Różnice między światłowodem jednomodowym a wielomodowym
Technologia światłowodowa stanowi fundament współczesnych sieci telekomunikacyjnych, umożliwiając przesyłanie danych z prędkościami sięgającymi nawet 8 Gb/s. W Polsce infrastruktura ta rozwijała się dynamicznie przez ostatnie dwie dekady. Podstawowy podział światłowodów obejmuje dwa główne typy: jednomodowe i wielomodowe, które różnią się zasadniczo sposobem propagacji światła, parametrami technicznymi oraz zastosowaniami. Wybór odpowiedniego typu światłowodu wpływa bezpośrednio na wydajność sieci, koszty instalacji oraz możliwości rozbudowy w przyszłości.
Czym jest światłowód jednomodowy i jak działa?
Światłowód jednomodowy to rodzaj włókna optycznego, które charakteryzuje się rdzeniem o średnicy zaledwie 8-10 mikrometrów. Oprócz tego składa się on także z płaszcza, który otacza rdzeń. Jego średnica zazwyczaj wynosi 125 mikrometrów. Dodatkowo w całej strukturze znajduje się też powłoka ochronna, która zabezpiecza włókno przed uszkodzeniami mechanicznymi.
Co ważne światłowód jednomodowy umożliwia transmisję tylko jednej wiązki światła o konkretnej długości fali. Dzieje się tak m.in.ze względu na bardzo mały rdzeń. Z jednej strony może być to wada, ale z drugiej jest to także zaleta – światło rozchodzi się bowiem prostoliniowo – nie ma ryzyka odbić wielokrotnych i wystąpienia dyspersji modowej, czyli rozmycia sygnału. Zjawisko to przyczynia się do ograniczenia zasięgu lub szybkości transmisji danych.
W światłowodzie jednomodowym może z kolei występować inny rodzaj dyspersji – chromatyczna. Zjawisko to również oznacza w praktyce rozmycie sygnału, jednak nie tak znaczące, jak przy światłowodzie wielomodowym, w którym mamy do czynienia ze wspomnianą dyspersją modową.
Jak działa światłowód wielomodowy?
Światłowód wielomodowy ma rdzeń o znacznie większej średnicy – 50-62,5 mikrometrów – co pozwala na propagację światła w wielu modach jednocześnie. Każdy mod reprezentuje inną ścieżkę optyczną, po której porusza się światło, co oznacza, że impulsy świetlne mogą docierać do odbiornika w różnych momentach czasu.
Zasada działania światłowodu wielomodowego opiera się na zjawisku refrakcji i całkowitego wewnętrznego odbicia, podobnie jak w przypadku włókien jednomodowych, jednak większa średnica rdzenia powoduje, że światło może poruszać się różnymi ścieżkami. We włóknie o profilu schodkowym promienie świetlne odbijają się od granicy rdzeń-płaszcz pod różnymi kątami, tworząc charakterystyczny wzór propagacji. Większe tłumienie wynika z większej powierzchni rdzenia, a więc i zwiększonych strat w wyniku rozpraszania.
Najważniejsze różnice między jednomodowym a wielomodowym włóknem
Podstawowa różnica między światłowodami jednomodowymi a wielomodowymi dotyczy średnicy rdzenia, która bezpośrednio wpływa na wszystkie pozostałe parametry techniczne. Włókna jednomodowe z rdzeniem 8-10 mikrometrów umożliwiają propagację tylko jednego modu światła, eliminując dyspersję modalną. Włókna wielomodowe z rdzeniem 50-62,5 mikrometrów pozwalają na propagację setek modów, co powoduje dyspersję modalną ograniczającą przepustowość. Ta różnica przekłada się na zasięg transmisji – włókna jednomodowe osiągają dystanse 40-80 km bez wzmacniaczy, podczas gdy wielomodowe ograniczają się do maksymalnie 2 km przy wysokich prędkościach transmisji.
W światłowodzie jednomodowym światło biegnie jedną drogą, bez żadnych odbić. W wielomodowym z kolei istnieje wiele dróg światła, które odbijają się od ścianek. Przy pierwszym z nich jest też zwiększona przepustowość (nawet setki kilometrów), podczas gdy w drugim jest ona zdecydowanie mniejsza. Dlatego też światłowód jednomodowy najlepiej sprawdzi się w sieciach dalekiego zasięgu, wielomodowy natomiast to najlepsza opcja na krótsze dystanse – w budynkach czy serwerowniach.
Który rodzaj światłowodu sprawdza się lepiej w domu, a który w firmie?
W instalacjach domowych światłowody wielomodowe są rzadko stosowane ze względu na ograniczony zasięg i brak potrzeby wysokich przepustowości na krótkich dystansach charakterystycznych dla budynków mieszkalnych. Operatorzy telekomunikacyjni stosują wyłącznie włókna jednomodowe do doprowadzenia internetu do domów w technologii FTTH (Fiber To The Home). Przepustowość oferowana w domach sięga obecnie 1-8 Gb/s z planami rozbudowy w najbliższych latach.
Jeśli chodzi o przestrzenie biurowe i korporacyjne, wybór między światłowodami jednomodowymi a wielomodowymi zależy od architektury sieci, wymaganych prędkości i planowanych inwestycji. Centra danych często wykorzystują włókna wielomodowe. Firmy planujące długoterminowe inwestycje (powyżej 10 lat) coraz częściej wybierają infrastrukturę jednomodową ze względu na możliwość łatwej rozbudowy przepustowości bez wymiany kabli, co długoterminowo stanowi znaczącą przewagę kosztową.