Trong quá trình phát triển nhanh chóng của mạng, cáp quang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực truyền thông cáp quang do những ưu điểm của nó như tốc độ truyền nhanh và dung lượng truyền dẫn lớn. Theo các chế độ truyền quang khác nhau, sợi quang được chia thành sợi đơn mode và sợi đa mode. Do sự khác biệt đáng kể về đặc tính hình học và truyền dẫn của hai loại sợi này nên chúng cũng có những khác biệt đáng kể trong ứng dụng thực tế. Tiếp theo, bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về sự khác biệt và cách sử dụng sợi quang đơn mode và sợi đa mode, hướng dẫn bạn lựa chọn và sử dụng chính xác sợi quang đơn mode.
1, Sự khác biệt cơ bản về cấu trúc giữa sợi đơn mode và sợi đa mode
Sợi quang thường bao gồm vỏ bọc bên ngoài, lớp bọc, lõi sợi và cấu trúc nguồn sáng. Như được trình bày trong văn bản sau, sợi đơn mode và sợi đa mode có những khác biệt sau về vỏ bọc bên ngoài, đường kính lõi và nguồn sáng:
Sự khác biệt màu sắc của vỏ bọc bên ngoài
Màu sắc của vỏ ngoài của sợi quang có thể nhanh chóng phân biệt giữa sợi đơn mode và sợi đa mode. Theo định nghĩa tiêu chuẩn TIA-598C, màu vỏ ngoài của sợi đơn mode OS1/OS2 là màu vàng, trong khi màu vỏ ngoài của sợi đa mode là màu cam hoặc xanh nước. Trong số đó, sợi đa mode OM1/OM2 sử dụng vỏ ngoài màu cam, sợi đa mode OM3/OM4 sử dụng vỏ ngoài màu xanh nước và sợi đa mode OM5 sử dụng vỏ ngoài màu xanh lá cây.
Hình 1: So sánh màu sắc vỏ bọc bên ngoài giữa sợi quang đơn mode và sợi đa mode
Sự khác biệt về đường kính lõi sợi
Có sự khác biệt đáng kể về đường kính lõi giữa sợi đơn mode và sợi đa mode.
Đường kính lõi của sợi quang đơn mode (SMF) thường là 9 μ m. Do lõi hẹp nên nó chỉ có thể truyền một chế độ ánh sáng ở các bước sóng 1310nm, 1550nm và WDM. Kết quả là sợi đơn mode có độ phân tán nhỏ và băng thông cao, trong khi sợi đa mode (MMF) có đường kính lõi 50/62,5 μm và chiều rộng lõi. Nó có thể truyền nhiều chế độ ánh sáng ở một bước sóng hoạt động nhất định (bước sóng 850nm hoặc 1310nm). Tuy nhiên, do có hàng trăm chế độ được truyền trong sợi quang đa chế độ nên hằng số truyền và tốc độ nhóm của mỗi chế độ là khác nhau, dẫn đến băng thông hẹp, độ phân tán cao và tổn thất cao trong sợi đa chế độ.
Hình 2: So sánh đường kính lõi giữa sợi đơn mode và sợi đa mode
Lưu ý: Đường kính lớp bọc tiêu chuẩn cho hầu hết các sợi quang là 125 μ m và đường kính lớp bảo vệ bên ngoài tiêu chuẩn là 245 μ m, không phân biệt giữa chế độ đơn và nhiều chế độ.
Sự khác biệt về nguồn sáng
Sợi đơn mode và sợi đa mode sử dụng các nguồn sáng khác nhau. Sợi quang đơn mode thường sử dụng nguồn sáng laser, trong khi sợi quang đa mode thường sử dụng nguồn sáng LED.
Hình 3: So sánh các nguồn sáng được sử dụng trong sợi quang đơn mode và sợi đa mode
2, Sự khác biệt về khoảng cách truyền giữa cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode
Như đã biết, sợi quang đơn mode thường được sử dụng để truyền khoảng cách xa, trong khi sợi quang đa mode thường được sử dụng để truyền khoảng cách ngắn. Tuy nhiên, các loại ứng dụng cáp quang đơn mode và đa chế độ khác nhau có khoảng cách truyền khác nhau trong Ethernet ở các tốc độ khác nhau, như được hiển thị trong bảng bên dưới:
Bảng 1: So sánh khoảng cách truyền giữa sợi quang đơn mode và sợi đa mode
| Loại sợi | Ethernet 1000Base/1Gb (SX) | Ethernet 1000Base/1Gb (LX) | Ethernet 10Gb | Ethernet 40Gb | Ethernet 100Gb |
| Cáp quang đơn mode OS1/OS2 (1310nm) |
5Km | 20Km | 40Km | 40Km | 80Km |
| Sợi đa mode OM1 (850nm) |
275m | 550m | 33m | / | / |
| Sợi đa mode OM2 (850nm) |
550m | 550m | 82m | / | / |
| Sợi đa mode OM3 (850nm) |
550m | 550m | 300m | 100m | 100m |
| Sợi đa mode OM4 (850nm) |
550m | 550m | 550m | 150m | 150m |
| Sợi đa mode OM5 (850nm) |
/ | / | 550m | 440m | 150m |
Từ bảng, có thể thấy ở tốc độ 1G và 10G, sợi đơn mode có khoảng cách truyền dài hơn nhiều so với sợi đa mode. Vậy tại sao không phải tất cả các trung tâm dữ liệu đều sử dụng cáp quang đơn mode? Điều này là do việc xây dựng các trung tâm dữ liệu chủ yếu tập trung vào việc truyền tải khoảng cách ngắn. Trong các ứng dụng truyền dẫn khoảng cách ngắn, hiệu suất của sợi đa mode tương tự như sợi đơn mode nhưng chi phí thấp hơn. Hơn nữa, sợi đa mode OM3/OM4 có thể hỗ trợ tốc độ cao hơn. Trong thời đại mạng tốc độ cao ngày nay, nhu cầu về cáp quang đa mode cũng không được đánh giá thấp.
3, Chênh lệch chi phí giữa cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode
Giá thành của sợi đơn mode cao hơn sợi đa mode, chủ yếu là do sự khác biệt về phần cứng thiết bị, nguồn sáng và chi phí vật liệu.
Tương tự, chi phí xây dựng hệ thống cáp quang đa mode thấp hơn so với hệ thống cáp quang đơn mode. Lấy giải pháp HX Fiber làm ví dụ, chi phí của hệ thống truyền dẫn đa chế độ (với sự kết hợp giữa mô-đun quang học đa chế độ và bộ nhảy sợi) dao động từ 3300 nhân dân tệ đến 5300 nhân dân tệ, trong khi chi phí của hệ thống truyền dẫn một chế độ (với sự kết hợp giữa mô-đun quang học đơn chế độ và bộ nhảy) thường vượt quá 6700 nhân dân tệ, với mức chênh lệch giá hơn 1000 nhân dân tệ giữa hai loại.
4, Hỏi đáp chung về cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode
① Có thể trộn lẫn cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode để sử dụng không?
Do chế độ truyền dẫn của sợi đơn mode và sợi đa mode khác nhau nên hai sợi không thể kết nối trực tiếp với nhau, nếu không sẽ dễ gây mất liên kết và giật đường truyền. Nhưng chúng ta có thể sử dụng các thiết bị chuyển đổi như jumper chuyển đổi chế độ đơn sang đa chế độ (tức là jumper điều chỉnh chế độ) để kết nối các liên kết chế độ đơn và đa chế độ.
② Có thể sử dụng mô-đun quang đa chế độ trên cáp quang đơn chế độ không?
Không thể sử dụng mô-đun quang đa chế độ trên sợi quang đơn chế độ, điều này không chỉ dẫn đến tổn thất đáng kể mà còn có thể cản trở hoạt động liên lạc. Do đường kính nhỏ của sợi quang đơn mode và góc phân kỳ lớn của mô-đun quang đa chế độ, khoảng cách truyền càng xa thì độ suy giảm tín hiệu càng lớn. Có thể tín hiệu đã bị suy giảm trước khi đạt đến khoảng cách truyền.
③ Có thể sử dụng mô-đun quang đơn mode trên cáp quang đa mode không?
Các mô-đun quang đơn mode có thể được sử dụng trên sợi đa mode, nhưng bộ thu phát sợi quang cần được sử dụng để chuyển đổi các loại sợi. Ví dụ: bằng cách sử dụng bộ thu phát sợi quang, mô-đun quang đơn mode 1000BASE-LX có thể hoạt động trên sợi đa mode, như minh họa trong hình sau. Bộ thu phát sợi quang cũng có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề kết nối giữa các mô-đun quang đơn chế độ và đa chế độ.
④ Làm thế nào để lựa chọn giữa cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode?
Khi chọn cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode, chúng ta nên xem xét khoảng cách truyền dẫn thực tế và chi phí của mạng. Nếu khoảng cách truyền không vượt quá 550 mét, cáp quang đa chế độ là đủ. Nếu khoảng cách truyền đạt vài nghìn mét trở lên thì cáp quang đơn mode là lựa chọn lý tưởng.
Lời kết
Như có thể thấy từ so sánh ở trên, các lĩnh vực ứng dụng của sợi đơn mode và sợi đa mode là khác nhau. Trong số đó, cáp quang đơn mode chủ yếu được sử dụng trong mạng khu vực đô thị và PON, trong khi cáp quang đa chế độ chủ yếu được sử dụng trong mạng doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu. Việc lựa chọn phải dựa trên nhu cầu nối dây thực tế.
Trong quá trình phát triển nhanh chóng của mạng, cáp quang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực truyền thông cáp quang do những ưu điểm của nó như tốc độ truyền nhanh và dung lượng truyền dẫn lớn. Theo các chế độ truyền quang khác nhau, sợi quang được chia thành sợi đơn mode và sợi đa mode. Do sự khác biệt đáng kể về đặc tính hình học và truyền dẫn của hai loại sợi này nên chúng cũng có những khác biệt đáng kể trong ứng dụng thực tế. Tiếp theo, bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về sự khác biệt và cách sử dụng sợi quang đơn mode và sợi đa mode, hướng dẫn bạn lựa chọn và sử dụng chính xác sợi quang đơn mode.
1, Sự khác biệt cơ bản về cấu trúc giữa sợi đơn mode và sợi đa mode
Sợi quang thường bao gồm vỏ bọc bên ngoài, lớp bọc, lõi sợi và cấu trúc nguồn sáng. Như được trình bày trong văn bản sau, sợi đơn mode và sợi đa mode có những khác biệt sau về vỏ bọc bên ngoài, đường kính lõi và nguồn sáng:
Sự khác biệt màu sắc của vỏ bọc bên ngoài
Màu sắc của vỏ ngoài của sợi quang có thể nhanh chóng phân biệt giữa sợi đơn mode và sợi đa mode. Theo định nghĩa tiêu chuẩn TIA-598C, màu vỏ ngoài của sợi đơn mode OS1/OS2 là màu vàng, trong khi màu vỏ ngoài của sợi đa mode là màu cam hoặc xanh nước. Trong số đó, sợi đa mode OM1/OM2 sử dụng vỏ ngoài màu cam, sợi đa mode OM3/OM4 sử dụng vỏ ngoài màu xanh nước và sợi đa mode OM5 sử dụng vỏ ngoài màu xanh lá cây.
Hình 1: So sánh màu sắc vỏ bọc bên ngoài giữa sợi quang đơn mode và sợi đa mode
Sự khác biệt về đường kính lõi sợi
Có sự khác biệt đáng kể về đường kính lõi giữa sợi đơn mode và sợi đa mode.
Đường kính lõi của sợi quang đơn mode (SMF) thường là 9 μ m. Do lõi hẹp nên nó chỉ có thể truyền một chế độ ánh sáng ở các bước sóng 1310nm, 1550nm và WDM. Kết quả là sợi đơn mode có độ phân tán nhỏ và băng thông cao, trong khi sợi đa mode (MMF) có đường kính lõi 50/62,5 μm và chiều rộng lõi. Nó có thể truyền nhiều chế độ ánh sáng ở một bước sóng hoạt động nhất định (bước sóng 850nm hoặc 1310nm). Tuy nhiên, do có hàng trăm chế độ được truyền trong sợi quang đa chế độ nên hằng số truyền và tốc độ nhóm của mỗi chế độ là khác nhau, dẫn đến băng thông hẹp, độ phân tán cao và tổn thất cao trong sợi đa chế độ.
Hình 2: So sánh đường kính lõi giữa sợi đơn mode và sợi đa mode
Lưu ý: Đường kính lớp bọc tiêu chuẩn cho hầu hết các sợi quang là 125 μ m và đường kính lớp bảo vệ bên ngoài tiêu chuẩn là 245 μ m, không phân biệt giữa chế độ đơn và nhiều chế độ.
Sự khác biệt về nguồn sáng
Sợi đơn mode và sợi đa mode sử dụng các nguồn sáng khác nhau. Sợi quang đơn mode thường sử dụng nguồn sáng laser, trong khi sợi quang đa mode thường sử dụng nguồn sáng LED.
Hình 3: So sánh các nguồn sáng được sử dụng trong sợi quang đơn mode và sợi đa mode
2, Sự khác biệt về khoảng cách truyền giữa cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode
Như đã biết, sợi quang đơn mode thường được sử dụng để truyền khoảng cách xa, trong khi sợi quang đa mode thường được sử dụng để truyền khoảng cách ngắn. Tuy nhiên, các loại ứng dụng cáp quang đơn mode và đa chế độ khác nhau có khoảng cách truyền khác nhau trong Ethernet ở các tốc độ khác nhau, như được hiển thị trong bảng bên dưới:
Bảng 1: So sánh khoảng cách truyền giữa sợi quang đơn mode và sợi đa mode
| Loại sợi | Ethernet 1000Base/1Gb (SX) | Ethernet 1000Base/1Gb (LX) | Ethernet 10Gb | Ethernet 40Gb | Ethernet 100Gb |
| Cáp quang đơn mode OS1/OS2 (1310nm) |
5Km | 20Km | 40Km | 40Km | 80Km |
| Sợi đa mode OM1 (850nm) |
275m | 550m | 33m | / | / |
| Sợi đa mode OM2 (850nm) |
550m | 550m | 82m | / | / |
| Sợi đa mode OM3 (850nm) |
550m | 550m | 300m | 100m | 100m |
| Sợi đa mode OM4 (850nm) |
550m | 550m | 550m | 150m | 150m |
| Sợi đa mode OM5 (850nm) |
/ | / | 550m | 440m | 150m |
Từ bảng, có thể thấy ở tốc độ 1G và 10G, sợi đơn mode có khoảng cách truyền dài hơn nhiều so với sợi đa mode. Vậy tại sao không phải tất cả các trung tâm dữ liệu đều sử dụng cáp quang đơn mode? Điều này là do việc xây dựng các trung tâm dữ liệu chủ yếu tập trung vào việc truyền tải khoảng cách ngắn. Trong các ứng dụng truyền dẫn khoảng cách ngắn, hiệu suất của sợi đa mode tương tự như sợi đơn mode nhưng chi phí thấp hơn. Hơn nữa, sợi đa mode OM3/OM4 có thể hỗ trợ tốc độ cao hơn. Trong thời đại mạng tốc độ cao ngày nay, nhu cầu về cáp quang đa mode cũng không được đánh giá thấp.
3, Chênh lệch chi phí giữa cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode
Giá thành của sợi đơn mode cao hơn sợi đa mode, chủ yếu là do sự khác biệt về phần cứng thiết bị, nguồn sáng và chi phí vật liệu.
Tương tự, chi phí xây dựng hệ thống cáp quang đa mode thấp hơn so với hệ thống cáp quang đơn mode. Lấy giải pháp HX Fiber làm ví dụ, chi phí của hệ thống truyền dẫn đa chế độ (với sự kết hợp giữa mô-đun quang học đa chế độ và bộ nhảy sợi) dao động từ 3300 nhân dân tệ đến 5300 nhân dân tệ, trong khi chi phí của hệ thống truyền dẫn một chế độ (với sự kết hợp giữa mô-đun quang học đơn chế độ và bộ nhảy) thường vượt quá 6700 nhân dân tệ, với mức chênh lệch giá hơn 1000 nhân dân tệ giữa hai loại.
4, Hỏi đáp chung về cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode
① Có thể trộn lẫn cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode để sử dụng không?
Do chế độ truyền dẫn của sợi đơn mode và sợi đa mode khác nhau nên hai sợi không thể kết nối trực tiếp với nhau, nếu không sẽ dễ gây mất liên kết và giật đường truyền. Nhưng chúng ta có thể sử dụng các thiết bị chuyển đổi như jumper chuyển đổi chế độ đơn sang đa chế độ (tức là jumper điều chỉnh chế độ) để kết nối các liên kết chế độ đơn và đa chế độ.
② Có thể sử dụng mô-đun quang đa chế độ trên cáp quang đơn chế độ không?
Không thể sử dụng mô-đun quang đa chế độ trên sợi quang đơn chế độ, điều này không chỉ dẫn đến tổn thất đáng kể mà còn có thể cản trở hoạt động liên lạc. Do đường kính nhỏ của sợi quang đơn mode và góc phân kỳ lớn của mô-đun quang đa chế độ, khoảng cách truyền càng xa thì độ suy giảm tín hiệu càng lớn. Có thể tín hiệu đã bị suy giảm trước khi đạt đến khoảng cách truyền.
③ Có thể sử dụng mô-đun quang đơn mode trên cáp quang đa mode không?
Các mô-đun quang đơn mode có thể được sử dụng trên sợi đa mode, nhưng bộ thu phát sợi quang cần được sử dụng để chuyển đổi các loại sợi. Ví dụ: bằng cách sử dụng bộ thu phát sợi quang, mô-đun quang đơn mode 1000BASE-LX có thể hoạt động trên sợi đa mode, như minh họa trong hình sau. Bộ thu phát sợi quang cũng có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề kết nối giữa các mô-đun quang đơn chế độ và đa chế độ.
④ Làm thế nào để lựa chọn giữa cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode?
Khi chọn cáp quang đơn mode và cáp quang đa mode, chúng ta nên xem xét khoảng cách truyền dẫn thực tế và chi phí của mạng. Nếu khoảng cách truyền không vượt quá 550 mét, cáp quang đa chế độ là đủ. Nếu khoảng cách truyền đạt vài nghìn mét trở lên thì cáp quang đơn mode là lựa chọn lý tưởng.
Lời kết
Như có thể thấy từ so sánh ở trên, các lĩnh vực ứng dụng của sợi đơn mode và sợi đa mode là khác nhau. Trong số đó, cáp quang đơn mode chủ yếu được sử dụng trong mạng khu vực đô thị và PON, trong khi cáp quang đa chế độ chủ yếu được sử dụng trong mạng doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu. Việc lựa chọn phải dựa trên nhu cầu nối dây thực tế.
