单模光缆与多模光缆，网络工程师必知的光缆类型

尽管单模光纤 (SMF) 和多模光纤(MMF)光缆类型广泛用于各种应用，但单模光纤和多模光纤之间的区别仍然令人困惑，本文将围绕基本结构、光纤距离、成本、光纤颜色等方面，对单模和多模光纤类型进行深入比较。

单模与多模光纤概述

单模意味着光纤一次可以传播一种类型的光模式。而多模意味着光纤可以传播多种模式，单模和多模光纤的区别主要在于纤芯直径、波长和光源、带宽、色鞘、距离和成本。

芯径

单模光纤纤芯直径远小于多模光纤，即使有其他可用的芯径，其典型芯径也是 9 µm，而多模光纤纤芯直径通常为50μm和62.5μm，使其具有更高的“聚光”能力并简化连接，单模和多模光纤的包层直径为 125 µm。

多模光纤的衰减比单模光纤大，因为它的芯径较大。单模光缆的纤芯很细，通过这些光缆的光不会被反射太多次，从而将衰减保持在最低限度。

波长和光源

由于多模光纤纤芯尺寸较大，多模光缆中使用了一些低成本的光源，如工作在 850nm 和 1300nm 波长的 LED（发光二极管）和 VCSEL（垂直腔面发射激光器），而单模光纤通常使用激光器或激光二极管来产生注入电缆的光。而常用的单模光纤波长为1310nm和1550nm。

带宽

多模光纤带宽受其光模限制，目前最大带宽为OM5光纤的28000MHz*km。而单模光纤的带宽理论上是无限的，因为它一次只允许一种光模式通过。

彩色护套

根据TIA-598C标准定义，对于非军用应用，单模光缆外覆黄色外护套，多模光纤外覆橙色或浅绿色护套。

单模与多模光纤距离

众所周知，单模光纤适用于长距离应用，而多模光纤则专为短距离应用而设计，那么当谈到单模与多模光纤距离时，可量化的差异是什么？

从图中我们可以看出，在1G到10G的数据速率下，单模光纤的距离比多模光缆的距离要长得多，但是OM3/OM4/OM5多模光纤支持更高的数据速率，由于多模光纤纤芯尺寸大，支持多种光模，其光纤距离受到模态色散的限制，模色散是多模阶跃光纤中的常见现象，而单模光纤则不然。这就是它们之间的本质区别，另外，OS2单模光纤在40G和100G链路上可以支持更长的距离，表中没有列出。

单模与多模光纤成本

“单模与多模光纤成本”是一些论坛的热门话题，许多人发表了自己的看法，他们的观点主要集中在光模块成本、系统成本和安装成本上。

光收发器成本

与单模收发器相比，多模收发器的价格要低近两三倍。

系统成本

为了利用单模光纤的基本属性，单模光纤通常面向更远距离的应用，需要带有激光器的收发器，其工作波长更长，光斑尺寸更小，光谱宽度通常更窄，这些收发器特性加上对更高精度对准和更严格的连接器容差对较小纤芯直径的需求，导致单模光纤互连的收发器成本和整体互连成本显着增加。

为与多模光纤一起使用而优化的基于 VCSEL 的收发器的制造方法更容易制造成阵列设备，并且比等效的单模收发器成本更低。尽管使用了多个光纤通道和多个收发器阵列，但与在单双工连接上采用单通道或多通道操作的单模技术相比，仍可显着节省成本。多模光纤系统为使用基于并行光纤的互连的基于标准的房屋应用提供最低的系统成本和升级到 100G 的路径。

安装成本

单模光纤的成本通常低于多模光纤。在构建您希望最终能够达到 10G 或更快速度的 1G 光纤网络时，单模光纤成本的节省可节省大约一半的价格，而多模 OM3 或 OM4 光纤会使 SFP 模块的成本增加 35%。单模光器件更贵，但替换多模光器件的人工成本要高得多，尤其是在OM1—OM2—OM3—OM4之后。如果您愿意查看使用过的前光纤通道 SFP，单模 1G 的价格就会下降。

关于单模与多模光缆的常见问题

问：单模或多模光纤哪种更好？

答：如上所述，单模光缆和多模光缆在成本和应用上各有优势，没有单模光纤比多模光纤更好的说法，只需为您的应用选择最合适的一种即可。

问：我可以混合使用单模和多模光纤吗？

答：这个问题的答案是“否”，多模光纤和单模光纤纤芯尺寸不同，传输的光模数也不同。如果将两根光纤混在一起，或将它们直接连接在一起，则会损失大量光损耗，从而导致链路抖动或断开。

请记住，切勿随意混合不同类型的电缆。

问：我可以在单模光纤电缆上使用多模收发器吗？

答：一般来说，答案是否定的,多模收发器与单模光纤连接会产生较大的光损耗,但是，反之亦然。例如，1000BASE-LX 单模 SFP 可以使用模式调节光缆在多模光缆上工作,有时，光纤介质转换器也可用于解决单模收发器和多模收发器之间的此类问题。

问：单模与多模光缆类型：我应该选择哪种？

答：在单模和多模光缆之间做出决定时，首先要考虑的因素是您实际需要的光纤距离,例如，在数据中心，多模光缆足以满足 300-400 米的距离,而在需要长达数千米距离的应用中，单模光纤是最佳选择,在可以使用单模和多模光纤的应用中，还应考虑成本和未来升级要求等其他因素供您选择。

总结

通过比较单模与多模光纤，可以得出结论，单模光纤布线系统适用于长距离数据传输应用，并广泛部署在运营商网络、城域网和无源光网络中。

多模光纤布线系统距离较短，广泛部署在企业、数据中心和局域网中。

无论您选择哪一种，根据总光纤成本，选择最适合您网络需求的一种是每个网络设计人员的一项重要任务。