóa các kết nối. Đường kính vỏ bọc của sợi quang đơn mode và đa mode là 125µm. Độ suy hao của sợi đa mode cao hơn sợi SM vì đường kính lõi lớn hơn. Lõi sợi quang của cáp quang đơn mode rất nhỏ, do đó ánh sáng đi qua các sợi cáp quang này không bị phản xạ quá nhiều lần, điều này giữ cho sự suy giảm ở mức tối thiểu. Cáp quang singlemode 9/125 Cáp quang Multimode 50/125 OM3 Suy hao ở 1310nm 0,36 dB / km Suy hao ở bước sóng 850 nm 3,0 dB / km Suy hao ở 1550nm 0,22 dB / km Suy hao ở bước sóng 1300 nm 1,0 dB / km Bước sóng & Nguồn sángDo kích thước lõi lớn của sợi quang đa mode, một số nguồn sáng giá rẻ như đèn LED (điốt phát quang) và VCSEL (laze phát quang bề mặt khoang dọc) hoạt động ở bước sóng 850nm và 1300nm được sử dụng trong cáp quang đa mode. Trong khi sợi quang đơn mode thường sử dụng tia laser hoặc điốt laser để tạo ra ánh sáng chiếu vào cáp. Và bước sóng sợi quang đơn mode thường được sử dụng là 1310nm và 1550nm. Băng thôngBăng thông sợi quang đa mode bị giới hạn bởi chế độ ánh sáng của nó và băng thông tối đa hiện tại là 28000MHz * km của sợi OM5. Trong khi băng thông cáp quang đơn mode là không giới hạn về mặt lý thuyết vì nó chỉ cho phép một chế độ ánh sáng đi qua tại một thời điểm. Vỏ bọc màuTheo định nghĩa tiêu chuẩn TIA-598C, đối với các ứng dụng phi quân sự, cáp đơn mode được phủ một lớp vỏ bên ngoài màu vàng và sợi đa mode được phủ một lớp áo màu cam hoặc nước. Tìm hiểu thêm thông tin chi tiết về Mã màu cáp quang tại đây. Khoảng cách giữa cáp MMF so với cáp SMFĐược biết, sợi quang đơn mode thích hợp cho các ứng dụng đường dài, trong khi sợi quang đa mode được thiết kế để chạy đường ngắn. Sau đó, khi nói đến khoảng cách sợi quang đơn mode và đa mode, sự khác biệt có thể định lượng được là gì? Loại cáp quang Khoảng cách cáp quang Fast Ethernet 100BA SE-FX 1Gb Ethernet 1000BASE-SX 1Gb Ethernet 1000BA SE-LX 10Gb cơ sở SE-SR 25Gb cơ sở SR-S Cơ sở 40Gb SR4 100Gb cơ sở SR10 Sợi đơn mode OS2 200m 5.000m 5.000m 10km / / / Sợi quang đa mode OM1 200m 275m 550m (yêu cầu cáp vá điều hòa chế độ) / / / / OM2 200m 550m / / / / OM3 200m 550m 300m 70m 100m 100m OM4 200m 550m 400m 100m 150m 150m OM5 200m 550m 300m 100m 400m 400m Từ biểu đồ, chúng ta có thể thấy rằng khoảng cách sợi quang đơn mode dài hơn nhiều so với cáp quang đa mode ở tốc độ dữ liệu từ 1G đến 10G, nhưng sợi quang đa mode OM3 / OM4 / OM5 hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn. Bởi vì sợi quang đa chế độ có kích thước lõi lớn và hỗ trợ nhiều hơn một chế độ ánh sáng, khoảng cách sợi quang của nó bị giới hạn bởi sự phân tán theo phương thức là hiện tượng phổ biến trong sợi quang chỉ số bước đa chế độ. Trong khi sợi quang đơn mode thì không. Đó là sự khác biệt cơ bản giữa chúng. Ngoài ra, sợi quang đơn mode OS2 có thể hỗ trợ khoảng cách xa hơn trong các liên kết 40G và 100G, không được liệt kê trong bảng. Chi phí lắp đặt cáp quangChi phí cáp quang đơn mode so với đa mode” là một chủ đề nóng trên một số diễn đàn. Nhiều người đã bày tỏ ý kiến của riêng họ. Quan điểm của họ chủ yếu tập trung vào chi phí thu phát quang, chi phí hệ thống và chi phí lắp đặt. Chi phí thu phát quang So với bộ thu phát đơn mode, giá của bộ thu phát đa chế độ thấp hơn gần hai hoặc ba lần. Chi phí hệ thống Để sử dụng các thuộc tính cơ bản của sợi đơn mode, thường hướng tới các ứng dụng khoảng cách xa hơn, yêu cầu các bộ thu phát có laser hoạt động ở bước sóng dài hơn với kích thước điểm nhỏ hơn và chiều rộng phổ hẹp hơn. Những đặc điểm thu phát này kết hợp với nhu cầu căn chỉnh chính xác cao hơn và dung sai đầu nối chặt hơn với đường kính lõi nhỏ hơn dẫn đến chi phí thu phát cao hơn đáng kể và chi phí kết nối tổng thể cao hơn đối với kết nối sợi đơn mode. Các phương pháp chế tạo cho bộ thu phát dựa trên VCSEL được tối ưu hóa để sử dụng với sợi đa mode, dễ dàng sản xuất thành các thiết bị mảng hơn và có giá thành thấp hơn so với các bộ thu phát đơn mode tương đương. Mặc dù sử dụng nhiều làn cáp quang và mảng đa thu phát, vẫn tiết kiệm chi phí đáng kể so với công nghệ chế độ đơn sử dụng hoạt động đơn hoặc đa kênh qua kết nối song công đơn giản. Hệ thống cáp quang đa chế độ cung cấp chi phí hệ thống thấp nhất và đường dẫn nâng cấp lên 100G cho các ứng dụng cơ sở dựa trên tiêu chuẩn sử dụng kết nối cáp quang song song. Chi phí lắp đặt Sợi quang đơn mode thường có giá thấp hơn sợi quang đa mode. Khi xây dựng một mạng cáp quang 1G mà bạn muốn cuối cùng có thể chuyển đến 10G hoặc nhanh hơn, việc tiết kiệm chi phí cáp quang cho chế độ đơn sẽ tiết kiệm khoảng một nửa giá. Trong khi sợi OM3 hoặc OM4 đa chế độ tăng 35% chi phí cho các mô-đun SFP. Quang học đơn mode đắt hơn, nhưng chi phí nhân công để thay thế multimode cao hơn đáng kể, đặc biệt là nếu theo sau OM1, OM2, OM3, OM4. Nếu bạn sẵn sàng xem các SFP kênh cũ đã qua sử dụng, giá của 1G chế độ đơn sẽ giảm xuống mức sàn. Nếu bạn có ngân sách và cần kết nối ngắn 10G, tính kinh tế ở lần kiểm tra cuối cùng vẫn hỗ trợ đa chế độ. Mặc dù vậy, hãy theo dõi những yếu tố kinh tế đó, vì lịch sử cho thấy rằng giá ưu đãi cho một chế độ sẽ giảm xuống. Câu hỏi thường gặp về cáp quang singlemode và cáp quang MultimodeQ: Loại sợi quang đơn mode hay multimode nào tốt hơn? A: Như đã đề cập ở trên, cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode có những ưu nhược điểm riêng về giá thành và ứng dụng. Không có gì gọi là sợi quang đơn mode tốt hơn sợi quang đa mode. Chỉ cần chọn một cái phù hợp nhất cho các ứng dụng của bạn là ok. Q: Tôi có thể kết hợp chế độ đơn và loại sợi đa chế độ không? A: Câu trả lời cho câu hỏi này là “không”. Sợi đa mode và sợi đơn mode có kích thước lõi khác nhau, và số lượng chế độ ánh sáng mà chúng truyền cũng khác nhau. Nếu bạn trộn hai sợi hoặc kết nối chúng trực tiếp với nhau, bạn sẽ mất một lượng lớn suy hao quang học, dẫn đến liên kết bị rung hoặc đứt. Hãy nhớ rằng không bao giờ kết hợp các loại cáp khác nhau một cách ngẫu nhiên. Hỏi: Tôi có thể sử dụng bộ thu phát đa chế độ trên cáp quang đơn mode không? A: Nói chung, câu trả lời là “không”. Suy hao quang lớn sẽ xảy ra nếu bộ thu phát đa mode được kết nối với sợi quang đơn mode. Tuy nhiên, điều ngược lại sẽ hiệu quả. Ví dụ, 1000BASE-LX đơn chế độ SFP có thể hoạt động trên cáp quang đa chế độ bằng cách sử dụng cáp quang điều hòa chế độ. Đôi khi, bộ chuyển đổi phương tiện sợi quang cũng có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề như vậy giữa bộ thu phát chế độ đơn và bộ thu phát đa chế độ. Q: Chế độ đơn và loại cáp quang đa chế độ: tôi nên chọn loại nào? A: Khi đưa ra quyết định giữa cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode, yếu tố đầu tiên cần xem xét là khoảng cách cáp quang mà bạn thực sự cần. Ví dụ, trong một trung tâm dữ liệu, cáp quang đa mode là đủ cho khoảng cách 300-400 mét. Trong khi trong các ứng dụng yêu cầu khoảng cách lên đến vài nghìn mét, cáp quang đơn mode là sự lựa chọn tốt nhất. Và trong các ứng dụng có thể sử dụng cáp quang đơn mode và đa mode, các yếu tố khác như chi phí và yêu cầu nâng cấp trong tương lai cần được xem xét để bạn lựa chọn. Tổng kết lạiTừ sự so sánh cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode, có thể kết luận rằng hệ thống cáp quang đơn mode phù hợp cho các ứng dụng truyền dữ liệu tầm xa và được triển khai rộng rãi trong các hệ thống mạng WAN, MAN và PON. Hệ thống cáp quang đa mode có phạm vi tiếp cận ngắn hơn và được triển khai rộng rãi trong các doanh nghiệp, trung tâm dữ liệu và mạng LAN. Bất kể bạn chọn loại nào, trên cơ sở tổng chi phí cáp quang, việc chọn loại phù hợp nhất với nhu cầu mạng của bạn là một nhiệm vụ quan trọng đối với mọi nhà thiết kế mạng. |
