Cấu trúc và chủng loại cáp quang

Cấu trúc và chủng loại cáp quang để đi sâu vào chi tiết từng vấn để của cáp quang thì chúng ta hãy đặt ra các câu hỏi cần giải đáp như sau:

cáp quang là gì?

Có bao nhiêu loại Cấu trúc và chủng loại cáp quang của chúng thế nào?

Đầu nối của cáp quang có những loại nào và các chuẩn truyền tín hiệu ra sao?

Với các câu hỏi đơn giản ở trên thì chúng ta cũng phải mất rất nhiều thời gian để trả lời cho từng câu hỏi thắc mắc về cáp quang, và sau đây chúng ta sẽ trả lời từng câu hỏi nhé.

Cáp quang dùng ánh sáng truyền dẫn tín hiệu. Do đó ít suy hao và thường được dùng cho kết nối khoảng cách xa

Ngày nay, Internet đã trở thành một nhu cầu thiết yếu. Giúp mọi người ở khắp nơi trên thế giới có thể giao tiếp, trao đổi, học tập, mua sắm, giải trí dễ dàng, nhanh chóng. Các ứng dụng, dịch vụ trên Internet cũng ngày càng phát triển theo. Điều này đòi hỏi tốc độ, băng thông kết nối Internet cao và cáp quang trở thành lựa chọn số một – FTTH (Fiber To Home) là một điển hình. FTTH đáp ứng các dịch vụ luôn đòi hỏi mạng kết nối tốc độ cao như IPTV, hội nghị truyền hình, video trực tuyến, giám sát từ xa IP Camera…

Trước đây, cáp quang chỉ dùng để kết nối các đường trục chính của quốc gia. Nhà cung cấp dịch vụ, doanh nghiệp lớn vì chi phí khá cao. Nhưng hiện nay, cáp quang được sử dụng khá rộng rãi ở các doanh nghiệp vừa, nhỏ, các trường đại học và người sử dụng thông thường. Bài viết giới thiệu cơ bản về cáp quang và các đầu nối. Giúp bạn đọc hiểu được thông số kỹ thuật trên các tài liệu, thông tin sản phẩm quang.
Cáp quang dùng ánh sáng truyền dẫn tín hiệu, do đó ít suy hao và thường được dùng cho kết nối khoảng cách xa. Trong khi cáp đồng sử dụng dòng điện để truyền tín hiệu. Dễ bị suy hao trong quá trình truyền và có khoảng cách kết nối ngắn hơn.

Sợi cáp quang được cấu tạo từ ba thành phần chính:

lõi (core), lớp phản xạ ánh sáng (cladding), lớp vỏ bảo vệ chính (primary coating hay còn gọi coating, primary buffer). Core được làm bằng sợi thủy tinh hoặc plastic dùng truyền dẫn ánh sáng. Bao bọc core là cladding – lớp thủy tinh hay plastic – nhằm bảo vệ và phản xạ ánh sáng trở lại core. Primary coating là lớp vỏ nhựa PVC giúp bảo vệ core và cladding http://cialishowtobuy.com/ không bị bụi, ẩm, trầy xước. Hai loại cáp quang phổ biến là GOF (Glass Optical Fiber). Cáp quang làm bằng thuỷ tinh và POF (Plastic Optical Fiber) . Cáp quang làm bằng plastic. POF có đường kính core khá lớn khoảng 1mm, sử dụng cho truyền dẫn tín hiệu khoảng cách ngắn, mạng tốc độ thấp.

Trên các tài liệu kỹ thuật, bạn thường thấy cáp quang GOF ghi các thông số 9/125µm, 50/125µm hay 62,5/125µm, đây là đường kính của core/cladding; còn primary coating có đường kính mặc định là 250µm.

Bảo vệ sợi cáp quang là lớp vỏ ngoài gồm nhiều lớp khác nhau tùy theo cấu tạo, tính chất của mỗi loại cáp. Nhưng có ba lớp bảo vệ chính là lớp chịu lực kéo (strength member), lớp vỏ bảo vệ ngoài (buffer) và lớp áo giáp (jacket) – tùy theo tài liệu sẽ có tên gọi khác nhau. Strength member là lớp chịu nhiệt, chịu kéo căng, thường làm từ các sợi Kevlar. Buffer thường làm bằng nhựa PVC, bảo vệ tránh va đập, ẩm ướt. Lớp bảo vệ ngoài cùng là Jacket. Mỗi loại cáp, tùy theo yêu cầu sử dụng sẽ có thêm các lớp jacket khác nhau. Jacket có khả năng chịu va đập, nhiệt và chịu mài mòn. Bảo vệ phần bên trong tránh ẩm ướt và các ảnh hưởng từ môi trường.

Có hai cách thiết kế khác nhau để bảo vệ sợi cáp quang là ống đệm không chặt (loose-tube) và ống đệm chặt (tight buffer).

Loose-tube thường dùng ngoài trời (outdoor). Cho phép chứa nhiều sợi quang bên trong. Loose-tube 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.

Light-buffer thường dùng trong nhà (indoor). Bao bọc khít sợi cáp quang (như cáp điện), giúp dễ lắp đặt khi thi công.
Trên một số tài liệu, bạn sẽ gặp hai thuật ngữ viết tắt IFC, OSP. IFC (Intrafacility fiber cable). Là loại cáp dùng trong nhà. Có ít lớp bảo vệ vật lý và việc thi công lắp đặt linh hoạt. OSP (Outside plant cable) là loại cáp dùng ngoài trời, chịu được những điều kiện khắc nghiệt của nhiệt độ, độ ẩm, bụi… loại cáp này có nhiều lớp bảo vệ.
Các tia sáng bên trong cáp quang có hai kiểu truyền dẫn là đơn mốt (Singlemode) và đa mốt (Multimode). Cáp quang Singlemode (SM) có đường kính core khá nhỏ (khoảng 9µm). Sử dụng nguồn phát laser truyền tia sáng xuyên suốt vì vậy tín hiệu ít bị suy hao và có tốc độ khá lớn. SM thường hoạt động ở 2 bước sóng (wavelength) 1310nm, 1550nm. Cáp quang Multimode (MM) có đường kính core lớn hơn cáp quang single mode SM (khoảng 50µm, 62.5µm). MM sử dụng nguồn sáng LED (Light Emitting Diode). Hoặc laser để truyền tia sáng và thường hoạt động ở 2 bước sóng 850nm, 1300nm. MM có khoảng cách kết nối và tốc độ truyền dẫn nhỏ hơn SM.

MM có hai kiểu truyền: chiết xuất bước (Step index) và chiết xuất liên tục (Graded index). Các tia sáng kiểu Step index truyền theo nhiều hướng khác nhau. Vì vậy có mức suy hao cao và tốc độ khá chậm. Step index ít phổ biến, thường dùng cho cáp quang POF. Các tia sáng kiểu Graded index truyền dẫn theo đường cong và hội tụ tại một điểm. Do đó Graded index ít suy hao và có tốc độ truyền dẫn cao hơn Step index. Graded index được sử dụng khá phổ biến.

Truyền dẫn tín hiệu trên cáp quang có hai dạng đơn công (simplex) và song công (duplex). Simplex truyền tín hiệu chỉ 1 chiều. Duplex có thể truyền nhận tín hiệu 1 chiều bán song công (half-Duplex) hoặc cả 2 chiều song công toàn phần (full-Duplex) Duplex ở cùng thời điểm tùy theo cách cấu hình.
Để đấu nối cáp quang vào bảng đấu dây (patch panel). Hoặc vào các cổng vào/ra (input/output) trên các thiết bị truyền nhận quang. Người ta thường sử dụng dây nối quang một đầu có sẵn đầu nối (pigtail). Hoặc cả hai đầu có sẵn đầu nối (pathcord).

Một số loại cáp quang:

Ribbon: cáp quang dạng ruy-băng, chứa nhiều sợi quang bên trong.
Zipcord: hai sợi quang có vỏ ngoài liền nhau (như dây điện).
Bất kỳ giao tiếp quang nào cũng bao gồm 3 thành phần: nguồn phát, vật truyền dẫn trung gian (cáp quang) và nguồn thu. Nguồn phát sẽ chuyển đổi tín hiệu điện tử thành ánh sáng và truyền dẫn qua cáp quang. Nguồn thu chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện tử. Có hai loại nguồn phát là laser và LED. Laser ít tán sắc, cho phép truyền dẫn dữ liệu tốc độ nhanh. Khoảng cách xa (trên 20km), dùng được cho cả Singlemode và Multimode. Nhưng chi phí cao, khó sử dụng. LED tán sắc nhiều, truyền dẫn tốc độ chậm hơn. Bù lại chi phí thấp, dễ sử dụng, thường dùng cho cáp quang Multimode. LED dùng cho hệ thống có khoảng cách ngắn hơn, có thể sử dụng cho cả sợi quang thủy tinh, sợi quang pla