En el proceso de rápido desarrollo de la red, la fibra óptica se utiliza ampliamente en el campo de las comunicaciones por fibra óptica debido a sus ventajas, como la rápida velocidad de transmisión y la gran capacidad de transmisión. Según los diferentes modos de transmisión óptica, las fibras ópticas se dividen en fibras monomodo y fibras multimodo. Debido a las diferencias significativas en las características geométricas y de transmisión de estos dos tipos de fibras, también tienen diferencias significativas en las aplicaciones prácticas. A continuación, este artículo proporcionará una introducción detallada a las diferencias y el uso de la fibra monomodo y la fibra multimodo, guiándole en la selección y el uso correctos de la fibra monomodo.

1. Diferencias estructurales básicas entre fibra monomodo y fibra multimodo

La fibra óptica generalmente consta de una funda exterior, un revestimiento, un núcleo de fibra y una estructura de fuente de luz. Como se muestra en el siguiente texto, la fibra monomodo y la fibra multimodo tienen las siguientes diferencias en términos de funda exterior, diámetro del núcleo y fuente de luz:

Diferencia de color de la funda exterior.

El color de la funda exterior de la fibra óptica permite distinguir rápidamente entre fibras monomodo y multimodo. Según la definición estándar TIA-598C, el color de la funda exterior de la fibra monomodo OS1/OS2 es amarillo, mientras que el color de la funda exterior de la fibra multimodo es naranja o verde agua. Entre ellas, la fibra multimodo OM1/OM2 utiliza una funda exterior naranja, la fibra multimodo OM3/OM4 utiliza una funda exterior verde agua y la fibra multimodo OM5 utiliza una funda exterior verde.

Figura 1: Comparación de los colores de la funda exterior entre la fibra monomodo y la fibra multimodo

Diferencia en el diámetro de los núcleos de fibra.

Existe una diferencia significativa en el diámetro del núcleo entre la fibra monomodo y la fibra multimodo.

El diámetro del núcleo de la fibra monomodo (SMF) es generalmente de 9 μm. Debido a su núcleo estrecho, sólo puede transmitir un modo de luz en longitudes de onda de 1310 nm, 1550 nm y WDM. Como resultado, la fibra monomodo tiene una pequeña dispersión y un gran ancho de banda, mientras que la fibra multimodo (MMF) tiene un diámetro de núcleo de 50/62,5 μm y un ancho de núcleo. Puede transmitir múltiples modos de luz en una longitud de onda operativa determinada (longitud de onda de 850 nm o 1310 nm). Sin embargo, debido a los cientos de modos transmitidos en la fibra multimodo, las constantes de transmisión y las velocidades de grupo de cada modo son diferentes, lo que da como resultado un ancho de banda estrecho, una alta dispersión y una alta pérdida en la fibra multimodo.

Figura 2: Comparación de diámetros centrales entre fibras monomodo y multimodo

Nota: El diámetro del revestimiento estándar para la mayoría de las fibras ópticas es de 125 μm y el diámetro de la capa protectora exterior estándar es de 245 μm, sin distinguir entre modos simples y múltiples.

Diferencias de fuentes de luz

Las fibras monomodo y las fibras multimodo utilizan diferentes fuentes de luz. Las fibras monomodo generalmente utilizan fuentes de luz láser, mientras que las fibras multimodo generalmente utilizan fuentes de luz LED.

Figura 3: Comparación de fuentes de luz utilizadas en fibra monomodo y fibra multimodo

2. La diferencia en la distancia de transmisión entre la fibra monomodo y la fibra multimodo.

Como es bien sabido, las fibras ópticas monomodo se utilizan habitualmente para transmisiones a larga distancia, mientras que las fibras ópticas multimodo se utilizan generalmente para transmisiones a corta distancia. Sin embargo, los diferentes tipos de aplicaciones de fibra óptica monomodo y multimodo tienen diferentes distancias de transmisión en Ethernet a diferentes velocidades, como se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 1: Comparación de la distancia de transmisión entre fibra monomodo y fibra multimodo

En la tabla se puede ver que a velocidades de 1G y 10G, la fibra monomodo tiene una distancia de transmisión mucho más larga que la fibra multimodo. Entonces, ¿por qué no todos los centros de datos utilizan fibra monomodo? Esto se debe a que la construcción de centros de datos se centra principalmente en la transmisión a corta distancia. En aplicaciones de transmisión de corta distancia, el rendimiento de la fibra multimodo es el mismo que el de la fibra monomodo, pero el costo es menor. Además, la fibra multimodo OM3/OM4 puede admitir velocidades más altas. En la era actual de las redes de alta velocidad, tampoco se debe subestimar la demanda de fibra multimodo.

3. La diferencia de costo entre la fibra monomodo y la fibra multimodo

El costo de la fibra monomodo es mayor que el de la fibra multimodo, principalmente debido a diferencias en el hardware de los equipos, las fuentes de luz y los costos de materiales.

De manera similar, el costo de construcción de los sistemas de fibra óptica multimodo es menor que el de los sistemas de fibra óptica monomodo. Tomando la solución HX Fiber como ejemplo, el costo de un sistema de transmisión multimodo (con una combinación de módulos ópticos multimodo y puentes de fibra) oscila entre 3300 y 5300 yuanes, mientras que el costo de un sistema de transmisión monomodo (con una combinación de módulos ópticos monomodo y puentes) generalmente excede los 6700 yuanes, con una diferencia de precio de más de 1000 yuanes entre los dos.

4. Preguntas y respuestas comunes sobre fibra monomodo y fibra multimodo

① ¿Se pueden mezclar fibra monomodo y fibra multimodo para su uso?

Debido a los diferentes modos de transmisión de la fibra monomodo y la fibra multimodo, las dos fibras no se pueden conectar directamente entre sí; de lo contrario, es fácil provocar pérdida de enlace y fluctuación de línea. Pero podemos usar dispositivos de conversión como puentes de conversión de modo único a modo múltiple (es decir, puentes de ajuste de modo) para conectar enlaces de modo único y multimodo.

② ¿Se pueden utilizar módulos ópticos multimodo en fibras monomodo?

Los módulos ópticos multimodo no se pueden utilizar en fibras ópticas monomodo, lo que no sólo provoca pérdidas importantes, sino que también puede impedir la comunicación. Debido al pequeño diámetro de las fibras ópticas monomodo y al gran ángulo de divergencia de los módulos ópticos multimodo, cuanto mayor es la distancia de transmisión, mayor es la atenuación de la señal. Es posible que la señal ya haya decaído antes de alcanzar la distancia de transmisión.

③ ¿Se pueden utilizar módulos ópticos monomodo en fibras multimodo?

Los módulos ópticos monomodo se pueden utilizar en fibras multimodo, pero es necesario utilizar transceptores de fibra para convertir los tipos de fibra. Por ejemplo, al utilizar transceptores de fibra, el módulo óptico monomodo 1000BASE-LX puede funcionar con fibras multimodo, como se muestra en la siguiente figura. Los transceptores de fibra óptica también se pueden utilizar para resolver el problema de conexión entre módulos ópticos monomodo y multimodo.

④ ¿Cómo elegir entre fibra monomodo y fibra multimodo?

Al elegir fibra monomodo y fibra multimodo, debemos considerar la distancia de transmisión real y el costo de la red. Si la distancia de transmisión no supera los 550 metros, la fibra óptica multimodo es suficiente. Si la distancia de transmisión alcanza varios miles de metros o más, la fibra óptica monomodo es la opción ideal.

Epílogo

Como puede verse en la comparación anterior, los campos de aplicación de la fibra monomodo y la fibra multimodo son diferentes. Entre ellos, la fibra óptica monomodo se utiliza principalmente en redes de área metropolitana y PON, mientras que la fibra óptica multimodo se utiliza principalmente en redes empresariales y centros de datos. La selección debe basarse en las necesidades reales de cableado.