Cáp quang các loại

Cáp quang là loại cáp truyền dữ liệu bằng ánh sáng qua sợi thủy tinh hoặc vật liệu quang học có kích thước rất nhỏ. Nhờ khả năng truyền xa, băng thông lớn và không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiễu điện từ, cáp quang được sử dụng rộng rãi trong mạng viễn thông, FTTH, hệ thống LAN doanh nghiệp, Data Center, Camera IP và các tuyến backbone tốc độ cao.

Cáp quang là gì?

Cáp quang, hay Fiber Optic Cable, là loại cáp sử dụng một hoặc nhiều sợi quang để truyền tín hiệu dưới dạng ánh sáng.

Khác với cáp mạng đồng sử dụng dòng điện để mang dữ liệu, cáp quang sử dụng nguồn phát quang từ module hoặc thiết bị quang.

Có thể hình dung:

Thiết bị mạng → Module quang → Cáp quang → Module quang → Thiết bị mạng

Tín hiệu ánh sáng được dẫn qua phần lõi của sợi quang nhờ cơ chế phản xạ toàn phần giữa lõi và lớp cladding bao quanh.

Nhờ phương thức truyền bằng ánh sáng, cáp quang có thể hỗ trợ khoảng cách lớn hơn nhiều so với các tuyến Ethernet bằng cáp đồng thông thường. Khoảng cách thực tế phụ thuộc vào loại sợi quang, bước sóng, module quang, công suất phát và ngân sách suy hao của toàn tuyến.

Một tuyến quang cơ bản trong hệ thống mạng có thể triển khai:

Switch → SFP → Cáp quang → SFP → Switch

Trong mạng FTTH:

OLT → Cáp quang → Splitter → Cáp thuê bao → ONU/ONT

Cáp quang cũng không dẫn điện nên đặc biệt phù hợp khi kết nối giữa các tòa nhà hoặc những khu vực có nguy cơ chênh lệch điện thế và nhiễu điện từ lớn.

Các loại Cáp quang phổ biến

Cáp quang có thể được phân loại theo loại sợi, môi trường lắp đặt và cấu trúc bảo vệ. Hai nhóm sợi quang cơ bản nhất là Singlemode và Multimode.

Cáp quang Singlemode

Singlemode – SM sử dụng lõi quang có kích thước nhỏ, thường khoảng 9 µm, cho phép ánh sáng truyền chủ yếu theo một mode.

Loại sợi này phù hợp với các tuyến cần khoảng cách xa và băng thông lớn.

Một hệ thống có thể triển khai:

Switch → SFP Singlemode → Cáp Singlemode → SFP Singlemode → Switch

Singlemode thường được sử dụng trong backbone doanh nghiệp, mạng viễn thông, FTTH, kết nối giữa các tòa nhà và nhiều tuyến quang dài.

Các bước sóng thường gặp trên hệ thống Singlemode gồm 1310 nm và 1550 nm, tùy module quang và công nghệ truyền dẫn.

Trong mạng PON, các bước sóng sử dụng có thể khác nhau theo công nghệ và chiều truyền tín hiệu.

Cáp quang Multimode

Multimode – MM sử dụng lõi quang lớn hơn Singlemode, phổ biến là 50 µm hoặc 62,5 µm tùy chuẩn sợi.

Ánh sáng có thể truyền theo nhiều mode khác nhau trong lõi, vì vậy Multimode phù hợp hơn với các tuyến có khoảng cách ngắn hoặc trung bình.

Loại cáp này thường xuất hiện trong:

Switch → SFP/SFP+ Multimode → Cáp Multimode → Thiết bị mạng

Multimode được sử dụng nhiều trong phòng máy, Data Center và hệ thống LAN tốc độ cao khi khoảng cách giữa các thiết bị không quá lớn.

Các dòng OM3 và OM4 đặc biệt phổ biến trong các kết nối 10GbE và nhiều chuẩn tốc độ cao hơn ở khoảng cách phù hợp.

Cáp quang trong nhà

Cáp quang Indoor được thiết kế cho hệ thống đi bên trong tòa nhà, phòng kỹ thuật, tủ rack hoặc máng cáp.

Cấu trúc thường ưu tiên kích thước gọn, dễ uốn và thuận tiện khi thi công trong không gian giới hạn.

Một tuyến điển hình:

ODF → Cáp quang Indoor → ODF / Hộp phối quang

Tùy cấu trúc, cáp trong nhà có thể chứa từ vài sợi quang đến hàng chục hoặc hàng trăm sợi.

Vỏ cáp cũng có thể được thiết kế theo các yêu cầu chống cháy khác nhau tùy khu vực lắp đặt.

Cáp quang ngoài trời

Cáp quang Outdoor được thiết kế để chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt hơn so với cáp Indoor.

Cáp có thể được triển khai trên cột, trong ống ngầm, cống cáp hoặc giữa các khu vực ngoài trời.

Cấu trúc thường được tăng cường khả năng chống ẩm, chống tác động cơ học và bảo vệ sợi quang khỏi ảnh hưởng môi trường.

Một số loại sử dụng ống lỏng – Loose Tube, trong đó các sợi quang được đặt bên trong ống bảo vệ để giảm tác động cơ học trực tiếp lên sợi.

Cáp quang FTTH

Cáp quang FTTH, thường gọi là cáp thuê bao quang hoặc Drop Cable, được sử dụng tại đoạn cuối của mạng Fiber To The Home.

Cấu trúc có thể hiểu:

Hộp phối quang → Cáp FTTH → ONU/ONT

Cáp FTTH thường có kích thước nhỏ và được thiết kế để đi từ điểm phân phối tới nhà hoặc khu vực sử dụng của khách hàng.

Một số dòng có thêm thành phần chịu lực để hỗ trợ triển khai ngoài trời hoặc treo từ cột tới công trình.

Cáp Drop có thể chứa một hoặc nhiều sợi quang tùy thiết kế của mạng.

Cáp quang có giáp

Cáp quang có giáp được bổ sung thêm lớp bảo vệ cơ học bên ngoài phần lõi quang.

Lớp giáp có thể sử dụng kim loại hoặc cấu trúc bảo vệ khác tùy thiết kế.

Loại cáp này phù hợp với những tuyến có nguy cơ chịu tác động cơ học cao hơn, chẳng hạn tuyến đi ngầm hoặc khu vực công nghiệp.

Cần phân biệt lớp giáp với thành phần chịu lực. Giáp chủ yếu bảo vệ cáp trước tác động bên ngoài, trong khi thành phần chịu lực giúp hạn chế lực kéo tác động trực tiếp lên sợi quang.

Cấu tạo của Cáp quang

Một sợi cáp quang hoàn chỉnh gồm nhiều lớp, từ phần sợi quang cực nhỏ bên trong tới lớp bảo vệ cơ học bên ngoài.

Lõi quang Core

Core là phần trung tâm trực tiếp dẫn ánh sáng.

Ở Singlemode, đường kính lõi thường khoảng 9 µm. Với Multimode, lõi thường có kích thước lớn hơn, phổ biến là 50 µm hoặc 62,5 µm tùy loại sợi.

Kích thước và đặc tính của Core quyết định cách ánh sáng truyền trong sợi.

Lớp Cladding

Bao quanh Core là lớp Cladding.

Cladding có chiết suất thấp hơn lõi, tạo điều kiện để ánh sáng được giữ và truyền dọc theo sợi thông qua cơ chế phản xạ toàn phần.

Đường kính Cladding của nhiều loại sợi viễn thông tiêu chuẩn là khoảng 125 µm.

Core và Cladding tạo thành phần quan trọng nhất của sợi quang.

Lớp Coating

Phía ngoài Cladding là lớp coating bảo vệ.

Lớp này không trực tiếp truyền ánh sáng mà có nhiệm vụ bảo vệ sợi khỏi các tác động cơ học nhỏ và môi trường trong quá trình sản xuất, thi công và vận hành.

Sau coating, sợi có thể được tiếp tục bọc buffer hoặc đặt trong ống lỏng tùy thiết kế cáp.

Thành phần chịu lực

Sợi quang có khả năng truyền dữ liệu tốt nhưng khá nhạy cảm với lực kéo và uốn quá mức.

Do đó, cáp thường bổ sung thành phần chịu lực để tiếp nhận phần lớn lực kéo trong quá trình thi công.

Các vật liệu thường gặp có thể bao gồm sợi aramid hoặc các thành phần gia cường khác tùy cấu trúc sản phẩm.

Nhờ đó, lực kéo không tác động trực tiếp quá mức lên sợi quang.

Vỏ bảo vệ

Vỏ ngoài bao phủ toàn bộ cấu trúc cáp.

Tùy loại cáp, vỏ được thiết kế phù hợp với môi trường Indoor hoặc Outdoor.

Cáp ngoài trời thường cần khả năng chống UV, độ ẩm và các tác động môi trường tốt hơn. Cáp dùng trong tòa nhà lại có thể ưu tiên các yêu cầu về chống cháy và hạn chế khói.

Phân biệt Cáp quang Singlemode và Multimode

Singlemode và Multimode đều truyền tín hiệu bằng ánh sáng nhưng khác nhau về kích thước lõi và phạm vi sử dụng.

Cáp quang Singlemode

Singlemode có lõi nhỏ và cho ánh sáng truyền chủ yếu theo một mode.

Đặc điểm nổi bật là khả năng truyền xa và phù hợp với backbone có khoảng cách lớn.

Có thể hiểu:

Singlemode → lõi nhỏ → truyền xa → mạng viễn thông và backbone

Các tuyến Singlemode có thể sử dụng nhiều loại module quang với khoảng cách từ vài kilomet tới hàng chục kilomet hoặc xa hơn tùy công nghệ.

Cáp quang Multimode

Multimode có lõi lớn hơn và cho phép nhiều mode ánh sáng truyền đồng thời.

Loại này phù hợp hơn với các tuyến khoảng cách ngắn, đặc biệt trong Data Center và mạng nội bộ tốc độ cao.

Có thể hiểu:

Multimode → lõi lớn → khoảng cách ngắn hơn → Data Center và LAN

Khoảng cách hỗ trợ phụ thuộc vào chuẩn OM, tốc độ Ethernet và loại transceiver được sử dụng.

Cáp quang OS1 và OS2

Trong nhóm Singlemode, hai ký hiệu thường gặp là OS1 và OS2.

Cáp quang OS1

OS1 là nhóm sợi Singlemode thường gắn với một số cấu trúc cáp trong nhà và môi trường kiểm soát.

Sợi vẫn sử dụng cấu trúc Singlemode và có thể kết hợp với các thiết bị quang phù hợp.

OS1 thường xuất hiện trong các tuyến nội bộ của tòa nhà hoặc hệ thống cáp có khoảng cách không quá lớn.

Cáp quang OS2

OS2 được tối ưu cho suy hao thấp hơn và thường được sử dụng rộng rãi trong các tuyến Singlemode hiện đại.

Loại này phù hợp với backbone, mạng viễn thông và các tuyến quang dài.

Có thể ghi nhớ:

OS1 → thường gặp trong hệ thống Indoor

OS2 → ưu tiên tuyến dài và backbone Singlemode

Trong thực tế, OS2 hiện là lựa chọn phổ biến trong nhiều hệ thống Singlemode mới.

Cáp quang OM2, OM3, OM4 và OM5

Multimode được chia thành nhiều nhóm OM khác nhau. Mỗi thế hệ có đặc tính băng thông và khả năng hỗ trợ tốc độ truyền khác nhau.

Cáp quang OM2

OM2 thuộc nhóm Multimode và thường có lõi 50/125 µm.

Loại này phù hợp với các hệ thống Multimode truyền thống và những tuyến không yêu cầu hiệu suất cao như các thế hệ mới hơn.

Cáp quang OM3

OM3 được tối ưu cho nguồn laser và phổ biến trong các hệ thống Data Center.

Sợi thường có màu vỏ Aqua để hỗ trợ nhận biết, mặc dù màu vỏ không nên được sử dụng như tiêu chí duy nhất để xác định chuẩn.

OM3 phù hợp với nhiều kết nối Gigabit và 10 Gigabit ở khoảng cách thiết kế tương ứng.

Cáp quang OM4

OM4 tiếp tục nâng cao khả năng truyền dẫn so với OM3.

Loại này được sử dụng trong Data Center và các hệ thống mạng tốc độ cao khi cần khoảng cách Multimode lớn hơn ở cùng tốc độ.

OM4 đặc biệt phổ biến trong các kiến trúc sử dụng SFP+ và các transceiver Multimode tốc độ cao.

Cáp quang OM5

OM5 là thế hệ Multimode được phát triển để hỗ trợ dải bước sóng rộng hơn và các công nghệ truyền nhiều bước sóng trên cùng sợi.

Loại này có thể xuất hiện trong những Data Center hiện đại có yêu cầu cao về mật độ và tốc độ kết nối.

Tuy nhiên, OM5 không có nghĩa là luôn cần thiết cho mọi hệ thống. OM3 và OM4 vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều mạng doanh nghiệp và Data Center.

Phân biệt Cáp quang và Cáp mạng đồng

Cáp quang và cáp mạng Ethernet bằng đồng đều được sử dụng để truyền dữ liệu nhưng có nguyên lý hoạt động khác nhau.

Cáp quang

Cáp quang truyền tín hiệu bằng ánh sáng.

Cấu trúc:

Thiết bị → Module quang → Fiber → Module quang → Thiết bị

Ưu điểm nổi bật là khả năng truyền xa, băng thông lớn và không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiễu điện từ.

Cáp quang cũng không dẫn nguồn điện tới thiết bị đầu cuối theo cách của Ethernet PoE.

Cáp mạng đồng

Cáp mạng sử dụng tín hiệu điện truyền trên các đôi dây xoắn.

Cấu trúc:

Switch RJ45 → Cáp mạng → Thiết bị

Ethernet bằng đồng thường thuận tiện hơn với các tuyến ngắn tới thiết bị đầu cuối và có thể hỗ trợ PoE.

Có thể hiểu ngắn gọn:

Cáp mạng đồng → thuận tiện ở Access Layer

Cáp quang → phù hợp backbone và tuyến xa

Trong mạng doanh nghiệp, hai loại cáp thường được sử dụng kết hợp thay vì thay thế hoàn toàn cho nhau.

VTXVN – Đơn vị cung cấp Cáp quang

VTXVN cung cấp Cáp quang phục vụ mạng viễn thông, FTTH, hệ thống LAN doanh nghiệp, Camera IP, Data Center và các tuyến backbone quang. Danh mục có thể đáp ứng nhiều cấu hình từ Singlemode, Multimode đến cáp Indoor, Outdoor, FTTH và các loại cáp có cấu trúc bảo vệ phù hợp với từng môi trường thi công.

Hệ thống cáp quang có thể được kết hợp với ODF, hộp phối quang, adapter, pigtail, dây nhảy quang, module SFP và các thiết bị chuyển đổi quang để hình thành tuyến truyền dẫn hoàn chỉnh.

Tùy số lượng sợi, loại Singlemode hoặc Multimode, môi trường lắp đặt và khoảng cách tuyến, VTXVN hỗ trợ cung cấp thông tin kỹ thuật, tư vấn cấu hình và báo giá Cáp quang cho cá nhân, doanh nghiệp, nhà thầu và các dự án viễn thông.