Fiber Optic Single-mode & Multi-mode

ข้อแตกต่างระหว่างสาย Fiber Optic : Single-Mode และ Multi-Mode ต่างกันอย่างไร

สายไฟเบอร์ออฟติก(Fiber optic cable)นั้นเป็นเส้นใย ที่ผลิตจากแก้วหรือพลาสติกที่มีคุณสมบัติโปร่งแสงและยึดหยุ่น  ไฟเบอร์ออฟติกนั้นจะใช้เป็นเครื่องมือในการส่งแสงระหว่างต้นทาง ไปยัง ปลายทางของสายไฟเบอร์ออฟติก ซึ่งในการส่งสัญญาณแสงนั้นสามารถส่งผ่านได้ในระยะทางที่ไกลถึง 120 กิโลเมตรและมีแบนด์วิด(Bandwidth) ในการส่งสัญญาณจะสูงกว่าสายเคเบิลชนิดอื่นที่เป็นทองแดง  โดยทั่วไปสายไฟเบอร์ออฟติกจะมีแกนกลางที่โปร่งใส เพราะผลิตจากแก้วและล้อมรอบด้วยวัสดุที่หุ้มด้วยวัสดุชนิดอื่นๆหลากหลายชนิด ซึ่งจะแตกต่างกันออกไป ตามลักษณะการใช้งานในแต่ละประเภท ในด้านการส่งสัญญาณแสงนั้น แสงจะถูกส่งผ่านแกนกลางของสายเคเบิล  โดยจะเกิดการสะท้อนกลับของแสง(Reflection in optical)ซึ่งแกนกลางจะทำหน้าที่เป็นท่อนำแสง  โดยทั่วไปสายไฟเบอร์ออฟติกจะแบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ ชนิด Single-Mode และ Multi-Mode  และความแตกต่างระหว่าง 2 ชนิดนี้คืออะไรมาติดตามได้จากบทความต่อไปนี้ 

Fiber Optic cable : ชนิด Single-Mode คืออะไร

สายเคเบิลสื่อสารไฟเบอร์ออฟติกแบบ Single-Mode (ตัวย่อ SM) ถูกออกแบบมาเพื่อนำแสงเดินทางเป็นทางตรงในระยะทางที่ไกล ไม่ว่าจะมีการส่งสัญญาณแสงที่ความเร็ว 10Mbps, 100Mbps หรือ 1000Mbps(1Gbps) ระยะทางเดินสายที่เหมาะสมเริ่มที่ 5 กิโลเมตร ถึง 120 กิโลเมตร ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะใช้สำหรับการส่งสัญญาณทางไกล

 ส่วนประเภทของสาย ชนิด Single-mode ได้แบ่งย่อยได้ 2 ประเภท คือ ชนิด OS1, OS2 โดยจะแตกต่างเรื่องการใช้งานทั้งย่านความยาวคลื่นแสง 1310nm และ 1550nm และ ค่า Attenuation ในการเลือกใช้งาน

Name	OS1	OS2
Standards	ITU-T G.652A/B/C/D	ITU-T G.652C/D
Cable Construction	Tight buffered	Loose tube
Application	Indoor	Outdoor
Maximum Attenuation	1.0dB/km	0.4dB/km
Distance	10 km	200 km
Price	Low	High

การส่งสัญญาณแสง ด้วยความยาวคลื่นที่ 1310nm และ 1550nm สำหรับสายฃนิด Single-mode นั้น โดยส่วนใหญ่จะเป็นการส่งสัญญาณแบบ Step Index (ตามภาพด้านล่าง) แต่ปัจจุบัน ได้มีการเพิ่ม ย่านความถี่มาใหม่ เช่น 1490nm, 1625nm  ในการใช้งานที่เพิ่มมากขึ้น

Fiber Optic : ชนิด Multi-Mode คืออะไร

สายเคเบิลไฟเบอร์ออฟติกแบบ Multi-Mode (ตัวย่อMM) ใช้สำหรับการสื่อสารในระยะสั้น เช่น ภายในตึก ,อาคาร ในส่วนของความเร็วและระยะทางนั้นมีข้อจำกัด มากพอสมควร เช่น การส่งสัญญาณที่ 100Mbps สำหรับระยะทางสูงสุด 2 กิโลเมตร , 1Gbps สำหรับระยะทางสูงสุด 550 เมตร และ 10Gbps สำหรับระยะทางสูงสุด 550 เมตร เป็นต้น

ลักษณะการส่งสัญญาณของสาย ชนิด Multi-mode จะเป็นทางภาพด้านล่าง

ความแตกต่างระหว่าง Fiber : Single-Mode vs Multi-Mode

อันดับแรกคือ Core Diameter

Single mode จะมีขนาด Core (แกนกลางที่ใช้ส่งสัญญาณแสง) คือ  

• 9/125 µm (OS1, OS2)

Multi mode จะมีขนาด Core ในปัจจุบันอยู่ 2 ขนาด และ 5 ประเภท คือ  

• 62.5/125 µm (OM1)
• 50/125 µm (OM2)
• 50/125 µm (OM3)
• 50/125 µm (OM4)
• 50/125 µm (OM5)

ข้อจำกัดระยะของสายในการเลือกใช้งาน ประเภท Multi-mode ในระบบ เครือข่าย Ethernet network

MMFCategory	Fast Ethernet	1Gbe	10Gbe	40Gbe	100Gbe
OM1	2000M	275M	33M	/	/
OM2	2000M	550M	82M	/	/
OM3	2000M	/	300M	100M	70M
OM4	2000M	/	550M	150M	150M
OM5	/	/	550M	150M	150M

ลักษณะความแตกต่าง ประเภทต่างๆของสาย Multi-mode

MMFCable type	Diameter	Jacket color	Optical Source	Bandwidth
OM1	62.5/125um	Orange	LED	200MHz*km
OM2	50/125um	Orange	LED	500MHz*km
OM3	50/125um	Aqua	VSCEL	2000MHz*km
OM4	50/125um	Aqua	VSCEL	4700MHz*km
OM5	50/125um	Lime Green	VSCEL	28000MH*km

Optical Light Source

ตัวส่งสัญญาณแสงนั้นจะมี ทั้งแสงแบบ Laser และ LEDs ถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสง ชนิด laser จะถูกนำไปใช้งานกับสายชนิด(SM:Single-mode)มากกว่าและจะมีราคาที่แพงกว่า LEDs อย่างมาก เพราะมีพลังงานสูงและควบคุมได้อย่างแม่นยำกว่า ,ส่วน LEDs จะถูกใช้งานกับสายชนิด (MM:Multi-mode)เป็นส่วนใหญ่ และลักษณะแหล่งกำเนิดแสงที่กระจัดกระจาย ไม่คงที่ ลองสังเกตรูปภาพ ด้านล่างเป็นหลักในการส่งสัญญาณแสง

Jacket Color

สีของเปลือกนอก (Jacket)   ของสายเคเบิลจะถูกใช้เพื่อแยกประเภทระหว่าง Multi-Mode และ Single-Mode ตามคำแนะนำของมาตรฐาน TIA-598C (เฉพาะสายภายในอาคาร Indoor cable)

Single-Mode จะใช้เปลือกนอก(Jacket) เป็นสีเหลือง

Multi-Mode จะใช้เปลือกนอก(Jacket) อยู่หลายสีตามแต่ละประเภท หรือชนิดดังนี้

– OM1 จะใช้สี ส้ม

– OM2 จะใช้สี ส้ม หรือ เทา

– OM3 จะใช้สี ฟ้า

– OM4 จะใช้สี ฟ้า หรือ ม่วงชมพู

– OM5 จะใช้สี เขียว

ทั้งนี้สีของสายเคเบิลภายใน หรือสาย เชื่อมต่อชนิด Patch cord หรือ  Pigtail เท่านั้นที่แบ่งประเภท หรือแล้วแต่ผู้ผลิตหรือเจ้าของผลิตภัณฑ์จะผลิตขายสีที่แตกต่างกันออกไป แต่ที่ได้กล่าว ข้างต้นคือ มาตรฐานสากล ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย

ภาพแสดงสีของเปลือกภายนอก ของสายชนิดต่างๆ แบ่งตามประเภท

ดังที่กล่าวไปแล้วข้างต้น เรื่องคุณสมบัติของสายในแต่ละประเภท ทั้งชนิด   Single-mode และ Multi-mode นั้น มีข้อแตกต่างกันอย่างชัดเจน จึงเป็นเรื่องที่สำคัญอย่างยิ่งที่จำเป็นจะต้องรู้หลักการต่างๆ ของสายแต่ละประเภท เพื่อที่จะได้ออกแบบ ให้เหมาะกับ Applications การใช้งานต่างให้เหมาะสมและถูกต้อง พร้อมทั้งสามารถ ประหยัดงบประมาณ ของโครงการหรืองานต่างๆ ได้มากเช่นกัน