1. Cáp quang là gì?
Cáp quang là sợi cáp dài mỏng, có đường kính bằng khoảng 1 sợi tóc được cấu tạo bao gồm sợi dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được chế tạo và sắp xếp thành bó với nhau một cách tối ưu nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu ánh sáng và hạn chế sự gẫy gập và có khả năng truyền tín hiệu đi khoảng cách rất xa. Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao (đây là tốc độ truyền dữ liệu, phân biệt với tốc độ tín hiệu) và truyền xa hơn
Cấu tạo cáp sợi quang: Gồm các phần sau
. Core (lõi) là trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi. Hai loại cáp quang phổ biến là cáp quang làm bằng thuỷ tinh GOF (Glass Optical Fiber) và cáp quang làm bằng plastic POF (Plastic Optical Fiber). POF có đường kính core khoảng 1mm, sử dụng cho mạng tốc độ thấp và truyền dẫn tín hiệu ở khoảng cách ngắn. Còn cáp quang GOF ghi các thông số đường kính của core/cladding là 9/125µm, 50/125µm hay 62,5/125µm, còn primary coating có đường kính mặc định là 250µm.
• Cladding (lớp bọc core): là lớp thứ hai bao quanh core có chiết suất nhỏ hơn chiết suất của core, chức năng phản xạ các tia sáng hướng trở về core. Ánh sáng truyền đi từ đầu này đến đầu kia sợi quang bằng cách phản xạ toàn phần tại mặt ngăn cách giữa core – lớp bọc và được định hướng trong core
• Buffer coating (lớp phủ): Lớp phủ dẻo bên ngoài có chức năng loại bỏ những tia khúc xạ ra ngoài lớp bọc, tránh sự trầy xước và chống lại sự xâm nhập của hơi nước, giảm sự gập gãy uốn cong của sợi cáp quang. Lớp phủ này sẽ được nhuộm các màu khác nhau theo quy định trong ngành viễn thông để phân biệt. Vật liệu dùng làm lớp phủ có thể là Epoxy Acrylate, Ethylene Vinyl Acetate, Polyurethanes …
• Srength member (thành phần gia cường): là lớp chịu nhiệt, chịu kéo căng, thường làm từ các sợi tơ Aramit(Kevlar) kim loại có dạng sợi, hoặc lớp băng thép mỏng được dập gợn sóng thành hình sin.
• Jacket: Là lớp bảo vệ ngoài cùng, khi hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là cáp quang được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket. Tùy theo mỗi loại cáp và yêu cầu sử dụng như nào sẽ có các lớp jacket khác nhau. Jacket sẽ có khả năng chịu nhiệt, va đập mài mòn nhằm đảm bảo vệ thành phần bên trong bị ảnh hưởng từ môi trường.
Có hai cách thiết kế thường thấy để bảo vệ sợi cáp quang là ống đệm không chặt (loose tube) và ống đệm chặt (Tight Buffer).
Loose-tube cho phép chứa nhiều sợi quang bên trong giúp sợi cáp quang “giãn nở” trước sự thay đổi nhiệt độ, co giãn tự nhiên, không bị căng, bẻ gập ở những chỗ cong nên thường được dùng ở ngoài trời ( outdoor)
Tight-buffer bao bọc khít sợi cáp quang ( như cáp điện) giúp dễ lắp đặt thi công nhưng không chịu được tác động môi trường nền thường dùng trong nhà (indoor)
2. Phân loại cáp quang
Gồm hai loại cáp quang chính:
Cáp Singlemode (đơn mốt)
• Là sợi cáp quang lõi nhỏ có đường kính lõi nhỏ (9 µm), Hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi ra cladding ít hơn multimode. Các tia truyền trong single mode chỉ có một mode sóng cơ bản lan truyền xuyên suốt song song với trục. Xung nhận được hội tụ tốt, ít méo dạng, tín hiệu ít bị suy hao và có thể truyền rất xa.
Cáp Multimode (đa mốt)
Multimode là sợi có đường kính lõi lớn (50µm hoặc 62.5µm ). Đặc điểm của sợi đa mode này là truyền đồng thời nhiều mode sóng (bước sóng), số mode sóng truyền được trong một sợi phụ thuộc vào các thông số của sợi cáp quang.
Cáp quang Multimode hiện nay được sử dụng phổ biến để truyền dữ liệu với khoảng cách ≤5km, thường được các cơ quan và doanh nghiệp sử dụng để kết nối hệ thống camera, các mạng nội bộ… nơi mà chiều dài của cáp đồng xoắn đôi không thể kết nối được
– Cáp Multumode có hai kiểu truyền thường thấy là
• Multimode stepped index (chiết xuất bậc): Các tia sáng đi trong sợi quang có thể đi theo nhiều hướng khác nhau trong lõi như thẳng, zic zắc…do đó đến điểm thu là các chùm tia sáng riêng lẻ. Vì vậy xung dễ bị méo dạng gây thất thoát, do vậy kiểu truyền này ít phổ biến, thường dùng cho cáp quang POF (Plastic Optical Fiber)
• Multimode graded index (chiết xuất liên tục): Các tia sáng truyền dẫn theo đường cong và hội tụ tại một điểm, chỉ số khúc xạ giảm dần từ trong ra ngoài cladding, các tia gần trục sẽ truyền chậm hơn các tia gần cladding nên các tia theo đường cong thay vì zic-zac tín hiệu ít bị suy hao hơn so với stepped index. Do những đặc điểm trên nên Multimode Graded Index được dùng phổ biến hơn.
Chia theo nhu cầu sử dụng ta có các loại cáp sau
- Cáp quang luồn cống hay cáp cống Phi kim loại
- Cáp quang treo số 8
- Cáp quang chôn trực tiếp hay cáp cống Kim loại
- Cáp quang khoảng vượt ADSS
3. Ứng dụng của cáp quang
Cáp quang Multimode do có thể truyền đồng thời nhiều mode sóng nên thường được sử dụng cho truyền tải tín hiệu trong các khoảng cách ngắn
Cáp quang singlemode có đặc điểm là tín hiệu ít bị suy hao nên được dùng cho khoảng cách xa hàng nghìn km, phổ biến trong các mạng điện thoại, mạng truyền hình cáp, mạng internet mà không cần khuếch đại.
Ưu điểm cáp quang
• Cáp quang được làm bằng các vật liệu như thủy tinh hay plastic nên mỏng hơn, đường kính nhỏ và nhẹ hơn cáp đồng
• Dung lượng tải cao hơn so bởi vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, có thể bó được nhiều sợi quang vào đường kính đã cho hơn cáp đồng cho phép nhiều kênh đi qua cáp của bạn
• Truyền tín hiệu bằng ánh sáng nên ít khi bị mất hoặc suy giảm tín hiệu đường truyền, không bị nhiễu sóng cho chất lượng đường truyền trong cáp quang tốt hơn cáp đồng
• Bởi vì tín hiệu trong cáp quang giảm ít nên có thể sử dụng điện nguồn ít hơn, máy phát có thể sử dụng nguồn thấp hơn thay vì máy phát với điện thế cao được dùng trong cáp đồng.
• Cáp quang thích hợp để tải thông tin dạng số mà cực kì hữu dụng trong mạng máy tính điều mà mạng cáp đồng không làm được
• Đường truyền bằng ánh sáng nên không có điện đi qua sợi cáp quang, hạn chế nguy cơ hỏa hoạn xảy ra.
Nhược điểm khi sử dụng cáp quang
Với rất nhiều ưu điểm nhưng nối cáp khó khăn hơn so với cáp đồng, dây cáp dẫn phải càng thẳng càng tốt. Chi phí hàn nối và thiết bị đầu cuối cũng vì vậy là cao hơn so với cáp đồng. Nhưng những nhược điểm đó vẫn không ngăn được việc cáp quang càng lúc càng được phổ biến và ứng dụng càng rộng rãi trong cuộc sống hiện nay.
Thông Tin Về Tác Giả
Nguyễn Thành Hợp là một chuyên gia về lĩnh vực thiết bị mạng, viễn thông gần 10 năm kinh nghiệm với nhiều chứng chỉ chất lượng như CCNA 200-301, CCNP, CCDA, CCDP,... do Cisco cung cấp. Sở thích cá nhân là khám phá những kiến thức mới mẻ về công nghệ nói chung và đặc biệt là liên quan đến lĩnh vực mạng!
