Multimode fiber: så väljer, dimensionerar och verifierar du rätt

Det vanligaste missförståndet är att multimode väljs för att kabeln är billig. Det är tvärtom: singelmodekabel är billigare per meter, och det är transceivern som avgör totalkostnaden. På länkar under cirka 100–150 meter väger den billigare optiken tyngre än den dyrare kabeln, och då ger multimode lägst kostnad.

Den här guiden går igenom hur du väljer mellan OM3, OM4 och OM5, varför fysiken sätter en räckviddsgräns som ingen kategori inom kabel kan förhandla bort, och hur du räknar på hela kalkylen i stället för meterpriset. Vi tar också upp kontakter, slipning och den verifiering som avgör om länken håller vid 100G och uppåt.

Vad multimode fiber är – och var den hör hemma

Kärnan i multimode är 50 µm (62,5 µm i äldre OM1), mot cirka 9 µm i singelmode. Den yttre manteln är 125 µm i båda fallen. Det är kärnstorleken, inte mantelmåttet, som avgör hur ljuset beter sig.

Ljuskällan är en VCSEL eller, i äldre system, en LED. Båda arbetar i 850 nm-området och kräver lägre precision än singelmodens laser. Det gör optiken billig, och det är där multimodens verkliga fördel ligger.

I praktiken hör multimode hemma i LAN och datacenter, där avstånden är korta och fiberlänkarna många. Datacenter står idag för knappt 40 procent av all multimodanvändning.

Ett vanligt missförstånd är att längre räckvidd alltid kan lösas med en bättre multimode fiber. Det går inte. Fysiken sätter en gräns som ingen kabelkategori kan förhandla bort, och vid moderna hastigheter ligger gränsen lägre än många tror.

Skillnaden mellan multimode och singelmode fiber

Skillnaden sitter i kärnstorleken och i ljuskällan. Det är de två sakerna som avgör både räckvidd och kostnad.

Multimode fiber – Bred kärna på 50 µm (62,5 µm i OM1). Använder VCSEL eller LED vid 850 eller 1300 nm. Ljuset färdas i flera lägen, vilket begränsar räckvidden till korta avstånd inom byggnad eller datacenter.

Singelmode fiber – Smal kärna på cirka 9 µm. Använder laser vid 1310 eller 1550 nm. Ljuset färdas i ett enda läge, vilket ger räckvidd på flera mil utan förstärkning.

Att VCSEL-lasern kan riktas mot en bred 50 µm-kärna gör den mekaniskt förlåtande och billig att tillverka. Singelmodens laser måste träffa en kärna på 9 µm med mikrometerprecision. Den skillnaden förklarar varför optiken kostar olika, mer om det längre ner.

Multimode passar: när länkarna är korta, under cirka 100–150 meter, inom en byggnad eller ett datacenter.

Singelmode är rätt val: när avstånden överstiger 150 meter, eller när infrastrukturen ska hålla för 400G och 800G över tid.

Fiberkabel typer: OM1 till OM5

Multimode klassas i fem kategorier enligt ISO 11801 – OM1 till OM5. För nya installationer är det bara OM3, OM4 och OM5 som är aktuella. Skillnaden mellan dem ligger i effektiv modal bandbredd och därmed i hur långt fibern når vid en given hastighet.

OM1 och OM2 är utfasade. Enligt SS-EN 50173-5 är de inte tillåtna vid nyinstallation, och deras äldre LED-baserade prestanda hör inte hemma i moderna höghastighetsnät.

OM3 – 50 µm kärna, VCSEL vid 850 nm, färgkod aqua. Räcker upp till 300 meter vid 10G och cirka 70 meter vid 100G.

OM4 – 50 µm kärna, VCSEL vid 850 nm, färgkod aqua. Räcker upp till 400 meter vid 10G och cirka 100 meter vid 100G.

OM5 – 50 µm kärna, VCSEL och SWDM vid 850–940 nm, färgkod limegrön. Samma räckvidd som OM4 vid vanlig 850 nm-optik, men når cirka 150 meter vid 100G med SWDM4.

Färgkodningen följer TIA-598C: aqua för OM3 och lilla för OM4, limegrön för OM5, orange för äldre multimode och gul för singelmode. Färgen är till för att du snabbt ska se vilken fibertyp du har framför dig.

Marknadsmässigt är OM4 den största kategorin, följd av OM3 och OM5 ungefär jämnstora.

Räckvidden multimode fiber  – och varför fysiken sätter gränsen

Räckvidden begränsas av modal dispersion, och vid moderna hastigheter krymper marginalerna snabbt. Det är därför en multimodelänk inte når längre bara för att du väljer en högre kabel kategori.

När ljuspulsen går in i den breda kärnan delas den upp i flera moder – ljusstrålar som tar olika vägar genom fibern. De moder som färdas nära kärnans ytterkanter får en längre väg än de som går mer rakt fram. Skillnaden i ankomsttid kallas differentiell modfördröjning och gör att ljuspulsen gradvis breddas. Om pulsen breddas för mycket kan mottagaren till slut inte skilja ettor från nollor.

Moderna multimodfibrer (OM3–OM5) är laseroptimerade med en graderad indexprofil. Genom att brytningsindexet sänks gradvis från mitten ut mot manteln rör sig ljuset snabbare i ytterkanten och kompenserar för den längre vägen. Det minimerar modfördröjningen och maximerar bandbredden.

Här ligger ett skifte som ofta missas. Migreringen till 50G och 100G PAM4 har pressat ner den praktiska räckvidden. Vid 100G är OM3 nere på cirka 70 meter och OM4 på cirka 100 meter, långt från de 300 respektive 400 meter som gäller vid 10G.

Räckviddssiffrorna i databladen gäller en specifik hastighet. Kontrollera dem alltid mot den hastighet länken ska köras i, inte mot det bästa värdet i tabellen.

Kostnaden för multimode fiber sitter inte i kabeln

Själva singelmodekabeln kostar i runda tal 60–70 procent mindre per meter än OM4 och OM5. Skillnaden ligger framför allt i fiberns konstruktion. Multimodefiberns bredare kärna kräver en mer komplex graderad indexprofil, medan singelmodefibern har en enklare profil.

Det som kan vända på kalkylen är optiken. En multimode-transceiver är ofta betydligt billigare än motsvarande singelmodemodul. VCSEL-lasern som används för multimode kopplar ljuset till en bredare kärna på 50 µm, vilket innebär mindre krav på precision vid kopplingen. Singelmodefiberns kärna är endast cirka 9 µm, vilket ställer högre krav på optiken och kan bidra till ett högre pris.

Det innebär:

• Kabeln är dyrare för multimode, billigare för singelmode.
• Transceivern är billigare för multimode, dyrare för singelmode.
• På korta länkar väger den billigare optiken tyngre än den dyrare kabeln.

På länkar under cirka 100–150 meter ger multimode därför lägst total kostnad, trots dyrare kabel. När avstånden växer, eller när många parallella fibrer krävs, vänder det till singelmodens fördel.

Räkna på hela kalkylen från början. En multimodeinstallation kan vara billigast i dag, men singelmode kräver bara byte av transceiver vid uppgradering till 400G eller 800G – kablaget kan ligga kvar. Att dra om fiber i efterhand kostar betydligt mer än att göra rätt från början.

Är du osäker på vilken fibertyp som ger lägst totalkostnad för din installation? Kontakta oss för teknisk rådgivning. Vi har hjälpt svenska industrikunder med kabelspecifikationer sedan 1967.

OM5 och SWDM4: fler våglängder i samma fiber

OM5 ger inte längre räckvidd än OM4 vid vanliga 850 nm-transceivrar. Kör du 10GBASE-SR, 40GBASE-SR4 eller 100GBASE-SR4 är räckvidden exakt densamma för båda. Fördelen med OM5 uppstår först med SWDM-optik.

SWDM4 fungerar genom att fyra våglängder i området 850–940 nm skickas över samma fiberpar. Det fyrdubblar kapaciteten i en enda fibersträng.

Den praktiska vinsten märks i kabelvägarna. Med SWDM4 kan 100G köras över två fibrer i en duplex LC-anslutning, i stället för åtta fibrer via en MPO-kontakt. Det ger:

• färre fibersträngar i kabelstegarna
• enklare kabelhantering
• frigjort utrymme där det tidigare var trångt

Det är här säljargumentet ofta blir fel. OM5 marknadsförs som ”längre räckvidd”, men utan SWDM-optik stämmer det inte. Köp OM5 för kapacitet per fiber, inte för räckvidd, om du kör vanliga transceivrar.

På längre sikt finns forskning kring längre våglängder, runt 1060 nm, som kan förskjuta multimodens räckviddsgräns. Den tekniken är ännu inte i kommersiell drift, så den bör inte ligga till grund för dagens projektering.

Fiberkontakt för multimode: LC, SC och varför slipningen avgör

För moderna multimode-installationer är LC-kontakten standard. Den är kompakt, finns i duplexutförande och ger hög densitet per höjdenhet. SC förekommer fortfarande, men i täta miljöer ger LC mer kapacitet på samma yta.

LC kontakt – Liten formfaktor, oftast duplex. Dominerar i datacenter och nyare installationer där utrymmet är begränsat.

SC kontakt – Större, med push-pull-låsning. Vanlig i äldre installationer och vissa fältmiljöer.

MPO – Parallelloptik med flera fibrer i samma kontakt. Mer känslig för smuts och felinriktning än LC.

En kritisk regel gäller slipningen. Multimode-kontakter är rakslipade UPC och har vanligtvis beige eller grå färg. Blanda dem aldrig med vinkelslipade APC-kontakter, som är gröna. Att koppla UPC mot APC förstör glasytorna och ger katastrofal dämpning.

Multimode och singelmode kan heller inte kopplas direkt mot varandra, eftersom kärnorna har olika diameter. Förbindelsen ger då extremt hög signalförlust.

Kan man då blanda SC och LC på samma fiberkabel? Inte i samma anslutning – det är två olika gränssnitt. En övergång kräver en adapter eller patchkabel med rätt kontakttyp, men fibertyp och slipning måste alltid vara desamma.

Innan du kopplar in, kontrollera:

• rätt fibertyp (multimode mot multimode)
• rätt slipning (UPC mot UPC)
• rätt kontakttyp i båda ändar
• ren och inspekterade fiberände

Rengöring, böjradie och dragning som avgör om länken håller

På moderna höghastighetslänkar är dämpningsmarginalerna så små att smuts på en fiberkontakt eller en för skarp böj kan påverka hela förbindelsen. Verifiering är därför inte bara en formalitet, utan en viktig del för att säkerställa en stabil och tillförlitlig anslutning.

Rengöring och inspektion av fiberkontakter

Smuts på glasänden är den vanligaste orsaken till oförklarlig signalförlust. Visuell inspektion enligt SS-EN IEC 61300-3-35 delar fiberänden i koncentriska zoner med olika acceptanskriterier. I kärnzonen tillåts inga partiklar alls, eftersom de direkt blockerar eller sprider ljuset.

Rengör och inspektera varje kontakt innan inkoppling. Vid 100G PAM4 ger en smutsig kontakt dolda bitfel, som sänker prestandan genom ständiga omsändningar utan att felet syns direkt.

Böjradie och fysisk dragning

En för skarp böj eller felaktig dragning ökar dämpningen och kan på sikt skada fibern. Håll tillverkarens minsta böjradie genom hela installationen.

Behåll också homogenitet i hela kanalen. En enstaka OM3-patchkabel i en OM4-länk drar ner hela länken till OM3-prestanda, och då måste länken dämpningsbudgeteras därefter.

När du verifierar en multimode-länk är ordningen:

• inspektera fiberänden visuellt
• rengör vid behov och inspektera igen
• mät Tier 1 dubbelriktat vid 850 och 1300 nm
• komplettera vid behov med Tier 2 OTDR för att hitta enskilda punktfel

Vid 100G och uppåt är marginalerna ofta under 1,9 dB, vilket i praktiken kräver kontakter med extra låg dämpning under 0,15 dB.

Fiber eller koppar – och vad som händer med materialet sedan

Multimode fiber jämfört med Cat6a och Cat8

På korta länkar inom ett rum eller ett rack kan koppar som Cat6a eller Cat8 vara billigare och enklare. Men fiber vinner på bandbredd, räckvidd och okänslighet för elektromagnetiska störningar.

Koppar passar bra när: dragningarna är korta, PoE behövs och störningsnivån är låg.

Fiber är rätt val när du behöver hög bandbredd, lång räckvidd eller störningsfri överföring, till exempel i datacenter eller industrimiljöer med mycket elektromagnetiska störningar (EMI).

Hållbarhet och återvinning av fiberoptiskt material

Fiber är i grunden glas av kiseldioxid med en polymermantel. I Sverige och EU styr CPR-förordningen och dess Euroklasser brandkraven, vilket bland annat innebär krav på halogenfri mantel av typen LSZH i många installationer.

Det skiljer sig från amerikanska regler som Plenum och Riser, som inte gäller här. Vid materialval i en svensk installation är det Euroklasserna enligt CPR som avgör, inte den internationella produktlitteraturen.

Det viktigaste att ta med sig

• Multimode fiber lönar sig på korta länkar – men för att transceivern är billig, inte kabeln. Räkna på totalkostnad, inte på meterpriset.
• OM1 och OM2 är utfasade. Projektera nytt med OM3, OM4 eller OM5.
• OM5 ger längre räckvidd bara med SWDM-optik. Köp inte OM5 för räckvidd om du kör vanliga 850 nm-transceivrar.
• Vid 100G och uppåt är marginalerna snäva. Inspektera, rengör och mät länken innan driftsättning.
• Blanda aldrig fibertyp eller slipning. Håll UPC mot UPC och hela kanalen homogen i samma kategori.