تفاوت سینگل مد و مالتی مد – فیبر نوری

تفاوت سینگل مد و مالتی مد – فیبر نوری، اگرچه فیبر نوری سینگل مد (SMF) و مالتی مد (MMF) به طور گسترده ای در زیر ساخت های ارتباطی امروزی مورد استفاده قرار می گیرند ، اما هنوز ابهامات زیادی در مورد تفاوت های بین فیبر تک حالته ( سینگل مد ) و فیبر چند حالته ( مالتی مد ) وجود دارد که باعث سردرگمی در انتخاب شبکه مناسب برای مدیران و کاربران می گردد.  پیرامون این موضوع ، تلاش می نماییم در این مقاله به بررسی ساختار انواع فیبر های نوری ، فواصل پشتیبانی هر کدام ، هزینه هاینصب و راه اندازی آنها  ، تفاوت های رنگ بندی انواع فیبر ها و … بپردازیم تا دید مناسب تری از لحاظ تفاوت های بین فیبر نوری سینگل مود و فیبر مالتی مود برای عزیزان ایجاد گردد.

 

 

 

بررسی اجمالی تفاوت های فیبر نوری سینگل مد و مالتی مد

 

فیبر نوری Single mode ، تک حالته یا سینگل مد،  از نظر نامگذاری معنای عملکرد حرکتی نور را در خود دارا می باشد ، این فیبر امکان انتقال یک نوع از حالت نور را در طول مسیر خود فراهم می نماید ، در حالی که فیبر نوری مالتی مد multimode، مالتی مد امکان انتقال حالت های مختلفی از نور را ایجاد می نماید. تفاوت بین نوع حرکت تک حالته و چند حالته نور  عمدتا به دلیل تفاوت در  قطر هسته این فیبر ها  شکل می گردد ، که ویژگی های بیشتری را در انتقال شامل طول موج و منبع نور ، پهنای باند ، فواصل قابل پشتیبانی  و هزینه های راه اندازی و.. را نیز تحت تاثیر قرار می دهد.

 

بزرگی هسته ( قطر هسته ) فیبر های نوری سینگل مود و مالتی مود

فیبر نوری سینگل مد Single mode fiber دارای قطر هسته به مراتب  کوچک تری نسبت به فیبر نوری مالتی مد multimode می باشد. به طور معمول قطر فیبر نوری سینگل مد ۹µm بیان می شود، گرچه با توجه به مدل های مختلف فیبر های نوری سینگل مود این قطر بین ۷٫۶µm تا ۱۰٫۵µm (میکرو متر یا میکرون) متغیر است،  فیبر نوری مالتی نیز دارای دو سایز از لحاظ قطر می باشند که معمولا ۵۰µm و ۶۲٫۵µm در نظر گرفته می شوند ، همین قطر بزرگتر در فیبر های نوری مالتی مود امکان عبور حالت های بیشتر نور را فراهم می سازد.

کلد Cladding یا روکش هسته که در واقع هسته فیبر را احاطه نموده است و نقش کلیدی در انکسار نور و ایجاد شکست جهت حرکت صحیح نور (ضریب شکست حاصل تفاوت حرکت نور در هسته و کلد یا فرایند به دام انداختن نور در فیبر ) در فیبر ایجاد می نماید، در هر دو نوع مالتی مد و سینگل مد دارای قطر یکسان بوده و برابر با  ۱۲۵µm میکرومتر یا میکرون می باشد.

اطلاعات بیشتر پیرامون طراحی ساختار فیبر نوری

 

میزان افت فیبر نوری

میزان افت نوری با توجه به قطر هسته بزرگتر در فیبر های نوری مالتی مد بسیار بالاتر از فیبر نوری سینگل مد می باشد. قطر هسته فیبر نوری سینگل مد بسیار نازک تر  است و همین امر سبب عبور  نور با حداقل انعکاس در مسیر و در نتیجه ایجاد مودال یا حالت حرکتی تک حالته می شود، و افت حداقل ای نور را نیز به همراه دارد. یکی از نیاز های عملکرد مناسب شبکه های نوری محاسبات دقیق پارامتر افت نوری. یا حالتی که نور از دست می رود می باشد، میزان افت مودال یا حالت حرکتی نور در فیبر های نوری سینگل مود و مالتی مود متفاوت است و نباید از مقدار مجاز آن بیشتر باشد چرا که سبب عملکرد نامناسب لینک و ایجاد خطا در انتقال دیتا می گردد. افت حالتی نور بر اساس طول موج در فیبر های نوری مالتی مود و سینگل مود تعریف می شود و با واحد دسی بل با توجه به لگاریتمی بودن آن اندازه گیری می شود.

۹/۱۲۵ Single Mode Fiber Simplex		۵۰/۱۲۵ OM3 Multimode Fiber
Attenuation at 1310nm	۰٫۳۶ dB/km	Attenuation at 850 nm	۳٫۰ dB/km
Attenuation at 1550nm	۰٫۲۲ dB/km	Attenuation at 1300 nm	۱٫۰ dB/km

 

 

طول موج فیبر نوری – منبع نوری

با توجه به اندازه بزرگ هسته فیبر های نوری مالتی مد ، منابع نوری مورد استفاده LED  ها (دیودهای دارای تابش نور) و VCSEL ( لیزرهای انتشار سطح حفره عمودی) با طول موج های قابل پشتیبانی ۸۵۰nm تا ۱۳۰۰nm می باشند که از لحاظ قیمتی نیز مقرون به صرفه بوده و عموما در شبکه های فیبر نوری مالتی مورد استفاده می باشند . این در حالی  است که فیبر نوری سینگل مود یا تک حالته معمولا از لیزر یا دیود های لیزری جهت انتقال نوری در کابل فیبر نوری بهره می برند و طول موج فیبر لینک های نوری سینگل مد بین دامنه ۱۳۱۰ نانومتر تا ۱۵۵۰ نانومتر می باشد.

پهنای باند

پهنای باند فیبر نوری مالتی مد به دلیل نوع مودال یا حالت نور محدود شده است و حداکثر پهنای باند قابل پشتیبانی در حال حاضر مربوط به فیبر نوری OM5 بوده و   ۲۸۰۰۰MHz مگاهرتز *در کیلومتر می باشد، و در نقطه مقابل پهنای باند در  فیبر نوری سینگل مود یا تک حالته از نظر تئوری نامحدود است و میتواند ظرفیت پهنای باند گسترده را  عبور دهد. پهنای باند موضوع مهمی است که امروزه با سرعت نیز اشتباه گرفنه می شود، بسیاری همچنان تصور می نمایند که پهنای باند همان سرعت انتقال است، پهنای باند بر اساس ظرفیت اطلاعات عبوری تعیین می گردد و تمامی ظرفیت هایی که در بستر شبکه فیبر نوری اعلام یا مطرح می شود بر اساس این ظرفیت عبوری یا پهنای باند تعیین می گردد، همانطور که اشاره شد پهنای باند در فیبر نوری سینگل مود نامحدود می باشد و بنابراین ظرفیت قابل انتقال دیتا در فیبر نوری سینگل مد نیز نامحدود است.

 

رنگ بندی فیبر نوری

رنگ بندی فیبر های نوری مالتی مد و سینگل مد بر اساس استاندارد TIA و تحت TIA-598C طبقه بندی می گردند. این طبقه بندی برای مصارف غیر نظامی می باشد. بنابر این ممکن است در موارد تاکتیکی و نظامی رنگ کابل فیبر نوری و تجهیزات متفاوت باشند. بر اساس استاندارد TIA فیبر نوری سینگل مود با روکش زرد رنگ و فیبر نوری مالتی مود با روکش نارنجی رنگ  ارائه می شوند، البته با وجود نسخه های متعدد فیبر های نوری مالتی مود برخی از روکش های مالتی مود رنگ بندی متفاوتی دارند به طور مثال فیبر OM3 رنگ فیورژه ای Aqou و OM4 با رنگ بنفش Violet  و روکش فیبر OM5 با رنگ سبز لیمویی ارائه می گردند. این رنگ بندی شامل بدنه کانکتور های فیبر نوری و همچنین آداپتور های نوری نیز می شود، جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد رنگ بندی به صفحه استاندارد رنگ بندی فیبر نوری  TIA-598C مراجعه فرمایید،

 

 

تفاوت فواصل قابل پشتیبانی لینک – سینگل مد در برابر مالتی مد

 

همانطور که مشخص است فیبر نوری سینگل مد فاقد هر گونه محدودیتی از لحاظ فواصل قابل پشتیبانی می باشد، این موضوع در مورد فیبر نوری مالتی مد به دلیل افت قابل توجه تحت تأثیر  مودال حرکتی نور متفاوت می باشد و در واقع محدودیت های گسترده ای در مورد فیبر نوری مالتی مد برای ظرفیت انتقال و فواصل قابل پشتیبانی وجود دارد، خیلی از کارشناسان به اشتباه تصور می نمایند که فیبر نوری مالتی مود میتواند ظرفیت های ۴۰Gb/s و یا ۱۰۰Gb/s را روی تنها دو تار نوری مالتی انتقال دهد، این موضوع اشتباه است چرا که ظرفیت عنوان شده در استاندارد های موجود در رابطه با ایجاد چند کانال ۱۰Gb/s جهت انتقال این سرعت ها یا ظرفیت ها می باشد، در واقع به جز فیبر نوری مالتی OM5 که بر اساس مالتی پلکس یا تقسیم طول موج کوتاه  SWDM عمل می نماید و می تواند۴  طول موج کوتاه /  هر کدام با ظرفیت ۲۵Gb جهت انتقال ظرفیت کل ۱۰۰ Gb مورد استفاده قرار گیرد مابقی فیبر های نوری مالتی مود تنها می توانند کانال های ۴۰Gb و ۱۰۰Gb  را در مسافت های مشخصی ایجاد نمایند، منظور از کانال یعنی یک لینک که حاصل عملکرد ارسال و دریافت یک جهت تار نوری می باشد، در مورد فیبر نوری مالتی مد OM3  و  OM4 ماژول های ۴۰Gb و ۱۰۰Gb از نوع کانکتور MPO یا MTP می باشند که در مورد ۴۰Gb در واقع ۸  تار نوری یا ۴ جفت تار نوری با مجموع ظرفیت ۴۰Gb در ثانیه پهنای باند را ایجاد می نمایند و در مورد ۱۰۰Gb نیز این ظرفیت از طریق ۱۰ کانال ۱۰Gb ایجاد می شود. در مورد فیبر نوری سینگل مد هیچ یک از این محدودیت ها وجود ندارد و میتوان تنها با یک تار نوری هم ارسال و هم در یافت را انجام داد و با تقسیم گسترده طول موج  ظرفیت های نامحدود را ایجاد نمود.

اطلاعات بیشتر درباره کانال های انتقال را میتوانید از طریق مقاله بستر شبکه دیتا سنتر دنبال نمایید.

 

 

 

Fiber Optic Cable Type		Fiber Cable Distance
		Fast Ethernet 100BA SE-FX	۱Gb Ethernet 1000BASE-SX	۱Gb Ethernet 1000BA SE-LX	۱۰Gb Base SE-SR	۲۵Gb Base SR-S	۴۰Gb Base SR4	۱۰۰Gb Base SR10
Single mode fiber	OS2	۲۰۰m	۵,۰۰۰m	۵,۰۰۰m	۱۰km	/	/	/
Multimode fiber	OM1	۲۰۰m	۲۷۵m	۵۵۰m (mode conditioning patch cable required)	/	/	/	/
	OM2	۲۰۰m	۵۵۰m		/	/	/	/
	OM3	۲۰۰m	۵۵۰m		۳۰۰m	۷۰m	۱۰۰m	۱۰۰m
	OM4	۲۰۰m	۵۵۰m		۴۰۰m	۱۰۰m	۱۵۰m	۱۵۰m
	OM5	۲۰۰m	۵۵۰m		۳۰۰m	۱۰۰m	۴۰۰m	۴۰۰m

 

تفاوت هزینه های راه اندازی فیبر نوری مالتی مد و سینگل مد

 

تفاوت هزینه های راه اندازی فیبر نوری مالتی مد و سینگل مد، موضوع بسیار داغی در بین بخش های فنی گفتگو کارشناسان و صاحب نظران صنعت و همچنین مشتریان محترم ای است که با شرکت منتخب صنعت پارس ارتباط برقرار می نمایند. نظرات عمدتاً متمرکز بر هزینه های مربوط به خرید گیرنده نوری transceiver  ، راه اندازی سیستم و همچنین هزینه های نصب شبکه می باشد.

 

هزینه فرستنده و گیرنده های نوری Transceiver

 

در مقایسه با Transceiver سینگل مد ، نوع مالتی مد Transceiver شاید تا سه برابر کم هزینه تر تمام شود، البته تفاوت های ظرفیت انتقال نیز چندین برابر کمتر است، با این وجود تمامی Transceiver نوری کیفیت های قابل قبول را ارائه نمی نمایند ، ارقام عنوان شده در جدول فوق عموما مربوط به قیمت های برند  Cisco  می باشد.

 

Speed	Transceiver	Transceiver Description	Price	Price Difference
۱G	Single mode SFP	Cisco GLC-LH-SMD Compatible 1000BASE-LX/LH SFP 1310nm 10km DOM Transceiver	EURO € ۹٫۰۰	EURO € ۲٫۰۰
	Multimode SFP	Cisco GLC-SX-MMD Compatible 1000BASE-SX SFP 850nm 550m DOM Transceiver	EURO € ۷٫۰۰
۱۰G	Single mode SFP+	Cisco SFP-10G-LR Compatible 10GBASE-LR SFP+ 1310nm 10km DOM Transceiver	EURO € ۲۹٫۰۰	EURO € ۶٫۰۰
	Multimode SFP+	Cisco SFP-10G-SR Compatible 10GBASE-SR SFP+ 850nm 300m DOM Transceiver	EURO € ۲۳٫۰۰
۲۵G	Single mode SFP28	Cisco SFP-25G-LR-S Compatible 1310nm 10km	EURO € ۶۶٫۰۰	EURO € ۲۰٫۰۰
	Multimode SFP28	Cisco SFP-25G-SR-S Compatible 850nm 100m	EURO € ۴۶٫۰۰
۴۰G	Single mode QSFP+	Cisco QSFP-40G-LR4 Compatible 40GBASE-LR4 and OTU3 QSFP+ 1310nm 10km LC DOM Transceiver	Euro € ۲۸۱٫۰۰	EURO € ۲۳۰٫۰۰
	Multimode QSFP+	Cisco QSFP-40G-SR4 Compatible 40GBASE-SR4 QSFP+ 850nm 150m MTP/MPO DOM Transceiver	Euro € ۵۱٫۰۰
۱۰۰G	Single mode QSFP28	QSFP28 Cisco QSFP-100G-LR4-S 100GBASE-LR4 1310nm 10km Compatible Transceiver	EURO € ۴۷۰٫۰۰	EURO € ۳۶۰٫۰۰
	Multimode QSFP28	QSFP28 Cisco QSFP-100G-SR4-S Compatible 100GBASE-SR4 850nm 100m Transceiver	EURO € ۹۰٫۰۰

 

 مقایسه هزینه تجهیزات شبکه سینگل مد و مالتی مد

 

جهت استفاده از فیبر نوری سینگل مد و  یا مالتی مد باید در نظر داشت که معمولا قیمت تجهیزاتی مانند کابل فیبر نوری و تجهیزات سربندی شامل پچ پنل و پچ کورد و پیگتیل و… در فیبر نوری سینگل مد نسبت به مالتی مد ارزانتر می باشد، تصور بر این است که فیبر نوری سینگل مد بیشتر در  فواصل طولانی مورد استفاده می باشد که این تصور اشتباه است ، امروزه دیتا سنتر های بیشماری از جمله دیتا سنتر های مقیاس بزرگ و کوچک بر پایه لینک های فیبر نوری سینگل مد ایجاد گردیده اند که بازدهی چندین برابری را در مقایسه با مالتی مود ارائه می نمایند، اگرچه با توجه به ویژگی های انتقال فیبر نوری سینگل مد عموماً نیاز به فرستنده گیرنده transceivers های با توان لیزری خواهد داشت که در طول موج های طولانی تر و با طیف های نوری عریض و یا باریک فعالیت می نماید ، با ای حال ویژگی های گیرنده های نوری سینگل مد به همراه نیاز به تراز با دقت بالاتر و استفاده از  کانکتور های مناسب تر با افت کمتر با توجه قطر هسته کوچکتر منجر به هزینه های قابل ملاحظه و بالاتری در خرید transceivers و همچنین هزینه های ایجاد ارتباطات بالاتری می گردد ، البته بحث ظرفیت ، استحکام و آینده اندیشی شبکه حقیقت برتری شبکه سینگل مد را همراه دارد.

هزینه های نصب و راه اندازی

 

فیبر نوری نوری سینگل مد معمولاً هزینه کمتری نسبت به فیبر نوری مالتی مد در مورد تجهیزات پسیو یا غیر فعال دارد. چنانچه شما می خواهید اقدام به راه اندازی شبکه فیبر نوری نمایید و ظرفیت مورد نیاز شما ۱G یا در نهایت  ۱۰G یا سریعتر می باشد در نظر داشته باشید ، هزینه های مورد نیاز جهت برقراری این لینک با فیبر نوری سینگل مد به مراتب برای شما به صرفه تر می باشد و همچنین شما آینده شبکه خود را تضمین می نمایید،  این در حالی  است که راه اندازی این شبکه بر پایه فیبر multimode OM3 یا OM4 تنها برای ماژول های SFP مورد استفاده تا ۳۵% درصد هزینه ها را افزایش می دهد. لیزر های سینگل مد گران تر می باشند ، اما هزینه تجهیزات مورد نیاز برای راه اندازی شبکه مالتی مود نیز به طور قابل توجهی بالاتر می باشد.

 

اطلاعات بیشتر در مورد کابل های فیبر نوری :

تجهیزات فیبر نوری:

 

با سپاس فراوان

مجتبی منتخبی