Singlemode- und Multimode-Glasfaser

Glasfasern gibt es hauptsächlich in zwei Typen, die sich vor allem durch die Kerngröße und die Art unterscheiden, wie sich das Licht in ihnen ausbreitet: Singlemode und Multimode. Die Wahl beeinflusst Reichweite, Geschwindigkeit und Kosten. Den richtigen Typ für eine Verbindung auszuwählen, ist eine wichtige Grundkompetenz. In der Prüfung müssen Sie die Stärken der beiden Typen regelmäßig einander zuordnen. Diese Lektion vergleicht sie übersichtlich, damit Sie sie nicht verwechseln.

Ein Modus ist ein Weg, den Licht durch die Glasfaser nehmen kann. Ein breiter Kern lässt Licht in vielen Winkeln eintreten, sodass es sich gleichzeitig auf vielen Wegen oder in vielen Modi ausbreitet. Ein sehr schmaler Kern zwingt das Licht im Wesentlichen auf einen geraden Weg, also in einen einzigen Modus. Der Kerndurchmesser ist der entscheidende Unterschied, der den beiden Fasertypen ihren Namen und ihre Eigenschaften gibt.

Singlemode-Faser (SMF) hat einen winzigen Kern (etwa 9 Mikrometer), der nur einen Lichtweg zulässt. Da es nur einen Modus gibt, bleibt das Licht gebündelt und klar. Dadurch kann es über große Entfernungen — viele Kilometer — mit sehr hoher Bandbreite übertragen werden. SMF verwendet Laserlichtquellen und ist die bevorzugte Wahl für Telekommunikations-Backbones, lange Campusverbindungen und Verbindungen zu Netzbetreibern.

Multimode-Faser (MMF) hat einen größeren Kern (etwa 50 oder 62,5 Mikrometer), in dem sich das Licht gleichzeitig auf vielen Wegen ausbreiten kann. Dadurch ist sie günstiger herzustellen und einfacher zu verarbeiten. Außerdem eignet sie sich gut für kostengünstige LED- oder VCSEL-Lichtquellen. Die vielen Wege begrenzen jedoch ihre Reichweite. Daher eignet sich MMF für kürzere Leitungen, etwa innerhalb eines Gebäudes oder Rechenzentrums, typischerweise bis zu einigen hundert Metern.

Warum erreicht Multimode-Faser kürzere Entfernungen? Wegen der modalen Dispersion. Licht, das sich auf verschiedenen Wegen ausbreitet, kommt zu leicht unterschiedlichen Zeiten an. Dadurch wird ein scharfer Impuls mit zunehmender Entfernung breiter und unschärfer, bis der Empfänger ihn nicht mehr zuverlässig lesen kann. Bei Singlemode gibt es im Wesentlichen nur einen Weg, daher bleiben die Impulse deutlich länger scharf. Die modale Dispersion ist der Hauptgrund für den Reichweitenunterschied.

Multimode-Fasern werden in OM-Kategorien eingeteilt — OM1, OM2, OM3, OM4 und OM5 — wobei höhere Nummern eine größere Bandbreite und Reichweite unterstützen. OM3 und OM4 werden häufig für 10-Gigabit- und schnellere Verbindungen in Rechenzentren verwendet und sind oft aquafarben. Singlemode-Fasern haben normalerweise einen gelben Mantel. Die Farbcodierung hilft Technikern, die beiden Typen auf einen Blick zu unterscheiden.

Merken Sie sich die wichtigsten Unterschiede:

• Singlemode — winziger Kern, Laserquelle, große Reichweite, höhere Kosten, gelber Mantel.
• Multimode — größerer Kern, LED-/VCSEL-Quelle, kürzere Reichweite, geringere Kosten, aqua- oder orangefarbener Mantel.

Singlemode ist bei Reichweite und Bandbreite überlegen; Multimode ist bei kurzen Leitungen kostengünstiger.

Entgegen der landläufigen Annahme kann ein Kabel für Singlemode genauso günstig sein wie ein Multimode-Kabel. Singlemode-Transceiver und -Laser sind jedoch aufgrund ihrer erforderlichen Präzision teurer. Die günstigere Optik von Multimode macht diesen Typ für die vielen kurzen Verbindungen innerhalb eines Gebäudes wirtschaftlich. Bei der Kostenentscheidung geht es also hauptsächlich um die Optik und die Reichweite, nicht nur um das Glas selbst — ein Detail, das in der Prüfung eine Rolle spielen kann.

Als Faustregel gilt: Verwenden Sie Singlemode für große Entfernungen (zwischen Gebäuden, quer durch eine Stadt, in der Telekommunikation) und Multimode für kurze Entfernungen (innerhalb eines Gebäudes oder Rechenzentrums). Verbinden Sie niemals ein Singlemode- und ein Multimode-Segment direkt miteinander, da ihre Kerne nicht zueinander passen und die Verbindung ausfällt oder nur schlecht funktioniert. Stimmen Sie Fasertyp, Transceiver und Stecker über die gesamte Leitung hinweg aufeinander ab.

Die beiden Fasertypen werden mit unterschiedlichen Lichtquellen kombiniert. Singlemode verwendet präzise, gebündelte Laser, die Licht in den winzigen Kern einspeisen. Multimode nutzt häufig kostengünstigere LEDs oder VCSELs (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers), die für den größeren Kern geeignet sind. Diese Kombination ist ein Grund dafür, dass Singlemode-Optiken teurer sind. Außerdem ist ein Transceiver für einen bestimmten Fasertyp ausgelegt — Sie können ein Multimode-Modul nicht beliebig an einer Singlemode-Verbindung einsetzen.

In der Praxis verlegt ein Internetanbieter Singlemode-Fasern über die Region hinweg bis in Ihr Viertel. Ein Rechenzentrum verwendet OM4-Multimode-Fasern, um Rack-Switches über wenige Meter zu verbinden. Auf einem Campus werden zwei weit voneinander entfernte Gebäude mit Singlemode verbunden. Wenn Sie diese Muster erkennen, können Sie Szenariofragen beantworten, bei denen Entfernung und Umgebung eindeutig auf einen der beiden Fasertypen hinweisen.

Testen Sie Ihr Wissen über die verschiedenen Fasertypen.

Sie haben die beiden Fasertypen verglichen. Singlemode hat einen winzigen Kern und einen Lichtweg, verwendet Laser und überbrückt bei hoher Bandbreite große Entfernungen — ideal für Backbones und Verbindungen zwischen Gebäuden. Multimode hat einen größeren Kern mit vielen Lichtwegen, verwendet kostengünstigere LED-/VCSEL-Optiken und eignet sich wegen der modalen Dispersion für kurze Leitungen; diese lässt die Impulse mit zunehmender Entfernung verschwimmen. Multimode wird in OM-Kategorien eingeteilt (OM3/OM4 sind üblich); Singlemode ist gelb, Multimode häufig aqua. Stimmen Sie Entfernung und Umgebung auf den passenden Fasertyp ab.