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單模光纖與多模光纖有何分別?
單模光纖(Single-mode)芯徑僅約 9µm,光以單一模式傳播,適合長距離幹線;多模光纖(Multi-mode)芯徑為 50µm 或 62.5µm,多個光模式同時傳播,適合樓內短距離高速連接。本頁講解兩者在芯徑、等級(OS2 與 OM3/OM4)、傳輸距離、光源與成本上的分別,以及香港商廈與屋苑幹線工程的實際選型建議。
芯徑與傳播模式:分別的根源
光纖由纖芯(core)、包層(cladding)與保護層組成,光靠纖芯與包層之間的全內反射被限制在纖芯內傳播。根據維基百科(Wikipedia)對單模光纖的說明,典型單模光纖的芯徑介乎 8 至 10.5 µm、包層直徑 125 µm;纖芯細至只容許單一光模式傳播,因此不存在模態色散問題,訊號可以傳送非常長的距離。國際標準方面,ITU-T G.652《單模光纖及光纜特性》(Characteristics of a single-mode optical fibre and cable)是應用最廣泛的單模光纖建議書,現行版本為 G.652 (08/24)。
多模光纖的芯徑則大得多:常見規格為 50/125 µm 與 62.5/125 µm,即芯徑 50 µm 或 62.5 µm、包層同為 125 µm。較大的纖芯容許多個光模式同時傳播,不同模式行走的路徑長短不一,到達接收端的時間出現差異,形成模態色散(modal dispersion),這正是多模光纖傳輸距離受限的根本原因 。維基百科指出,多模光纖主要用於樓宇內或園區內的短距離通訊,配合 OM3、OM4 等級可在典型 300 至 550 米範圍內支持高速鏈路。
簡單而言:芯徑決定模式數目,模式數目決定色散特性,色散特性決定距離上限。這一條因果鏈,就是單模與多模所有分別的根源。
單模與多模光纖對比
項目 單模光纖(SMF) 多模光纖(MMF)
芯徑/包層 約 9/125 µm 50/125 µm 或 62.5/125 µm
常見等級 OS1、OS2(OS2 衰減上限 0.4 dB/km) OM1、OM2、OM3、OM4、OM5
主要標準 ITU-T G.652、G.657 ITU-T G.651.1、ISO/IEC OM 等級
工作波長 1310 nm、1550 nm 850 nm、1300 nm
光源 長波長鐳射(laser diode) LED 或 VCSEL,成本較低
典型距離 數公里至數十公里以上 高速鏈路典型 300 至 550 米(OM3/OM4)
模組成本 較高 較低
典型應用 商廈垂直幹線、跨座數連接、電訊網絡 機房內互連、同層設備連接、園區短鏈路
補充一點:外皮顏色只是慣例(單模常見黃色,OM3/OM4 常見水藍或紫紅色),選型與驗收應以線纜印字標示的等級為準,不可單憑顏色判斷。
香港商廈與屋苑幹線選型實務
量度實際鏈路長度 ——由機房光纖配線架起計,經垂直井道到各樓層配線間,連同兩端繞線與跳線一併計算,切勿只計樓層高度差。
確定目標速率與年期 ——按 10 至 15 年使用期估算頻寬需求;商廈與屋苑幹線建議直接以 10G 或以上作設計基準。
幹線選 OS2 單模 ——垂直幹線與跨座連接一律採用 OS2 單模光纜,芯數預留倍數餘量(例如需求 8 芯鋪 24 芯),拉線成本佔比低,補鋪成本極高。
機房與同層短鏈路可用 OM4 ——機櫃之間、交換機與伺服器互連等數十米內的高速鏈路,OM4 配 850 nm 模組成本較低、端接容易。
完工測試與標籤 ——以光源光功率計或 OTDR 測試每芯損耗並存檔,配線架與光纜兩端清晰標示單模或多模及去向,方便日後維護。
屋苑監控工程亦是同一原則:由管理處機房到各座地下配線間的幹線用單模,配合媒體轉換器或交換機光口接駁各座的攝影機網絡,距離與擴容都不再是樽頸。