Différences de fibres multimodes et monomodes

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Lors du câblage d’un réseau utilisant la fibre optique, quelle est la différence entre la fibre monomode et la fibre multimode? Quand devrais-je utiliser l'un ou l'autre? Existe-t-il des problèmes de compatibilité et / ou de vitesse avec l'un ou l'autre?

mdpc
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4
J'ai dû annuler cette question car elle ne montre aucun effort de recherche. Il existe littéralement des TONNES de documents de référence de première qualité sur ce sujet. En voici un: vdvworks.com/LennieLw/fiber.html
smithian
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On pourrait dire que c'est toujours une question intéressante (et une réponse) à avoir sur ce site. Bien sûr, collectivement, toutes les réponses se trouvent sur Internet, mais l’idée est de les avoir bien organisées sur ce site.
Astaar
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Il existe une excellente présentation de NANOG ( nanog.org/meetings/nanog57/presentations/monday/… ) sur le sujet.
Ytti

Réponses:

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Principale différence: la fibre monomode présente une caractéristique de perte de puissance inférieure à celle de la fibre multimode, ce qui signifie que la lumière peut parcourir de plus longues distances à travers elle que par la fibre multimode. Il n’est donc pas surprenant que l’optique nécessaire au pilotage de la fibre monomode soit bien plus onéreuse, en particulier dans des circonstances très diverses.

Quand les utiliser: Les fibres monomodes modernes et les fibres multimodes modernes peuvent gérer des vitesses 10G. La chose la plus importante à considérer est l'exigence de distance. Dans un centre de données, il est typique d’utiliser du multimode qui peut atteindre 300 à 400 mètres. Si vous avez de très longues descentes ou si vous vous connectez sur de plus longues distances, le mode simple peut vous faire parcourir 10 km, 40 km, 80 km et même plus - il vous suffit d'utiliser l'optique appropriée pour la distance requise, puis les prix augmentent en conséquence.

Problèmes de compatibilité: ils ne sont pas compatibles. Vous ne pouvez pas mélanger des fibres multimodes et monomodes entre deux points d'extrémité. Les optiques ne sont pas compatibles non plus.

Il y a beaucoup à dire sur la fibre, en général, mais j'espère que cela répond à votre question immédiate.

netdad
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1
Oui, vous pouvez le faire, et c'est typique. Tout ce qui compte, c'est que les optiques à chaque extrémité du câble soient du même type.
netdad
8
Re: compatibilité ... cela ne devrait pas fonctionner, et sur papier, cela ne devrait jamais, mais j'ai vu - de mes propres yeux - un lien d'interface LX (SM) vers une interface SX (MM) via un câble de 62,5 mm ! Je sais ... une optique 1310nm liée à une optique 850nm. WTF.
Ricky Beam
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Oui, je voulais éviter de discuter de cela, mais vous avez raison, cela peut fonctionner. La raison en est que les récepteurs ont tendance à être à large spectre, ce qui signifie qu'ils peuvent détecter la lumière à partir d'un spectre beaucoup plus large que celui que l'optique d'envoi génère. Cependant - je ne recommanderais jamais de l'essayer sauf si vous saviez exactement ce que vous faisiez :)
netdad
5
L'utilisation de l'optique LR / LX sur une fibre MM fonctionnera à peu près aussi bien que l'optique SR sur une fibre MM. Toutefois, exécuter SR / SX sur une fibre SM ne fonctionnera pas du tout, car la lumière n’entre même pas dans la fibre en quantité suffisante.
Ytti
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Il ne s'agit pas vraiment d'atténuation mais de dispersion. Le multimode laisse passer beaucoup de lumière, mais le diffuse dans le temps.
Peter Green
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La fibre multimode (MMF) utilise un noyau beaucoup plus grand et utilise généralement une longueur d'onde de lumière plus longue. De ce fait, les optiques utilisées dans le MMF ont une capacité plus élevée de capter la lumière du laser. Concrètement, cela signifie que les optiques sont moins chères.

La fibre monomode (SMF) présente des tolérances beaucoup plus strictes pour les optiques utilisées. Le noyau est plus petit et la longueur d'onde du laser est plus étroite. Cela signifie que SMF a la capacité de disposer d’une bande passante supérieure et de distances beaucoup plus longues en transmission.

Avec un peu plus de 10 Go pour bon nombre de mes clients, j'ai déjà commencé à recommander qu'ils utilisent SMF partout pour les connexions. Lorsqu'il est installé dans le cadre d'un projet, le coût supplémentaire de SMF est négligeable par rapport à MMF. Cela signifie également que vous n'aurez pas besoin de déchirer votre usine de fibre MMF pour améliorer la vitesse dans quelques années.

NetworkingNerd
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Hmm .... donc la bande passante théorique sur SMF peut être beaucoup plus élevée que MMF?
MDPC
Oh, intéressant, je ne savais pas que c’était la raison pour laquelle la plupart des contenus Fibre 10G que je vois sont au format SMF. Cela a du sens.
Mat Wood
1
Bien que la différence de coût en câblage puisse être minime, ce n'est pas aussi vrai en ce qui concerne l'optique. Les SFP MM sont relativement bon marché, tandis que SM est un peu plus.
Ricky Beam
3
"MMF utilise un noyau beaucoup plus grand et donc une longueur d'onde beaucoup plus grande" --- Incorrect. Une longueur d'onde de 850 nm est généralement utilisée pour les modes multimodaux et de 1310 ou 1550 nm pour les modes monomodes.
Le Photon
3
@ javano, l'utilisation de "donc" est fausse, mais il est également faux de laisser entendre que, de manière générale, le format MMF est utilisé avec des longueurs d'onde plus longues. Bien que 1310 ou 1550 puissent en principe être utilisés dans le format MMF, et dans quelques applications spécifiques, ils sont utilisés, en règle générale, le 850 nm est beaucoup plus couramment utilisé, ce qui est plus court que pas plus long. De plus, 850 nm n’est pratiquement jamais utilisé avec 9 µm en SMF, car 1) 9 µm n’est pas assez petit pour être un guide monomode pour 850 nm et 2) les pertes d’atténuation sont plus faibles pour 1310 et 1550.
The Photon
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[MMF] longueur d'onde plus longue (850 nm), faisceau beaucoup plus large par rapport à [SMF] longueur d'onde courte (1310nm-15 nm), faisceau étroit.

La principale différence que personne n’a touchée est la "dispersion modale" , qui est un terme sophistiqué pour décrire comment la lumière se déplace dans la fibre. Cette page est beaucoup plus détaillée. La première image résume bien la situation ... MM rebondit sur le bord de la fibre, ce qui entraîne une dispersion de la lumière à l'extrémité distante, car les photons descendus au centre parcourent moins de distance que ceux qui rebondissent beaucoup; une impulsion 1ns entrant dans une extrémité ne sort pas comme une impulsion 1ns propre à l'autre extrémité. L'effet est considérablement réduit dans les FCP en raison du diamètre beaucoup plus petit de la fibre et de l' injection précise ("lancement") du laser au centre de la fibre. La dispersion s’aggrave à mesure que la distance augmente.

Ricky Beam
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1
850 nm (longueur d'onde) est inférieure à 1310 nm et inférieure à 1550 nm.
Ecnerwal
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Voici quelques choses non encore couvertes.

  • L'utilisation du mode unique vous permet d'utiliser un type de fibre pour tout (moins d'optiques, types de câbles à revendre)
  • Aucune probabilité d'obsolescence (par exemple, OM3 semblait être en vigueur depuis environ 3 ans)
  • Offre des options à une paire pour 40 et 100 g
  • Offre des options à fibre unique à 1 et 10 g
  • Bien que les optiques soient plus chères, elles sont <2x tout en offrant une portée beaucoup plus longue (n'oubliez pas d'acheter des optiques OEM, non rebadgées)

Bien sûr, du côté long-courrier, il existe des systèmes DWDM qui envoient maintenant 16 To par un seul mode, la fibre (en pratique car nous sommes toujours bidirectionnels et forment une paire de 16 To), et au moment où vous avez besoin de plusieurs liens " systèmes "DWDM distance" de campus (pour une longueur de fibre <40kM, CWDM pourrait avoir un sens financier, avec des amplis optiques et une gestion de la dispersion, il existe de nombreux systèmes de câbles sous-marins multi-terabits fonctionnant uniquement avec une régénération optique de plus de 10 000kM.

LapTop006
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8

La fibre monomode a un noyau plus petit (9 microns), ce qui entraîne moins de diffraction de la lumière sur la distance que la fibre multimode (50, 62,5) microns.

La fragilité et l'augmentation des coûts de production de la fibre monomode rendent son utilisation plus coûteuse. C'est pourquoi le multimode est généralement utilisé lorsque vous n'avez pas besoin de la distance d'un monomode.

Le multimode a généralement une portée allant jusqu’à ~ 550 mètres, alors que le monomode a le potentiel d’atteindre 10 000 mètres (40 000 mètres avec ER)

Bois mat
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Les câbles SMF et MMF peuvent-ils être utilisés de manière interchangeable dans un centre de données lorsque la distance n’est pas le problème?
MDPC
Chaque liaison complète (émetteur-récepteur sur les deux extrémités + connexion fibre) doit être la même technologie. Les émetteurs-récepteurs existent pour MMF ou SMF et doivent toujours correspondre à la fibre.
Mat Wood
Ahhh .... les émetteurs-récepteurs sont spécifiquement conçus pour utiliser un câblage MMF ou SMF.
MDPC
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Oui, vous verrez généralement les lettres suivantes dans les numéros de référence de l'émetteur-récepteur: LX / LR (Long Haul) == SMF; SX / SR (Courte distance) = MMF
Mat Wood
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Oui et non ... vous pouvez déclencher un laser SM dans une fibre MM et cela peut fonctionner. (voir aussi: "Câble de conditionnement de mode" - il garantit que le laser est déclenché exactement au centre de la fibre) Cependant, un laser MM déclenché dans une fibre SM ne fonctionnera pas du tout; il n'y aura pas assez de signal à travers la très petite fibre. Les optiques doivent être identiques aux deux extrémités, bien sûr.
Ricky Beam
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La principale différence entre SMF et MMF? distance et coût

La fibre monomode a un potentiel de distance plus important et peut supporter des distances comprises entre 2 mètres et 10 000 mètres. Cependant, l’optique coûte deux fois plus cher que l’optique MMF.

Une chose à considérer avec la fibre multimode est la qualité de la fibre qui est en place. J'ai parlé à de nombreux clients qui ont posé la fibre OM1 au milieu des années 90 et souhaitent maintenant que la technologie 10GbE fonctionne sur la même fibre. Ils sont très frustrés d'apprendre que cette fibre ne supportera que la technologie 10GbE jusqu'à 26 m.

Gigabit SX-LC Mini-GBIC fournit une solution Gigabit en duplex intégral jusqu'à 550 mètres sur fibre multimode.

  • 2-220 m (diamètre du noyau 62,5 µm / largeur de bande de 160 MHz * km)
  • 2-275 m (diamètre de coeur 62,5 µm / largeur de bande 200 MHz * km)
  • 2-500 m (largeur de bande de diamètre du noyau 50 µm / 400 MHz * km)
  • 2-550 m (largeur de bande du diamètre du noyau 50 µm / 500 MHz * km)

Gigabit LX-LC Mini-GBIC fournit une solution Gigabit en duplex intégral jusqu'à 10 km sur fibre monomode, ou jusqu'à 550 mètres sur fibre multimode.

  • 2-550 m (diamètre de coeur multimode 62,5 µm / bande passante 500 MHz * km)
  • 2-550 m (diamètre de coeur multimode 50 µm / largeur de bande à 400 MHz * km)
  • 2-550 m (diamètre de coeur multimode 50 µm / largeur de bande 500 MHz * km)
  • 2-10 000 m (fibre monomode)

La plage courte SFP + 10 GbE prend en charge la norme SR 10 Gb, offrant une connectivité 10 Gb jusqu'à 300 mètres sur une fibre multimode.

  • 2-26 mètres (diamètre de coeur de 62,5 µm / largeur de bande de 160 MHz * km)
  • 2-33 mètres (diamètre de coeur de 62,5 µm / largeur de bande à 200 MHz * km)
  • 2-66 mètres (diamètre du noyau de 50 µm / bande passante de 400 MHz * km)
  • 2-82 mètres (diamètre de noyau de 50 µm / bande passante de 500 MHz * km)
  • 2-300 mètres (diamètre de noyau de 50 µm / largeur de bande de 2000 MHz * km)

La gamme longue portée SFP + 10 GbE prend en charge la norme LR 10 Gb, offrant une connectivité 10 Gb pouvant atteindre 10 km sur une fibre monomode.

Jez
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1
Vous voulez dire que SM peut faire au maximum 10 km, il existe des optiques pour + 160 km, et avec un préampli et une compensation de dispersion appropriée, vous pouvez beaucoup plus. Le prix indiqué n'est pas tout à fait correct non plus. Dans 1GE, les deux optiques sont <10 USD mais 10G SR pour 40 USD et LR pour 100 USD, mais avec le temps, la différence de prix sera réduite.
Ytti
@ytti points justes soulevés. Tous les fournisseurs ne prennent pas en charge ces distances, et parfois c’est un cas de "peut fonctionner, pas pris en charge". Re Prix. Je voudrais savoir où vous pouvez obtenir une optique pour moins de 10 USD. Le prix de la liste est plus proche de 400 $ pour 1GE SX et de 800 $ pour 1GE LX. Donc, il y a une différence. J'espère aussi qu'avec le temps, l'optique se rapprochera beaucoup.
Jez
1
Pratiquement tous les principaux fournisseurs chinois font ces chiffres pour vous. Gigalight et XGiga me viennent à l’esprit. Vendus par les revendeurs européens ou américains, les prix s’élèvent à 20-25 USD, car nous devons couvrir les frais de main-d’œuvre du personnel américain et européen chargé de la manutention du matériel bon marché.
Ytti
6

La fibre monomode coûte souvent moins que la fibre multimode. Lors de la construction d’un réseau de fibre optique de 1 Go que je souhaitais pouvoir atteindre à 10 Go ou plus rapidement, j’ai constaté que les économies sur le coût de la fibre optique (environ la moitié du prix) pour les fichiers .vs à mode monomode. OM3 ou OM4 multimode couvrait plus que l'augmentation (environ 35% avec des achats adéquats) du coût des SFP (flambant neuf) à ce moment-là - et ne limitait pas la longueur de ma liaison comme OM3 ou OM4. Il n'est pas non plus limité à 10 Go. J'ai également gagné un énorme budget de pertes, puisqu'un ensemble monomode LX est conçu pour parcourir 10 km (mais fonctionne également très bien à 5 m.)

La sagesse conventionnelle n'a pas rattrapé cette réalité particulière. Si vous êtes prêt à regarder les SFP utilisés auparavant dans des réseaux à fibres multiples (je l'étais, mais je ne les ai pas utilisés dans la phase de justification économique), le prix du monomode 1Gbe chute en flèche.

Ma préférence est d'utiliser UNIQUEMENT le mode monomode (et, dans les bâtiments, le 5e cuivre) à ce stade. Je ferai bientôt une fibre monomode de 25 m, parce que c'est une connexion entre bâtiments, et j'ai éliminé le cuivre entre les connexions de bâtiment et j'ai beaucoup moins de problèmes avec les orages. Sous différentes contraintes, j’envisagerais probablement d’utiliser OM3 / 4 multimode pour de courts passages faciles à remplacer à l’intérieur des bâtiments ou dans une salle de serveurs; Compte tenu des contraintes actuelles, je dois opérer dans un environnement à faible budget. 10Gbe est encore dans le futur - mais je peux y aller avec le câblage que j'ai, quand je peux me le permettre. À mon avis, toute fibre multimode devrait être considérée comme un achat à court terme avec la progression des débits de données. Il suffit de demander à n'importe qui avec une installation multimode 62,5 (100 Mbits, 2 km, IIRC) - le monomode qui aurait pu être installé en même temps fonctionne toujours aux débits de données actuels. OM1 est obsolète. OM2 est obsolète. OM3 est vachement obsolète.

Si vous disposez d'un budget pour et avez besoin de connexions courtes de 10 Go, la fibre semble préférable au cuivre de 10 Go et les données économiques lors de la dernière vérification sont toujours prises en charge en multimode. Gardez un œil sur ces données économiques cependant, car l’histoire suggère que le prix supplémentaire pour le mode unitaire va baisser.

Ecnerwal
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La fibre multimode a un noyau plus large, ce qui facilite les tolérances pour la terminaison et rend le matériel transciever moins cher, tout en permettant de multiples modes de propagation entraînant un retard dans le temps du signal reçu. Il existe des astuces pour réduire ce temps de maculage résultant en une prolifération de différentes qualités de fibre multimode.

La sagesse traditionnelle était donc d'utiliser multimode dans un bâtiment ou un campus et en monomode pour les liaisons à longue distance entre plusieurs sites.

Cependant, cette sagesse traditionnelle est devenue de plus en plus discutable. Les nouvelles normes multimodales sont de plus en plus exigeantes en ce qui concerne le type et la longueur des câbles, ce qui rend très difficile la pérennité d'une installation de câbles multimodes. Cela peut se produire même si la vitesse reste la même. Par exemple, le format 10 Gigabit au début était souvent LX4, ce qui est relativement tolérant, tandis que le contenu multimode 10 Gigabit moderne correspond généralement au SR moins tolérant.

Pendant ce temps, les fibres monomodales existantes, du moins sur les campus, sont restées compatibles avec les nouvelles normes en vigueur.

Mon conseil serait donc: si c'est une installation à court terme qui sera arrachée pour des raisons indépendantes avant qu'une mise à jour de vitesse ne soit nécessaire, alors considérez les modes monomode et multimode et optez pour l'option plus économique. S'il s'agit d'une installation à long terme nécessitant des mises à niveau rapides, optez pour le mode monomode.

Peter Green
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J'ai utilisé avec succès un câble MMF sur un SFP 1000Base LX / LH; vous avez besoin d'un cordon de brassage pour le conditionnement en mode. C’était une horrible solution temporaire, une fois que nous avions obtenu le bon SFP, tout était revenu à la normale.

Cordon de conditionnement de mode

Hyussuf
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0

Du point de vue physique, la dispersion est l’une des principales raisons de la vitesse réduite des fibres multimodes.

Sur de plus longues distances, la dispersion rend les impulsions optiques plus larges, plus floues, bruitées, pas claires, distinctes. Et la dispersion est plus élevée pour les fibres multimodes que pour les fibres monomodes. Il existe différents types de dispersion . Les fibres monomodes ont aussi une dispersion mais beaucoup plus faible.

Vladiz
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0

La fibre multimode est une fibre avec un "grand" noyau (50-60µ), ce qui signifie que la lumière peut suivre de multiples façons (modes) pour traverser la fibre. Mon analogie est que vous êtes dans une cathédrale et que vous parlez à une personne à l'opposé de la cathédrale. Il y aura beaucoup d'échos et il sera très difficile de l'entendre.

Les fibres monomodes ont un noyau vraiment plus petit (9µ). La lumière ne peut donc suivre qu’une seule piste (mode). Maintenant, imaginez que vous parlez à la même personne mais qu'au lieu d'une cathédrale, vous parliez à travers un petit tuyau, le son est clair et net (ce n'est pas évident mais essayez-le!).

Maintenant, essayez de placer le tuyau au bout de la cathédrale: vous n’entendrez presque plus rien: mélanger multimode et monomode n’est pas une bonne idée, même si cela peut fonctionner dans des conditions spécifiques (très petites distances).

En raison de leur noyau plus petit, la fibre monomode et les émetteurs-récepteurs sont un peu complexes à fabriquer. Mais le prix SM tend à se rapprocher du prix MM.

En ce qui concerne les performances, ceci est plus complexe que les réponses précédentes:

  • D'une part, avec le mode simple, le signal net et clair facilite la communication. C'est pourquoi la plupart des gens disent que les systèmes SM offrent de meilleures performances pour une longueur de fibre spécifiée.
  • D'autre part, il existe maintenant des produits permettant d'isoler chaque mode de fibre multi-mode individuellement (la conversion de lumière multi-plans). C'est comme si vous divisiez la cathédrale en une douzaine de petites pipes.

Ainsi, de nos jours, les enregistrements de performances de datarate sont effectués sur la fibre multimode ...

Golgot
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La fibre monomode, SMF, est généralement utilisée pour les longueurs de câbles mesurées en miles ou en kilomètres. Les optiques à laser sont relativement chères. SMF est généralement utilisé par les opérateurs et sur les très grands campus, les usines.

La fibre multimode, MMF, est utilisée pour les longueurs de câbles mesurées en centaines de pieds ou en mètres. Les optiques à base de LED sont relativement abordables. Le MMF est généralement utilisé dans des bâtiments de plusieurs étages et sur des campus plus petits tels que les lycées.

Ron Royston
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Un peu d'une mauvaise déclaration sur SM. En ce qui concerne la 10G, cela ressemble plus à SM est utilisé pour quelque chose de plus de 300 mètres environ. Beaucoup moins de miles.
YLearn
@YLearn a accepté. J'ai ajouté le mot typiquement pour corriger. Je vous remercie.
Ron Royston
1
C'est une amélioration, mais vous pouvez envisager de la réviser davantage. Nous travaillons vers trois ans plus tard, la 10G devenant de plus en plus courante entre commutateurs. Dans ces cas, le SM devient nécessaire au-delà de 300 à 400 mètres (limitations MM sur OM3 / OM4). Alors que la 40G commence à gagner du terrain dans l’entreprise, cette plage chute à 100-150 mètres. Même lorsque la technologie 10G + n'est pas déployée actuellement et que l'optique coûte plus cher, de nombreuses entreprises l'utilisent pour mettre à niveau leur infrastructure.
YLearn