Singlemode- vs. Multimode-Faser: Unterschiede, Physik und Auswahlleitfaden
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Sie müssen ein Rechenzentrum, ein FTTH-Netz oder ein Unternehmens-Backbone verkabeln — und zögern zwischen Singlemode- und Multimode-Faser. Es ist nicht nur eine Frage der Mantelfarbe: Die beiden Technologien beruhen auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien, erfordern inkompatible aktive Geräte und decken klar voneinander abgegrenzte Anwendungsfälle ab. Dieser Leitfaden erklärt die Ausbreitungsmechanismen, die aktuellen Standards und wie man fehlerfrei auswählt.
Was ist ein Ausbreitungsmodus?
In einer Glasfaser breitet sich das Licht durch Totalreflexion aus: Ein Silica-Kern mit hohem Brechungsindex ist von einem Mantel mit niedrigerem Index umgeben. Der Indexunterschied schließt das Licht im Kern ein.
Ein Modus entspricht einem bestimmten Ausbreitungspfad innerhalb des Kerns. Das Licht kann diesen Pfad unter verschiedenen Winkeln durchlaufen — jeder Winkel definiert einen Modus. Die Anzahl der geführten Moden hängt vom Kerndurchmesser und vom Indexunterschied zwischen Kern und Mantel ab, charakterisiert durch den Parameter V (V-Zahl oder normierte Frequenz):
V = (π · d · NA) / λ — mit d = Kerndurchmesser, NA = numerische Apertur, λ = Wellenlänge. Wenn V < 2,405, ist die Faser Singlemode.
Bei der Multimode-Faser ermöglicht der große Kerndurchmesser (50 oder 62,5 µm), dass sich mehrere hundert Moden gleichzeitig ausbreiten. Diese Moden treffen nicht alle gleichzeitig am Faserende ein — das ist die Modendispersion, die die Lichtimpulse verbreitert und das Bandbreiten-Distanz-Produkt begrenzt.
Bei der Singlemode-Faser führt der sehr schmale Kern (9 µm) nur einen einzigen Modus. Es gibt keine Modendispersion. Die einzige Einschränkung ist die chromatische Dispersion (die verschiedenen Wellenlängen durchlaufen die Faser mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten), die mit geeigneter Kompensation über Hunderte von Kilometern beherrschbar bleibt.
Singlemode-Faser: Eigenschaften und Standards
Die Singlemode-Faser verwendet einen Kern mit 9 µm Durchmesser (äußerer Mantel 125 µm). Sie wird je nach Anwendung durch mehrere ITU-T-Standards definiert:
- G.652D (OS2): FTTH- und Telekom-Standard. Dämpfung ≤ 0,4 dB/km bei 1310 nm, ≤ 0,3 dB/km bei 1550 nm. Unbegrenzte Bandbreite über Tausende von km.
- G.657A1 / A2: „biegeunempfindliche" Faser für die Installation im Gebäude. Mindestbiegeradius 10 mm (A1) oder 7,5 mm (A2). Kompatibel mit G.652D.
- G.657B3: ultraflexible Faser für Teilnehmer-Anschlusskabel. Mindestbiegeradius 5 mm. Verwendet in transparenten Kabeln und dekorativen Patchkabeln.
Die Lichtquelle ist stets ein Laser (Fabry-Perot- oder DFB-Laserdiode), der bei 1310 nm (Kurzstreckenübertragung / bidirektionaler GPON-Upstream) oder 1550 nm (Langstrecke, DWDM) emittiert. Der Laser sendet einen stark kollimierten Strahl aus, der für den kleinen Kern von 9 µm geeignet ist.
Der Schutzmantel ist in der Regel gelb (OS2 außen/innen), obwohl einige Singlemode-Patchkabel je nach Wellenlänge oder Verwendung in Weiß, Dunkelblau oder Rot erhältlich sind.
Elfcam OS2 Singlemode-Patchkabel
- SC/APC–SC/APC OS2 simplex — Standard für FTTH im Wohnbereich (Orange, SFR, Bouygues, Free)
- SC/APC–SC/APC stahlarmiert — Installation in mechanisch beanspruchter Umgebung
- LC/UPC–LC/UPC OS2 duplex — Netzwerkschränke, optische Switches
Multimode-Faser: OM1, OM2, OM3, OM4, OM5
Die Multimode-Faser gibt es in mehreren Generationen, die durch die Normen ISO/IEC 11801 und ANSI/TIA-568 definiert sind:
- OM1: Kern 62,5 µm, modale Bandbreite 200 MHz·km bei 850 nm. Oranger Mantel. Veraltet — 1 Gbit/s über max. 275 m.
- OM2: Kern 50 µm, Bandbreite 500 MHz·km. Oranger Mantel. Eingeschränkt — 10 Gbit/s nur über 82 m.
- OM3: Kern 50 µm, Bandbreite ≥ 2 000 MHz·km (VCSEL-optimized). Hellblauer / Aqua-Mantel. Rechenzentrums-Standard — 10 Gbit/s über 300 m, 40 Gbit/s über 100 m.
- OM4: Kern 50 µm, Bandbreite ≥ 4 700 MHz·km. Violetter / Magenta-Mantel. 10 Gbit/s über 400 m, 100 Gbit/s über 150 m (MPO).
- OM5: Kern 50 µm, ausgelegt für SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing) über 4 Wellenlängen. Limettengrüner Mantel. 400 Gbit/s über 150 m via SWDM4.
Die Lichtquelle für die Multimode-Fasern OM3/OM4 ist stets ein VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) bei 850 nm. VCSELs sind günstiger als Singlemode-DFB-Laser, was die niedrigeren Kosten von Multimode-Transceivern für kurze Entfernungen erklärt.
OM3 oder OM4 für ein neues Rechenzentrum?
Wenn Sie heute ein Rechenzentrumsnetz aufbauen, entscheiden Sie sich direkt für OM4. Die Mehrkosten gegenüber OM3 sind marginal, aber OM4 ermöglicht Ihnen, mit einem vorhandenen MPO-12-Kabel 100 Gbit/s über 150 m zu erreichen. Vermeiden Sie OM1 und OM2: Sie unterstützen keine 10G/25G-Datenraten über nutzbare Entfernungen.
Vergleichstabelle Singlemode vs. Multimode
| Kriterium | Singlemode (SM / OS2) | Multimode OM3 | Multimode OM4 |
|---|---|---|---|
| Kerndurchmesser | 9 µm | 50 µm | 50 µm |
| Äußerer Mantel | 125 µm | 125 µm | 125 µm |
| Lichtquelle | DFB- / Fabry-Perot-Laser | VCSEL 850 nm | VCSEL 850 nm |
| Wellenlänge | 1310 nm / 1550 nm | 850 nm / 1300 nm | 850 nm / 1300 nm |
| Typische Dämpfung | 0,35 dB/km bei 1310 nm | 3,5 dB/km bei 850 nm | 3,5 dB/km bei 850 nm |
| Max. Distanz 1 Gbit/s | > 100 km | 1 000 m | 1 000 m |
| Max. Distanz 10 Gbit/s | > 40 km (LR) | 300 m | 400 m |
| Max. Distanz 100 Gbit/s | 10–40 km | 100 m (MPO) | 150 m (MPO) |
| Mantelfarbe | Gelb (OS2) | Hellblau / Aqua | Violett / Magenta |
| Kabelkosten | Niedrig | Niedrig bis mäßig | Mäßig |
| Kosten SFP/SFP+-Modul | Höher (präziser Laser) | Niedriger (VCSEL) | Niedriger (VCSEL) |
| Hauptanwendung | FTTH, Telekom, Campus über lange Distanz | Rechenzentrum, SAN, 10G-Gebäude-Backbone | Rechenzentrum hoher Dichte, 40/100G |
| Norm | ITU G.652D / G.657 | ISO 11801 OM3 / TIA-568 | ISO 11801 OM4 / TIA-568 |
Steckverbinder und Farbcodes
Die Farbe des Steckverbinders ermöglicht die Identifizierung des Fasertyps und des Schliffs:
- SC/APC grün: Singlemode, 8°-Schräganschliff. Standard-PTO-Steckverbinder für FTTH in Frankreich. Rückflussdämpfung ≥ 65 dB.
- SC/UPC blau: Singlemode, Flachschliff. Verwendet in aktiven Geräten (SFP, OLT). Rückflussdämpfung ≥ 50 dB.
- LC/UPC blau: Singlemode oder Multimode je nach zugeordneter Faser. Kompaktes Format, Standard für Rechenzentren und SFP-Switches.
- LC/APC grün: Singlemode, 8°-Winkel. Verwendet in einigen Telekom-Geräten und FTTH-Verteilkabeln.
- Beige/cremefarbene Steckverbinder: Multimode OM1 (62,5 µm) — veraltet.
- Hellblaue / Aqua-Steckverbinder: Multimode OM3 im LC-Format.
Singlemode und Multimode nicht mischen
Ein Singlemode-Kabel, das an einen Multimode-Sender angeschlossen wird (oder umgekehrt), erzeugt erhebliche Einfügedämpfungen (oft 10–20 dB) und kann die Verbindung völlig funktionsunfähig machen. Die inkompatiblen Kerndurchmesser (9 µm vs. 50 µm) verhindern eine effiziente optische Kopplung. Prüfen Sie vor der Installation stets die Übereinstimmung von Faser und Modul.
SFP-Module und Kompatibilität
Die Wahl von Faser und SFP-Modul ist untrennbar. SFP/SFP+-Module gibt es in Varianten je nach Fasertyp:
- SFP+ SR (Short Range): Multimode OM3/OM4, 850 nm VCSEL, LC/UPC, 10 Gbit/s über 300/400 m — z. B. Ref. 477, 2583
- SFP+ LR (Long Range): Singlemode OS2, 1310 nm Laser, LC/UPC, 10 Gbit/s über 10 km
- SFP 1.25G SM: Singlemode OS2, SC/UPC, 1310 nm, 1 Gbit/s über 10–20 km — z. B. Ref. 6603
- SFP 1.25G MM: Multimode, LC/UPC, 850 nm, 1 Gbit/s über 550 m — z. B. Ref. 6598
- GPON SFP OLT: Singlemode SC/UPC, TX 1490 nm / RX 1310 nm, spezifisch für PON-Netze — z. B. Ref. 6618, 6631
Die meisten modernen Switches und Router akzeptieren in ihren SFP-Ports beide Modultypen. Prüfen Sie die Spezifikationen Ihres aktiven Geräts, um die DDM-Kompatibilität (Digital Diagnostic Monitoring) und die Liste der zugelassenen Module zu bestätigen.
Auswahlleitfaden je nach Anwendung
Wählen Sie Singlemode-Faser OS2, wenn:
- FTTH-/FTTP-Anschluss (Teilnehmer ↔ PTO ↔ Box)
- Gebäudeübergreifende Verbindung auf einem Campus (Distanz > 550 m)
- WAN- oder Metro-Backbone (mehrere Kilometer)
- Telekom-Netz, DWDM-/CWDM-Transport
- PON-Infrastruktur (GPON, XGS-PON, EPON)
- Industrielle Verbindung in gestörter Umgebung (vollständige Störfestigkeit)
Wählen Sie Multimode-Faser OM3 oder OM4, wenn:
- Horizontale Verkabelung im Rechenzentrum (Server ↔ ToR-Switch, < 100 m)
- SAN (Storage Area Network) Fibre Channel
- Vertikales Gebäude-Backbone über kurze Distanz (< 300 m)
- Knappes Budget bei vielen kurzen Verbindungen (günstigere VCSEL-Module)
- Verbindungen hoher Dichte mit MPO-12/24-Kabeln (40G, 100G im Schrank)
Der Fall der Unternehmenscampusse
Für einen Campus mit weniger als 300 m voneinander entfernten Gebäuden kann OM4 bei 10G ausreichen. Über 300 m hinaus oder für Verbindungen mit 25/100 Gbit/s über Duplexkabel wechseln Sie zur Singlemode-Faser OS2 + SFP-LR-Module. Der Modulkostenunterschied (SM vs. MM) wird bereits beim ersten Austausch aktiver Geräte ausgeglichen, wenn die Distanzen die Multimode-Grenzen überschreiten.
1Kann man Singlemode- und Multimode-Faser auf derselben Verbindung mischen?
Nein. Singlemode- (9 µm) und Multimode-Fasern (50/62,5 µm) haben inkompatible Kerndurchmesser. Ein Singlemode-Kabel an ein Multimode-Modul anzuschließen — oder umgekehrt — erzeugt Einfügedämpfungen von 10 bis 20 dB und macht die Verbindung in der Regel funktionsunfähig. Jede Verbindung muss homogen sein: derselbe Fasertyp von Modul A bis Modul B, mit Steckverbindern desselben Schliffs (UPC oder APC).
2Ist Singlemode-Faser immer besser als Multimode?
Nein — es ist eine Frage der Übereinstimmung von Anwendung/Distanz/Budget. Die Singlemode-Faser glänzt über lange Distanzen (Kilometer bis Tausende von km) und bei hohen Datenraten. Aber für kurze Rechenzentrumsverbindungen (< 300 m) sind Multimode-VCSEL-Module deutlich günstiger als gleichwertige Singlemode-Lasermodule. Bei 10 Gbit/s über 50 m kostet ein SFP+-SR-Modul (OM3) 2- bis 3-mal weniger als ein SFP+ LR (OS2).
3Wie erkennt man eine Singlemode- oder Multimode-Faser mit bloßem Auge?
An der Mantelfarbe: gelb = Singlemode OS2; Aqua/Hellblau = Multimode OM3; violett/magenta = Multimode OM4; orange = Multimode OM1/OM2 (veraltet); limettengrün = OM5. Auch die Steckverbinderfarbe hilft: SC/APC grün = immer Singlemode mit Schräganschliff. Im Zweifelsfall ermöglicht eine Dämpfungsmessung bei 850 nm und dann bei 1310 nm die Unterscheidung: Eine Multimode-Faser weist bei 850 nm eine normale Dämpfung auf, bei 1310 nm jedoch eine übermäßige, wenn sie mit einer Singlemode-Quelle eingespeist wird.
4Welche Faser sollte man für eine FTTH-Installation zu Hause verwenden?
Immer Singlemode-Faser OS2 mit SC/APC-Steckverbinder (grüne 8°-Schräge). Das ist der Standard aller PTOs im Wohnbereich in Frankreich (Orange, SFR, Bouygues, Free). Das Patchkabel zwischen der PTO und Ihrer Box muss vom Typ SC/APC–SC/APC OS2 simplex sein. Eine Multimode-Faser würde nicht mit dem GPON-OLT des Anbieters funktionieren, der Singlemode-Laser mit 1490/1310 nm verwendet.
5Wie groß ist der Mindestbiegeradius einer Singlemode-Faser?
Das hängt vom G.657-Standard ab: G.652D Standard: Mindestradius 30 mm (im Betrieb), 15 mm (Installation). G.657A1: 10 mm. G.657A2: 7,5 mm. G.657B3 (transparente, dekorative Kabel): 5 mm. Die Multimode-Faser OM3/OM4 verträgt Biegeradien ähnlich G.657A1, also etwa 10 mm. Unterhalb des Mindestradius steigen die Biegeverluste exponentiell an und die Verbindung kann nicht mehr normgerecht sein.
6Kann man ein OM4-Kabel verwenden, um ein vorhandenes OM3 zu ersetzen?
Ja, OM4 ist abwärtskompatibel mit OM3. Beide verwenden einen Kern von 50 µm, einen Mantel von 125 µm und dieselben LC/UPC- oder SC/UPC-Steckverbinder. Ein für OM3 ausgelegtes SFP+-SR-Modul funktioniert an einem OM4-Kabel — mit besseren Rauschreserven. Der umgekehrte Fall (OM3 an einer für OM4 dimensionierten Verbindung) ist möglich, sofern man innerhalb der OM3-Distanzgrenzen bleibt.
7Welche Wellenlänge verwendet ein Singlemode-SFP-Modul?
Singlemode-SFP-Module verwenden hauptsächlich 1310 nm (Kurz- bis Mittelstreckenübertragung, bis 40 km) und 1550 nm (Langstrecke, bis 120 km, oder DWDM-/CWDM-Systeme). BiDi-Module (bidirektional über eine einzige Faser) verwenden zwei verschiedene Wellenlängen: zum Beispiel TX 1310 nm / RX 1550 nm in einer Richtung, TX 1550 nm / RX 1310 nm in der anderen. GPON-OLT-Module verwenden TX 1490 nm / RX 1310 nm.
8Welche Lieferzeiten gelten für Elfcam-Glasfaserkabel und -module?
Die OS2-Singlemode-Patchkabel, OM3/OM4-Multimode-Kabel und SFP/SFP+-Module von Elfcam sind in Frankreich auf Lager mit Versand innerhalb von 24 Werkstunden. Bestellungen vor 14:00 Uhr werden in der Regel am selben Tag versandt. Für strukturierte Verkabelungsprojekte mit großen Mengen sind maßgeschneiderte Angebote mit garantierten Lieferzeiten verfügbar.
