Come convertire la fibra multimodale in fibra monomodale o viceversa?

Un'onda luminosa con una determinata frequenza, stato di polarizzazione e direzione di trasmissione è chiamata modalità di trasmissione dell'onda luminosa. La fibra multimodale (MMF) e la fibra monomodale (SMF) sono due tipi di cavi in fibra ottica classificati in base alla modalità di trasmissione. Una differenza funzionale è la distanza di trasmissione. La rete locale (LAN) spesso impiega MMF e apparecchiature MMF per connessioni a corto raggio all'interno degli edifici. Pertanto, il collegamento tra edifici dalla LAN alla rete geografica (WAN) deve utilizzare fibra monomodale per estendere la distanza di trasmissione. Questo articolo introduce il contesto della conversione della modalità della fibra e tre metodi di conversione tra monomodale e multimodale.

Base di conoscenze sulla fibra multimodale rispetto alla fibra monomodale

Si può distinguere SMF da MMF dal colore della guaina esterna — la fibra monomodale ha una guaina del cavo gialla, mentre le fibre con guaine dei cavi arancioni, azzurro acqua, rosso rosa o verdi sono fibre multimodali. 

La luce attraversa direttamente il nucleo senza che si verifichi alcuna riflessione dalla parete tra nucleo e rivestimento della fibra nella fibra monomodale. Nella fibra multimodale, un impulso luminoso si separa in diversi fasci e si riflette costantemente lungo la parete interna, il che comporta molta dispersione e perdita di segnale. 

Fig 1: modalità di trasmissione in fibra monomodale vs multimodale

Di conseguenza, la fibra multimodale presenta limitazioni di trasmissione. La capacità massima di trasmissione della MMF è di circa 300m-400m. Tuttavia, la fibra monomodale senza perdita di potenza può trasmettere la luce per distanze molto maggiori, 10km, 20km, 40km, 80km e anche oltre.

Un'altra differenza tra i due è il diametro del nucleo. Il nucleo della fibra monomodale ha un diametro molto ridotto, in genere 5µm, 7µm e 9µm. Il diametro del nucleo della fibra multimodale è diverse volte quello della fibra monomodale; 62.5µm o 50µm sono comuni. 

Fig. 2: Diametro del nucleo della fibra monomodale rispetto a multimodale

Quando gli utenti desiderano utilizzare fibra monomodale insieme a fibra multimodale, la prima idea che viene in mente è collegarle direttamente. A causa della significativa differenza tra SMF e MMF nella dimensione del diametro del nucleo della fibra, la giunzione o l'accoppiamento passivo della fibra multimodale con quella monomodale causerà il guasto del collegamento. La conversione della modalità della fibra serve a trovare soluzioni al problema.

Che cosa determina la domanda di conversione da multimodale a monomodale o viceversa?

Qual è dunque la causa dell'uso misto di fibra multimodale e monomodale? Come vediamo, le ottiche applicate nell'interconnessione punto-punto sono simmetriche. Ad esempio, l'estremità A con una porta 10G SFP+ ospita un modulo 10GBASE-SR SFP+. Per realizzare la connessione diretta a corto raggio allo switch dell'estremità B con la stessa porta, lo stesso modulo 10GBASE-SR SFP+ dovrebbe essere inserito nella porta dello switch dell'estremità B. Quindi utilizzare una fibra multimodale per collegare le due estremità. Questo è lo scenario applicativo più ideale e semplice. 

E se l'estremità B si trova in un altro edificio, a decine di chilometri di distanza dall'estremità A? Oppure se l'apparecchiatura dell'estremità B è monomodale o deve utilizzare una connessione in fibra monomodale? Nel primo caso, è necessario utilizzare la fibra monomodale perché la fibra multimodale non può arrivare così lontano. Il problema è come realizzare il collegamento tra SMF e i moduli multimodali dell'apparecchiatura terminale. Nel secondo caso, il problema è come ottenere la connessione tra un'estremità multimodale e l'altra estremità monomodale.

In diversi ambienti di cablaggio, la comunicazione in fibra ottica può richiedere la conversione da multimodale a monomodale o da monomodale a multimodale. Ma l'applicazione più tipica è la conversione da multimodale a monomodale per aumentare la distanza di trasmissione della rete.

Le 3 migliori soluzioni per convertire la fibra multimodale in monomodale o viceversa

Successivamente, presenterò tre metodi di conversione della modalità della fibra, ciò che hanno in comune è il fatto di basarsi su prodotti di conversione da monomodale a multimodale.

Soluzione 1: utilizzo di convertitori multimediali da fibra a fibra per la conversione da multimodale a monomodale

Il media converter da fibra a fibra offre molteplici funzioni di conversione, ad esempio conversione da multimodale a monomodale, conversione da duplex a simplex e conversione della lunghezza d'onda da standard a WDM. Per comprendere come un media converter in fibra trasferisce da multimodale a monomodale, prendi il convertitore da fibra multimodale a monomodale prendendo QSFPTEK come esempio. Il prodotto dispone di due slot SFP/SFP+, che possono ospitare due moduli SFP/SFP+. Per convertire MMF in SMF, inserire in uno degli slot un transceiver 10GBASE-SR SFP+ per la connessione in fibra multimodale e nell'altro slot un transceiver 10GBASE-LR SFP+ per il collegamento in fibra monomodale. In questo modo un collegamento MMF locale entro 400m può arrivare ad almeno 10km e fino a 140km abbinando ottiche diverse.

Nello scenario applicativo seguente, è necessario collegare due switch Ethernet situati in due edifici. Entrambi gli switch sono dotati di moduli in fibra multimodale, ma la distanza tra gli edifici è di circa 6km. Implementiamo una coppia di convertitori multimediali fibra-fibra 10G e due SFP+ 10G-SR per collegare gli switch Ethernet su MMF OM3. Quindi colleghiamo l'altra porta del convertitore multimediale a entrambe le estremità con SFP 10G-LR su una SMF OS2.

Fig 3: Convertitore da multimodale a monomodale con media converter da multimodale a monomodale

Soluzione 2: uso di un transponder WDM per la conversione da multimodale a monomodale

Il transponder WDM è noto anche come ottico-elettrico-ottico (OEO). I sistemi WDM vedono un'ampia adozione del transponder WDM (OEO) per convertire lunghezze d'onda legacy in lunghezze d'onda CWDM o DWDM. Inoltre, OEO svolge anche una funzione di conversione da MMF a SMF, ottenuta convertendo MMF a 850nm in SMF a 1310nm.

Nell'esempio seguente, le due porte di questo transponder WDM hanno rispettivamente un SFP single-mode e un SFP multi-mode. Come nella soluzione precedente, utilizzare una MMF OM3 per collegare la porta multi-mode dell'OEO e la porta multi-mode dello switch. Quindi collegare le porte SFP SMF del transponder WDM tramite una fibra single-mode OS2 per estendere la portata tra gli edifici.

Fig 4: Convertitore da multimodale a monomodale con transponder WDM

Soluzione 3: utilizzo di cavi patch Mode Conditioning per la conversione da monomodale a multimodale

Nella struttura, un cavo patch mode conditioning (MCP) è un cavo patch in fibra duplex costituito da due trefoli di fibre. Un'estremità di una delle fibre termina con un connettore monomodale e un breve tratto di SMF. Gli altri tre terminali sono connettori multimodali e MMF. L'unica diramazione SMF in giallo del cavo MCP serve per collegare il 1000BASE-LX e altri moduli compatibili nelle apparecchiature di trasmissione. Il requisito per MCP limita rigorosamente i tipi di moduli. Per Gigabit Ethernet, il requisito per MCP è specificato solo per gli SFP 1000BASE-LX/LH 1G nella finestra di lunghezza d'onda di 1310 nm. Per 10 Gigabit Ethernet, è previsto solo per le ottiche 10GBASE-LX4 e 10GBASE-LRM nella finestra di lunghezza d'onda di 1310 nm. Il ramo MMF in arancione serve a collegare il lato ricevente. Una cosa da notare è che la fibra MCP può trasferire solo da monomodale a multimodale, non viceversa.

Fig 5: Convertitore da monomodale a multimodale con cavo patch di condizionamento della modalità

Soluzioni di conversione della modalità fibra QSFPTEK

Il convertitore di media in fibra QSFPTEK fornisce la conversione da MMF a SMF e la conversione da doppia fibra a fibra singola. Le soluzioni di connettività di rete sono illustrate nelle figure seguenti.

Nei seguenti casi, due switch in fibra sono collocati in due edifici. La rete interna all'edificio si basa su fibre multimodali convenienti e SFP multimodali. La distanza tra gli edifici è di 10km o anche superiore. Il problema qui è ottenere la connessione switch-to-switch tra i due edifici.

Conversione da MMF a SMF

Questa soluzione implementa convertitori multimediali da fibra a fibra per convertire multimodale in monomodale. Quindi inserire moduli 10GBASE-LR/ER/ZR SFP+ in base alla portata del link e alla fibra monomodale per un link a lungo raggio. 

Fig. 6: soluzione QSFPTEK di convertitore da fibra multimodale a monomodale

Portfolio prodotti della soluzione:

Conversione da fibra doppia a fibra singola

Utilizzando una coppia di convertitori multimediali in fibra per convertire la doppia fibra in una singola fibra. Quindi inserire moduli BIDi SFP+ e fibra simplex per un collegamento a lunga distanza. 

Fig 7: soluzione convertitore fibra da duplex a simplex QSFPTEK

Portfolio prodotti della soluzione:

Conclusione

In sintesi, la conversione tra fibra monomodale e multimodale è necessaria nei seguenti casi:

• L'attuale rete MMF non è in grado di soddisfare le esigenze di trasmissione a lunga distanza

• La connettività SMF è indispensabile per le apparecchiature basate su connessione multimodale

Il media converter da multimodale a monomodale e il transponder WDM sono due soluzioni per ottenere la conversione da MMF a SMF o da SMF a MMF. Per le reti non WDM, scegliere un media converter in fibra è più conveniente, poiché un transponder WDM è costoso. I cavi patch in fibra con condizionamento di modo sono destinati solo alla conversione da SMF a MMF. Anche il prezzo degli MCP sul mercato è accessibile.

Se cerchi soluzioni di conversione della modalità della fibra, sia da multimodale a monomodale sia da monomodale a multimodale, QSFPTEK è lieta di aiutarti. I nostri esperti hanno decenni di esperienza in R&D. Per un preventivo sul prodotto, contatta i nostri addetti alle vendite tramite live chat o via email all'indirizzo [email protected].