Fibra monomodale e multimodale

La fibra è disponibile in due tipi principali, che si distinguono soprattutto per le dimensioni del core e per il modo in cui la luce vi si propaga: single-mode e multimode. La scelta influisce su distanza, velocità e costi. Saper scegliere il tipo corretto per un collegamento è una competenza fondamentale e nell'esame viene regolarmente richiesto di associare ogni tipo ai suoi punti di forza. Questa lezione li confronta in modo chiaro, così non li confonderà mai.

Un modo è un percorso che la luce può seguire lungo la fibra. Un core ampio permette alla luce di entrare con molte angolazioni, quindi questa percorre contemporaneamente molti percorsi o modi. Un core molto stretto costringe invece la luce a seguire essenzialmente un unico percorso rettilineo, cioè un singolo modo. Il diametro del core è la differenza fondamentale che determina il nome e il comportamento di ciascun tipo di fibra.

La fibra single-mode (SMF) ha un core minuscolo (circa 9 micron) che consente un solo percorso della luce. Con un solo modo, la luce rimane concentrata e pulita, quindi percorre distanze molto lunghe — molti chilometri — con una larghezza di banda molto elevata. La SMF usa sorgenti laser ed è la scelta per le dorsali di telecomunicazione, i lunghi collegamenti nei campus e i collegamenti dei provider.

La fibra multimode (MMF) ha un core più grande (circa 50 o 62,5 micron) che permette alla luce di percorrere contemporaneamente molti cammini. Questo la rende più economica da produrre e più semplice da installare, oltre a renderla adatta a sorgenti luminose LED o VCSEL a basso costo. Tuttavia, i numerosi percorsi ne limitano la distanza; perciò la MMF è adatta ai collegamenti più brevi, ad esempio all'interno di un edificio o di un data center, in genere fino a qualche centinaio di metri.

Perché la multimode raggiunge distanze inferiori? A causa della dispersione modale. La luce che percorre cammini diversi arriva in momenti leggermente differenti, quindi un impulso netto si allarga e si sfoca lungo la distanza, finché il ricevitore non riesce più a leggerlo correttamente. La single-mode ha essenzialmente un solo percorso, quindi i suoi impulsi rimangono netti molto più a lungo. La dispersione modale è il motivo principale della differenza di distanza.

La fibra multimode è suddivisa nelle categorie OM — OM1, OM2, OM3, OM4 e OM5 — e i numeri più alti supportano una maggiore larghezza di banda e distanze superiori. OM3 e OM4 sono comuni nei collegamenti a 10 gigabit e più veloci dei data center e spesso sono di colore acqua. La fibra single-mode è generalmente rivestita di giallo. La codifica a colori aiuta i tecnici a distinguerle a colpo d'occhio.

Memorizzi le differenze principali:

• Single-mode — core minuscolo, sorgente laser, lunga distanza, costo maggiore, guaina gialla.
• Multimode — core più grande, sorgente LED/VCSEL, distanza inferiore, costo minore, guaina color acqua/arancione.

La single-mode prevale per distanza e larghezza di banda; la multimode prevale per il costo nei collegamenti brevi.

Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, il cavo single-mode può costare quanto quello multimode, ma i ricetrasmettitori e i laser single-mode sono più costosi a causa della loro precisione. Le ottiche più economiche della multimode la rendono conveniente per i numerosi collegamenti brevi all'interno di un edificio. La scelta economica riguarda quindi soprattutto le ottiche e la distanza, non soltanto il vetro; è una sfumatura che l'esame potrebbe verificare.

La regola generale è semplice: usi la single-mode per le lunghe distanze (tra edifici, attraverso una città, nelle telecomunicazioni) e la multimode per le brevi distanze (all'interno di un edificio o di un data center). Non colleghi mai direttamente un segmento single-mode a uno multimode, perché i loro core non corrispondono e il collegamento non funzionerebbe o avrebbe prestazioni scarse. Abbini il tipo di fibra, il ricetrasmettitore e i connettori lungo tutto il collegamento.

I due tipi di fibra si abbinano a sorgenti luminose diverse. La single-mode usa laser precisi e focalizzati, che iniettano la luce nel suo core minuscolo. La multimode usa comunemente LED o VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers) più economici e adatti al suo core più grande. Questo abbinamento è uno dei motivi per cui le ottiche single-mode costano di più e significa che un ricetrasmettitore è progettato per un solo tipo di fibra: non è possibile sostituire liberamente un modulo multimode su un collegamento single-mode.

Nella pratica, un provider Internet usa la fibra single-mode per attraversare la regione fino al vostro quartiere; un data center usa la fibra multimode OM4 tra switch di rack distanti pochi metri; un campus collega due edifici lontani con la single-mode. Riconoscere questi schemi aiuta a rispondere alle domande basate su scenari, in cui distanza e ambiente indicano chiaramente un tipo di fibra rispetto all'altro.

Verifichi le sue conoscenze sui tipi di fibra.

Ha confrontato i due tipi di fibra. La single-mode ha un core minuscolo e un solo percorso luminoso, usa laser e copre lunghe distanze con un'elevata larghezza di banda: è ideale per le dorsali e i collegamenti tra edifici. La multimode ha un core più grande con molti percorsi luminosi, usa ottiche LED/VCSEL più economiche ed è adatta ai collegamenti brevi, perché la dispersione modale sfoca i suoi impulsi lungo la distanza. La multimode è suddivisa in categorie OM (OM3/OM4 sono comuni); la single-mode è gialla, mentre la multimode è spesso color acqua. Abbini la distanza e l'ambiente al tipo di fibra.