In diesem Beitrag erklären wir den Unterschied zwischen den Glasfasertypen Singlemode und Multimode. Dabei gehen wir auf die Vor- und Nachteile beider Technologien ein und für welchen Einsatzzweck sich diese eignen.
Die Fasertypen: Singlemode und Multimode
Singlemodefasern und Mulitmodefasern unterscheiden sich in ihren Eigenschaften deutlich voneinander. Vieles davon ist auf die verschiedenen Faserkerndurchmesser zurückzuführen, welche auch den grundlegenden Unterschied der beiden Fasertypen erklärt:
Bei Singlemodefasern kann sich aufgrund des kleinen Kerns das Licht (quasi) nur geradlinig ausbreiten, was zur hohen Reichweite dieses Fasertyps führt. Im Gegensatz dazu können sich im Kern der deutlich größeren Multimodefasern unterschiedliche Lichtmodi ausbreiten. Diese wandern nicht mehr geradlinig durch die Faser, sondern werden immer wieder vom Mantel reflektiert. Das führt zu einer Streuung des Lichts, woraus eine Laufzeitverschiebung resultiert. Bei höheren Datenraten verkürzt sich somit auch die maximale Reichweite bei Multimode-Fasern.
Unterschiede der Fasertypen
Die Fasertypen unterscheiden sich unter anderem in:
- Faserkerndurchmesser
- Reichweite
- Bandbreite
Singlemode
Faserkerndurchmesser: 9 µm
Max. Reichweite: 200.000 Meter¹
Max. Bandbreite: 100 Gbit/s (bis zu 400 Gbit/s)²
Multimode
Faserkerndurchmesser: 50 oder 62,5 µm
Max. Reichweite: 2.000 Meter (bei 100 Mbit/s)
Max. Bandbreite: 100 Gbit/s (geringere Reichweite) (bis zu 400 Gbit/s)²
Zusätzlich können MM-Fasern anhand ihres Brechungsindex unterschieden werden: Es stehen Stufenindex- oder Gradientenindexprofile zur Verfügung. Diese unterscheiden sich in ihren Übertragungseigenschaften.
Faserkategorien und deren Reichweiten im Detail
Single- und Multimodefasern können nach ISO/IEC 11801 klassifiziert werden. Die Norm beschreibt Kabelklassen, die sich unter anderem im Fasertyp, Bandbreite, Dämpfungswerten und optischer Quelle unterscheiden.
Für MM-Fasern werden die Klassen OM1 bis OM5 verwendet. Bei SM-Fasern kann zwischen OS1 und OS2 unterschieden werden. Die unterschiedlichen Kabel, Stecker und Kupplungen sind farblich codiert.
Die erzielbaren Reichweiten sind vom Anwendungsbereich abhängig, diese sind bei Ethernet-Anwendungen in der Regel³:
Vor- und Nachteile beider Glasfasertechnologien
Aus den beschriebenen Eigenschaften ergeben sich für beide Technologien besondere Einsatzzwecke.
Singlemodefasern: Die Vor- und Nachteile
SM-Fasern sind vor allem für eine Anwendung besonders geeignet: Große Distanzen. Sie sind aber nicht für alle Bereiche geeignet und benötigen höhere Investitionen.
Vorteile
- Hohe Reichweiten ohne Verstärkung oder Aufbereitung möglich
- Sehr hohe Bandbreiten
- Geringe Laufzeitverschiebungen
- Kaum Signaldämpfung
Nachteile
- Teure Laser zur Lichteinspeisung notwendig
- Höherer Installationsaufwand: Spleißen schwieriger und Steckverbinder aufwändiger wegen kleinem Faserkern
- Ungeeignet für sehr kurze Distanzen (wegen zu hoher Sendeleistung)
Multimodefasern: Die Vor- und Nachteile
MM-Fasern sind kosteneffizient und flexibel. Sie sind aber in ihrer Reichweite und Bandbreite begrenzt.
Vorteile
- Geringerer Installationsaufwand (wegen größerem Kerndurchmesser)
- Einfachere Herstellung
- Meist günstigere Anschaffung
- Stufen- und Gradientenindexprofil verfügbar
Nachteile
- Höhere Signaldämpfung
- Größere Laufzeitverschiebung
- Begrenzte Bandbreiten
- Geringere Reichweiten
- Signalverstärker oder -aufbereiter bei weiten Distanzen erforderlich
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Fazit: Welche Faser einsetzen?
Welcher Fasertyp eingesetzt werden soll, hängt von vielen individuellen Parametern ab. Mit folgenden Fragen können Sie eine Vorentscheidung treffen:
- Welche Distanz soll überbrückt werden?
- Welche Bandbreite ist notwendig?
- Wie viel kann investiert werden?
- Wie sehen zukünftige Anwendungen aus?
- Welche Infrastruktur steht bereits zur Verfügung?
Allgemein eignen sich Singlemodefasern für hohe Datenraten über große Distanzen. Sie glänzen durch extrem wenige Übertragungsfehler und Interferenzen selbst über viele Kilometer hinweg. So können großflächige Wide Area Networks aufgebaut werden. Multimodefasern kommen als ökonomische Alternative bei kürzeren Strecken zum Einsatz und sind z.B. für allgemeine Daten- und Sprachanwendungen meist vollkommen ausreichend. Das macht die Fasern ideal für den LAN-Bereich.
Auch eine Kombination beider Technologien ist mit Medienkonvertern möglich. Zum Beispiel könnten Maschinen und Geräte innerhalb einer Fabrik mit MM-Fasern vernetzt werden und eine Verbindung zwischen unterschiedlichen Standorten über SM-Fasern hergestellt. Wird zusätzlich z.B. Power-over-Ethernet benötigt, können auch Kupferkabel in der Planung berücksichtigt werden.
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