Switch quang các loại

Switch quang là thiết bị chuyển mạch mạng sử dụng một hoặc nhiều giao diện quang như SFP, SFP+ hoặc các cổng Fiber tích hợp để truyền dữ liệu qua cáp quang. Thiết bị được sử dụng để kết nối các Switch, Server, Camera IP, hệ thống mạng doanh nghiệp và các điểm mạng cách xa nhau, giúp mở rộng khoảng cách truyền dẫn vượt xa giới hạn của cáp mạng đồng.

Switch quang là gì?

Switch quang là thiết bị mạng thực hiện chức năng chuyển mạch Ethernet tương tự Switch thông thường nhưng được trang bị các giao diện truyền dẫn quang.

Một cấu hình cơ bản có thể hình dung:

Thiết bị mạng → Switch quang → Module SFP → Cáp quang → Switch quang

Hoặc trong hệ thống có cả cổng đồng:

Camera / PC → RJ45 → Switch → SFP → Fiber → Core Switch

Switch tiếp nhận Frame Ethernet từ một cổng, xác định địa chỉ MAC đích và chuyển dữ liệu tới cổng phù hợp.

Điểm khác biệt nằm ở môi trường truyền dẫn. Thay vì chỉ sử dụng cáp xoắn đôi RJ45, Switch quang cho phép Ethernet được truyền qua Fiber với khoảng cách lớn hơn và khả năng chống nhiễu điện từ tốt hơn.

Thiết bị đặc biệt phù hợp với các tuyến backbone giữa nhiều tầng, tòa nhà, nhà xưởng hoặc những khu vực có khoảng cách vượt quá phạm vi kết nối Ethernet trên cáp đồng thông thường.

Switch quang hoạt động như thế nào?

Switch quang nhận dữ liệu Ethernet từ các thiết bị kết nối và chuyển tiếp Frame dựa trên bảng địa chỉ MAC.

Khi dữ liệu cần đi qua cổng Fiber:

Ethernet → Switch → Module quang → Ánh sáng → Fiber

Ở đầu bên kia:

Fiber → Module quang → Switch → Ethernet

Nếu Switch sử dụng khe SFP, module quang đảm nhiệm quá trình chuyển đổi giữa tín hiệu điện bên trong Switch và tín hiệu ánh sáng trên sợi Fiber.

Nếu thiết bị sử dụng cổng quang tích hợp sẵn, bộ thu phát quang đã nằm trực tiếp bên trong Switch.

Switch quang không đơn thuần chỉ chuyển đổi tín hiệu như Media Converter. Thiết bị còn thực hiện chức năng chuyển mạch giữa nhiều cổng và có thể quản lý nhiều thiết bị mạng cùng lúc.

Các loại Switch quang phổ biến

Switch quang có nhiều cấu hình tùy số lượng cổng Fiber, tốc độ mạng và nhu cầu sử dụng. Một số thiết bị chỉ có vài khe SFP để làm uplink, trong khi các dòng chuyên dụng có thể sử dụng phần lớn hoặc toàn bộ cổng quang.

Switch có cổng RJ45 và khe SFP

Đây là một trong những cấu hình phổ biến nhất.

Thiết bị có nhiều cổng RJ45 để kết nối thiết bị đầu cuối và một số khe SFP dùng làm uplink quang.

Ví dụ:

PC / Camera → RJ45 → Switch → SFP → Fiber → Core Switch

Cấu trúc này phù hợp với văn phòng, Camera IP và hệ thống mạng nhiều tầng.

Các cổng đồng đảm nhiệm kết nối tại khu vực sử dụng, trong khi SFP truyền dữ liệu về trung tâm qua Fiber.

Switch quang nhiều cổng SFP

Loại này được trang bị nhiều khe SFP và thường được sử dụng để tập trung nhiều tuyến Fiber.

Một cấu hình có thể là:

ODF tầng 1 → SFP → Switch

ODF tầng 2 → SFP → Switch

ODF tầng 3 → SFP → Switch

Switch trở thành điểm tập trung các uplink quang từ nhiều khu vực.

Cấu trúc này phù hợp với mạng Campus, hệ thống doanh nghiệp hoặc những phòng máy cần tập trung nhiều đường Fiber.

Switch Full Fiber

Full Fiber Switch sử dụng phần lớn hoặc toàn bộ giao diện truyền dữ liệu dưới dạng cổng quang.

Thiết bị có thể được trang bị nhiều khe SFP, SFP+ hoặc giao diện quang tương ứng.

Cấu trúc:

Fiber → Switch quang → Fiber

Loại này thường được sử dụng trong hệ thống backbone, mạng Metro, Data Center và các hạ tầng cần tập trung nhiều tuyến quang.

So với Switch có chủ yếu cổng RJ45, Full Fiber Switch phù hợp hơn với những hệ thống mà Fiber là môi trường truyền dẫn chính.

Switch quang Gigabit

Switch quang Gigabit thường sử dụng giao diện SFP tốc độ 1Gbps.

Một tuyến cơ bản:

Switch 1G → SFP 1G → Fiber → SFP 1G → Switch 1G

Thiết bị phù hợp với hệ thống mạng doanh nghiệp, Camera IP, Access Point và các tuyến uplink không yêu cầu tốc độ cao hơn Gigabit.

Tùy Module SFP, cùng một Switch có thể sử dụng Fiber Singlemode hoặc Multimode.

Điều này giúp người dùng linh hoạt lựa chọn khoảng cách truyền dẫn mà không phải thay toàn bộ thiết bị.

Switch quang 10 Gigabit

Switch 10GbE thường sử dụng các khe SFP+.

Cấu trúc:

Core Switch → SFP+ → Fiber → SFP+ → Access / Distribution Switch

Băng thông 10Gbps phù hợp với các tuyến backbone có nhiều lưu lượng tổng hợp từ nhiều Switch hoặc Server.

Switch 10G thường xuất hiện trong Data Center, phòng máy, mạng doanh nghiệp lớn và hệ thống lưu trữ dữ liệu.

Việc sử dụng SFP+ cũng cho phép lựa chọn module Singlemode hoặc Multimode tùy khoảng cách thực tế.

Switch quang Singlemode và Multimode

Bản thân Switch không hoàn toàn quyết định hệ thống sử dụng Singlemode hay Multimode. Loại Fiber chủ yếu phụ thuộc vào Module quang được cắm vào khe SFP/SFP+ và khả năng hỗ trợ của thiết bị.

Switch quang sử dụng Singlemode

Một tuyến Singlemode có thể triển khai:

Switch → SFP Singlemode → OS2 Fiber → SFP Singlemode → Switch

Singlemode phù hợp với các tuyến dài giữa nhiều tòa nhà, nhà xưởng hoặc khu vực cách xa nhau.

Khoảng cách truyền thực tế phụ thuộc vào Module quang, bước sóng và tổng suy hao của toàn tuyến.

Switch quang sử dụng Multimode

Multimode thường được sử dụng trên các tuyến ngắn trong tòa nhà hoặc Data Center.

Cấu trúc:

Switch → SFP/SFP+ Multimode → OM3/OM4 → Switch

Khoảng cách ngắn hơn Singlemode nhưng phù hợp với các kết nối tốc độ cao trong cùng phòng máy hoặc giữa những khu vực tương đối gần.

Module và Patch Cord cần đồng bộ với loại Multimode của tuyến.

Switch quang 1 sợi và 2 sợi

Khả năng sử dụng một hay hai sợi Fiber phụ thuộc vào Module quang được cắm trên Switch.

Switch quang 2 sợi

Với SFP Duplex thông thường:

Fiber 1 → TX

Fiber 2 → RX

Hai đầu Switch sử dụng Module tương thích và nối chéo TX/RX.

Đây là cấu hình rất phổ biến trong Ethernet quang.

Switch quang 1 sợi

Nếu sử dụng SFP BiDi, một liên kết có thể hoạt động trên một Core duy nhất.

Cấu trúc:

Switch A → SFP BiDi A ⇄ 1 Fiber ⇄ SFP BiDi B → Switch B

Hai Module sử dụng cặp bước sóng bổ sung cho nhau.

Giải pháp này giúp tiết kiệm số lượng Core trên những tuyến cáp quang có tài nguyên Fiber hạn chế.

Switch quang PoE là gì?

Một số Switch được trang bị cả cổng RJ45 PoE và cổng quang SFP.

Thiết bị cấp nguồn cho Camera, Access Point hoặc điện thoại IP qua cổng đồng, đồng thời sử dụng Fiber làm đường uplink.

Ví dụ:

Camera IP → PoE → Switch → SFP → Fiber → NVR / Core Switch

Cấu trúc này đặc biệt phù hợp với hệ thống Camera có các cụm thiết bị nằm xa phòng điều khiển.

Switch có thể đặt gần Camera để cấp PoE, sau đó toàn bộ dữ liệu được truyền về trung tâm bằng một tuyến Fiber.

Nhờ đó, không cần kéo từng cáp mạng dài từ Camera về phòng máy.

Switch quang Managed và Unmanaged

Switch quang có thể được thiết kế theo dạng không quản lý hoặc có khả năng quản trị mạng.

Switch quang Unmanaged

Unmanaged Switch hoạt động theo cấu hình cơ bản và thường không yêu cầu người dùng thiết lập phức tạp.

Thiết bị phù hợp với những hệ thống nhỏ cần:

Cắm thiết bị → kết nối Fiber → sử dụng

Cấu trúc đơn giản giúp triển khai nhanh.

Tuy nhiên, khả năng kiểm soát VLAN, giám sát Port hoặc cấu hình mạng sẽ hạn chế hơn so với Managed Switch.

Switch quang Managed

Managed Switch cho phép người quản trị cấu hình và giám sát nhiều chức năng mạng.

Thiết bị thường được sử dụng trong doanh nghiệp và hệ thống có nhiều Switch cần quản lý tập trung.

Managed Switch có thể hỗ trợ các tính năng như VLAN, STP/RSTP, Link Aggregation và giám sát trạng thái Port tùy dòng sản phẩm.

Loại này phù hợp hơn với mạng có yêu cầu kiểm soát lưu lượng và dự phòng đường truyền.

Switch quang Layer 2 và Layer 3

Layer 2 và Layer 3 thể hiện khả năng xử lý mạng của Switch.

Switch quang Layer 2

Layer 2 Switch chuyển tiếp Frame dựa trên địa chỉ MAC.

Đây là chức năng chuyển mạch cơ bản trong mạng LAN.

Thiết bị thường được sử dụng ở lớp Access hoặc các hệ thống cần tập trung kết nối nhưng không yêu cầu Routing giữa nhiều mạng IP.

Switch quang Layer 3

Layer 3 Switch ngoài chuyển mạch Ethernet còn có thể thực hiện một số chức năng định tuyến IP.

Trong hệ thống doanh nghiệp:

Access Switch → Fiber → Layer 3 Core Switch

Core Switch có thể xử lý lưu lượng giữa nhiều VLAN hoặc mạng con tùy cấu hình.

Layer 3 phù hợp hơn với hệ thống có kiến trúc mạng lớn và yêu cầu phân chia nhiều vùng dữ liệu.

Switch quang và Module SFP

Khe SFP trên Switch chỉ là giao diện để lắp transceiver.

Để kết nối Fiber, cần chọn Module phù hợp.

Ví dụ:

Switch SFP → SFP 1G LX → Singlemode Fiber

hoặc:

Switch SFP+ → SFP+ SR → Multimode Fiber

Các yếu tố cần đồng bộ giữa hai đầu gồm tốc độ, loại Fiber và cấu hình bước sóng.

Với BiDi, cần sử dụng đúng cặp Module A/B tương thích.

Nếu hai Module không phù hợp với nhau, liên kết Fiber có thể không thiết lập được dù Switch hoạt động bình thường.

Switch quang và ODF kết nối như thế nào?

Trong hệ thống chuyên nghiệp, Switch thường không kết nối trực tiếp với cáp backbone cố định.

Cáp quang được kết cuối tại ODF:

Cáp backbone → Pigtail → Adapter ODF

Sau đó sử dụng Patch Cord:

ODF → Dây nhảy quang → SFP → Switch

Cấu trúc hoàn chỉnh:

Switch → SFP → Patch Cord → ODF → Cáp Backbone → ODF → Patch Cord → SFP → Switch

Cách tổ chức này giúp tuyến Fiber cố định được bảo vệ tốt hơn và thuận tiện khi thay đổi thiết bị.

Phân biệt Switch quang và Converter Quang

Hai thiết bị đều giúp Ethernet hoạt động trên Fiber nhưng chức năng khác nhau.

Switch quang

Switch thực hiện chuyển mạch giữa nhiều cổng.

Một thiết bị có thể đồng thời kết nối:

Nhiều RJ45 + nhiều SFP

hoặc:

Nhiều SFP → nhiều tuyến Fiber

Switch vì vậy có thể đóng vai trò điểm tập trung của cả một hệ thống mạng.

H3: Converter Quang

Media Converter chủ yếu chuyển đổi một kết nối từ RJ45 sang Fiber hoặc ngược lại.

Cấu trúc thường là:

1 RJ45 ↔ 1 Fiber

Converter phù hợp khi thiết bị hiện tại không có khe SFP nhưng cần kết nối vào tuyến quang.

Có thể hiểu:

Converter → chuyển đổi môi trường truyền

Switch quang → chuyển mạch nhiều kết nối

Phân biệt Switch quang và Switch mạng thông thường

Switch mạng thông thường thường tập trung vào các cổng RJ45.

Cấu trúc:

PC → Cáp mạng → Switch

Khoảng cách trên Ethernet cáp xoắn đôi thường giới hạn khoảng 100 mét đối với Channel tiêu chuẩn.

Switch quang bổ sung hoặc tập trung vào các giao diện Fiber:

Thiết bị → Switch → Fiber → Switch

Nhờ đó, các điểm mạng có thể được kết nối ở khoảng cách hàng trăm mét hoặc nhiều kilomet tùy Module quang.

Trong thực tế, nhiều Switch hiện nay kết hợp cả RJ45 và Fiber nên ranh giới giữa hai nhóm không hoàn toàn tách biệt.

Switch quang trong hệ thống Camera IP

Switch quang được sử dụng nhiều trong các hệ thống Camera có phạm vi rộng.

Ví dụ tại khu công nghiệp:

Camera → Switch PoE khu vực A → Fiber → Trung tâm

Camera → Switch PoE khu vực B → Fiber → Trung tâm

Tại trung tâm, các tuyến có thể được tập trung về Core Switch và NVR.

Fiber giúp kết nối các cụm Camera ở khoảng cách lớn mà không phải sử dụng nhiều tầng Repeater Ethernet.

Đây là cấu trúc phù hợp với nhà máy, khu đô thị, bãi xe và các dự án Camera ngoài trời quy mô lớn.

Switch quang trong mạng doanh nghiệp

Trong một tòa nhà nhiều tầng, Fiber thường được sử dụng cho Backbone.

Cấu trúc:

Core Switch → Fiber → Switch tầng 1

Core Switch → Fiber → Switch tầng 2

Core Switch → Fiber → Switch tầng 3

Tại từng tầng, Switch chuyển tiếp kết nối xuống cáp mạng đồng tới máy tính, Access Point hoặc Camera.

Cách triển khai này giúp tuyến trục có băng thông cao và khoảng cách lớn hơn so với việc kéo toàn bộ Backbone bằng cáp đồng.

Switch quang trong nhà xưởng

Nhà xưởng thường có khoảng cách giữa các khu vực lớn và môi trường có nhiều thiết bị điện công suất cao.

Fiber là môi trường truyền ánh sáng nên không chịu nhiễu điện từ theo cách của cáp đồng.

Một hệ thống có thể triển khai:

Phòng Server → Fiber → Switch xưởng A

Phòng Server → Fiber → Switch xưởng B

Tại từng Switch, dữ liệu tiếp tục được phân phối tới Camera, PLC, Access Point hoặc máy tính công nghiệp.

Cấu trúc này giúp các khu vực xa nhau được kết nối về cùng hệ thống mạng trung tâm.

Switch quang trong Data Center

Trong Data Center, Switch quang thường đảm nhiệm các kết nối tốc độ cao giữa Server, Storage và các tầng mạng.

Các giao diện có thể sử dụng SFP+ hoặc những chuẩn transceiver tốc độ cao hơn tùy kiến trúc.

Ví dụ:

Server → Switch Access → Fiber → Core Switch

Sợi Multimode thường phù hợp với các khoảng cách ngắn trong Data Center, trong khi Singlemode được sử dụng khi yêu cầu khoảng cách lớn hơn hoặc theo thiết kế của hệ thống.

Mật độ cổng quang cao giúp tập trung nhiều liên kết tốc độ lớn trong không gian Rack tương đối nhỏ.

Khoảng cách truyền của Switch quang phụ thuộc vào yếu tố nào?

Không có một khoảng cách cố định áp dụng cho mọi Switch quang.

Khả năng truyền chủ yếu phụ thuộc vào transceiver và tuyến Fiber.

Một đường truyền hoàn chỉnh gồm:

SFP → Patch Cord → ODF → Cáp quang → ODF → Patch Cord → SFP

Mỗi Connector và mối hàn đều tạo ra một mức suy hao.

Do đó, khoảng cách cần được đánh giá theo Optical Power Budget của Module thay vì chỉ dựa trên chiều dài cáp.

Ví dụ, một SFP được thiết kế cho tuyến xa vẫn có thể gặp lỗi nếu hệ thống có suy hao quá lớn do Connector bẩn hoặc mối hàn không đạt yêu cầu.

Vì sao Switch quang phù hợp với hệ thống khoảng cách xa?

Ethernet trên cáp đồng có giới hạn khoảng cách tương đối ngắn.

Khi khoảng cách giữa hai Switch vượt quá phạm vi đó, Fiber giúp giải quyết vấn đề mà không phải đặt nhiều thiết bị trung gian.

Cấu trúc:

Switch → Fiber dài → Switch

thay vì:

Switch → Cáp đồng → Thiết bị trung gian → Cáp đồng → Thiết bị trung gian → Switch

Giảm số lượng thiết bị trung gian giúp kiến trúc hệ thống đơn giản hơn và hạn chế các điểm cần cấp nguồn dọc tuyến.

VTXVN – Đơn vị cung cấp Switch quang

VTXVN cung cấp Switch quang phục vụ mạng LAN doanh nghiệp, Camera IP, nhà xưởng, Data Center và các tuyến backbone Fiber. Danh mục có thể đáp ứng nhiều cấu hình từ Switch Gigabit có khe SFP đến các dòng nhiều cổng quang, SFP+ 10GbE và Switch PoE kết hợp uplink Fiber.

Switch quang có thể kết hợp với Module SFP, dây nhảy quang, ODF và cáp quang để hình thành một hệ thống truyền dẫn hoàn chỉnh giữa các khu vực cách xa nhau.

Tùy số lượng cổng, tốc độ mạng, loại Fiber và khoảng cách truyền dẫn, VTXVN hỗ trợ cung cấp thông tin kỹ thuật, tư vấn cấu hình và báo giá Switch quang cho doanh nghiệp, nhà thầu và các dự án hạ tầng CNTT.