Was ist der Unterschied zwischen Singlemode und Multimode?

Für die Telekommunikation gibt es zwei Haupttypen von Glasfasern: Multimode und Singlemode. Was unterscheidet diese Typen – und wann sollte man welchen verwenden?

Der Aufbau eines Glasfaserkabels ist bei beiden Typen gleich: Die Faser besteht aus zwei Teilen – dem Kern (Core) und dem Mantel (Cladding), beide aus Glas. Diese Bestandteile werden mit unterschiedlichen Substanzen dotiert, um leicht abweichende optische Eigenschaften (Brechungsindizes) zu erzielen. Dadurch bleibt das Licht innerhalb der Faser, solange sie nicht zu stark gebogen wird. Eine Primärbeschichtung aus Kunststoff schützt die Glasfaser.

Multimode-Fasern haben einen Kerndurchmesser von 62,5 µm oder 50 µm. Singlemode-Fasern haben einen Kerndurchmesser von nur 9 µm.

MULTIMODE

In einer Multimode-Faser besteht das Licht aus mehreren Lichtstrahlen oder „Moden“ – daher der Name. Der Nachteil besteht darin, dass die einzelnen Lichtstrahlen unterschiedliche Wege zurücklegen. Die Signale werden als Lichtimpulse übertragen, doch nach einer gewissen Strecke treffen diese nicht mehr gleichzeitig ein und die Impulse lassen sich nicht mehr korrekt lesen. Deshalb ist die Übertragungsdistanz bei Multimode-Fasern – insbesondere bei hohen Datenraten – deutlich begrenzt.

Trotzdem wird Multimode nach wie vor in bestimmten Umgebungen eingesetzt, etwa in Bürogebäuden oder Rechenzentren, wo die Distanzen relativ kurz sind. Ein Vorteil liegt im geringeren Stromverbrauch und der geringeren Wärmeentwicklung der Transceiver (optische Module), was sich positiv auf die Kühlanforderungen auswirkt. Ein weiteres Argument kann ein bereits vorhandenes Multimode-Netz sein, das erweitert werden soll.

SINGLEMODE

In einer Singlemode-Faser ist der Kern so klein, dass nur ein einziger Lichtstrahl übertragen wird. Dadurch entfallen die Begrenzungen durch unterschiedliche Lichtlaufzeiten wie bei Multimode-Fasern, was eine Übertragung über sehr große Distanzen ermöglicht. Außerdem kann Licht mit verschiedenen Wellenlängen parallel übertragen werden, wodurch sich mehrere separate Kanäle innerhalb einer Faser realisieren lassen.

Singlemode wird in allen Szenarien eingesetzt, in denen Signale über große Entfernungen übertragen werden müssen. Es wird zunehmend auch in Bereichen verwendet, in denen früher Multimode üblich war – etwa bei Gebäudeverkabelung. Für hohe Datenraten (ab 10 Gbit/s) ist Singlemode die bevorzugte Lösung.

Übertragungsdistanzen:

Multimode (MM, OM2):
1 Gbit/s = 550 m
10 Gbit/s = 300 m

Singlemode (SM, OS2):
1 Gbit/s = über 160 km
10 Gbit/s = über 80 km

Hinweis: Diese Distanzen gelten ohne Signalverstärkung entlang der Strecke.