盡管單模光纖 (SMF) 和多模光纖(MMF)光纜類型廣泛用于各種應用，但單模光纖和多模光纖之間的差異仍然令人困惑。本文將從基本構造、光纖距離、成本、光纖顏色等方面，對單模和多模光纖類型進行深入比較。
單模與多模光纖電纜概述
單模意味著光纖一次可以傳播一種類型的光模式。而多模意味著光纖可以傳播多種模式。單模和多模光纜的區別主要在于纖芯直徑、波長和光源、帶寬、顏色護套、距離和成本。
芯徑
單模光纖纖芯直徑遠小于多模光纖。即使有其他可用的，其典型的核心直徑也是 9 μm。而多模光纖的纖芯直徑通常為50 μm和62.5 μm，這使其具有更高的“聚光”能力并簡化了連接。單模和多模光纖的包層直徑為125 μm。
多模光纖的衰減比單模光纖高，因為它的纖芯直徑更大。單模光纜的纖芯非常細，因此通過這些光纜的光不會被反射太多次，從而使衰減保持在最低水平。
| 9/125 單模光纖單工 | 50/125 OM3 多模光纖 | ||
|---|---|---|---|
| 1310nm 衰減 | 0.36 分貝/公里 | 850 nm 處的衰減 | 3.0 分貝/公里 |
| 1550nm 衰減 | 0.22 分貝/公里 | 1300 nm 處的衰減 | 1.0 分貝/公里 |
波長和光源
由于多模光纖纖芯較大，多模光纜中使用了一些工作在850nm和1300nm波長的低成本光源，如LED（發光二極管）和VCSEL（垂直腔面發射激光器）。而單模光纖通常使用激光或激光二極管來產生注入光纜的光。而常用的單模光纖波長為1310nm和1550nm。
帶寬
多模光纖帶寬受其光模限制，目前最大帶寬為OM5光纖的28000MHz*km。而單模光纖的帶寬在理論上是無限的，因為它一次只允許一種光模通過。
彩色護套
根據TIA-598C標準定義，對于非軍事應用，單模光纜外包黃色外護套，多模光纖外包橙色或淺綠色護套。在此處查找有關光纖電纜顏色代碼的更多詳細信息。
單模與多模光纖距離
眾所周知，單模光纖適用于長距離應用，而多模光纖專為短距離傳輸而設計。那么當談到單模與多模光纖距離時，可量化的差異是什么？
| 光纜類型 | 光纖距離 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 快速以太網 100BA SE-FX | 1Gb 以太網 1000BASE-SX | 1Gb 以太網 1000BA SE-LX | 10Gb 基礎 SE-SR | 25Gb 基礎 SR-S | 40Gb 基礎 SR4 | 100Gb 基礎 SR10 | ||
| 單模光纖 | 操作系統2 | 200米 | 5,000米 | 5,000米 | 10公里 | / | / | / |
| 多模光纖 | OM1 | 200米 | 275米 | 550m（需要模式調節跳線） | / | / | / | / |
| OM2 | 200米 | 550米 | / | / | / | / | ||
| OM3 | 200米 | 550米 | 300米 | 70m | 100米 | 100米 | ||
| OM4 | 200米 | 550米 | 400米 | 100米 | 150米 | 150米 | ||
| OM5 | 200米 | 550米 | 300米 | 100米 | 400米 | 400米 | ||
從圖中我們可以看出，在1G到10G的數據速率下，單模光纖的傳輸距離要比多模光纖電纜長很多，但是OM3/OM4/OM5多模光纖支持更高的數據速率。由于多模光纖芯徑大，支持多模光，其光纖距離受模態色散的限制，模態色散是多模階躍折射率光纖中普遍存在的現象。而單模光纖則不是。這就是它們之間的本質區別。另外，OS2單模光纖在40G和100G鏈路上可以支持更遠的距離，表中沒有列出。
單模與多模光纖成本
“單模與多模光纖成本”是一些論壇的熱門話題。不少人發表了自己的看法。他們的觀點主要集中在光模塊成本、系統成本和安裝成本上。
光模塊成本
與單模收發器相比，多模收發器的價格要低近兩三倍。下表以 FS 兼容的 Cisco 單模收發器和多模收發器為例。
| 速度 | 收發器 | 收發器說明 | 價格 | 差價 |
|---|---|---|---|---|
| 1G | 單模 SFP | FS 兼容 GLC-LH-SMD 1000BASE-LX/LH SFP 1310nm 10km DOM 收發器 | 10.00 美元 | 1.00 美元 |
| 多模 SFP | FS 兼容 GLC-SX-MMD 1000BASE-SX SFP 850nm 550m DOM 收發器 | 9.00 美元 | ||
| 10G | 單模 SFP+ | FS 兼容 SFP-10G-LR 10GBASE-LR SFP+ 1310nm 10km DOM 收發器 | 27.00 美元 | 7.00 美元 |
| 多模 SFP+ | FS 兼容 SFP-10G-SR 10GBASE-SR SFP+ 850nm 300m DOM 收發器 | 20.00 美元 | ||
| 25G | 單模 SFP28 | FS 兼容 SFP-25G-LR-S 1310nm 10km | 59.00 美元 | 20.00 美元 |
| 多模 SFP28 | FS 兼容 SFP-25G-SR-S 850nm 100m | 39.00 美元 | ||
| 40G | 單模 QSFP+ | FS 兼容 QSFP-40G-LR4 40GBASE-LR4 和 OTU3 QSFP+ 1310nm 10km LC DOM 收發器 | 309.00 美元 | 270.00 美元 |
| 多模 QSFP+ | FS 兼容 QSFP-40G-SR4 40GBASE-SR4 QSFP+ 850nm 150m MTP/MPO DOM 收發器 | 39.00 美元 | ||
| 100克 | 單模QSFP28 | FS 兼容 QSFP28 Cisco QSFP-100G-LR4-S 100GBASE-LR4 1310nm 10km 收發器 | 499.00 美元 | 400.00 美元 |
| 多模 QSFP28 | FS 兼容 QSFP28 Cisco QSFP-100G-SR4-S 100GBASE-SR4 850nm 100m 收發器 | 99.00 美元 |
從表中我們可以看出，價格差異隨著速度的增加而大幅增加。
系統成本
為了利用通常適用于長距離應用的單模光纖的基本屬性，需要帶有激光器的收發器，這些激光器在更長的波長下工作，具有更小的光斑尺寸和通常更窄的光譜寬度。這些收發器特性加上對更高精度對齊的需求以及對更小芯徑的更嚴格連接器公差導致單模光纖互連的收發器成本和整體互連成本顯著增加。
針對與多模光纖一起使用而優化的基于 VCSEL 的收發器的制造方法更容易制造成陣列設備，并且比等效的單模收發器成本更低。盡管使用了多個光纖通道和多個收發器陣列，但與在單工-雙工連接上采用單通道或多通道操作的單模技術相比，可以顯著節省成本。多模光纖系統提供最低的系統成本和升級到 100G 的路徑，適用于使用基于并行光學互連的基于標準的駐地應用。
安裝費用
單模光纖的成本通常低于多模光纖。在構建您希望最終能夠達到 10G 或更快速度的 1G 光纖網絡時，單模光纖成本的節省可以節省大約一半的價格。而多模 OM3 或 OM4 光纖使 SFP 模塊的成本增加了 35%。單模光學器件更昂貴，但更換多模器件的人工成本要高得多，尤其是如果遵循 OM1—OM2—OM3—OM4。如果您愿意查看使用過的前光纖通道 SFP，單模 1G 的價格會跌破底線。如果您有預算并且需要 10G 短連接，最后檢查的經濟性仍然支持多模。不過請留意這些經濟因素，因為歷史表明單模的價格溢價將會下降。
關于單模與多模光纖電纜的常見問題
問：單模或多模光纖類型哪種更好？
A：上面已經提到，單模光纖和多模光纜在成本和應用上各有優勢。沒有單模光纖比多模光纖更好的說法。只需為您的應用程序選擇最合適的一個就可以了。
問：我可以混合使用單模和多模光纖類型嗎？
答：這個問題的答案是“否”。多模光纖和單模光纖的纖芯尺寸不同，傳輸的光模數也不同。如果混合使用這兩種光纖，或將它們直接連接在一起，則會損失大量光損耗，從而導致鏈路抖動或中斷。請記住，切勿隨意混合使用不同類型的電纜。
問：我可以在單模光纖電纜上使用多模收發器嗎？
A：一般來說，答案是否定的。如果多模收發器與單模光纖相連，會產生較大的光損耗。然而，反之亦然。例如，1000BASE-LX 單模 SFP 可以通過使用模式調節光纜在多模光纜上工作。有時，光纖媒體轉換器也可以用來解決單模收發器和多模收發器之間的此類問題。
問：單模與多模光纖電纜類型：我應該選擇哪種？
答：在選擇單模和多模光纜時，首先要考慮的因素是您實際需要的光纖距離。例如，在數據中心，多模光纜足以傳輸 300-400 米的距離。而在需要長達數千米距離的應用中，單模光纖是最佳選擇。并且在可以使用單模和多模光纖的應用中，還應考慮成本和未來升級要求等其他因素以供您選擇。
概括
從單模與多模光纜的比較可以看出，單模光纖布線系統適用于長距離數據傳輸應用，廣泛部署于運營商網絡、城域網和無源光網中。多模光纖布線系統的傳輸距離較短，廣泛部署在企業、數據中心和局域網中。無論選擇哪一種，在光纖總成本的基礎上，選擇最適合自己網絡需求的是每一個網絡設計者的重要任務。
