Cáp quang là gì? Cấu tạo, nguyên lý và các loại cáp phổ biến

Cáp quang truyền dữ liệu bằng ánh sáng thay vì tín hiệu điện như cáp mạng đồng. Nhờ cách truyền này, tín hiệu có thể đi xa và ít chịu ảnh hưởng của nhiễu điện từ. Bên trong lớp vỏ cáp là những sợi quang rất nhỏ, được bảo vệ bởi nhiều lớp vật liệu khác nhau. Tùy khoảng cách, thiết bị và nơi lắp đặt, người dùng sẽ phải chọn giữa Single Mode, Multimode, cáp trong nhà hoặc cáp ngoài trời.

Cáp quang truyền dữ liệu bằng gì?

Cáp quang truyền dữ liệu bằng tín hiệu ánh sáng.

Khi bạn gửi dữ liệu qua một đường truyền quang, thiết bị phát sẽ biến dữ liệu thành các tín hiệu ánh sáng. Tín hiệu này đi vào sợi quang và truyền dọc theo lõi sợi. Đến đầu bên kia, thiết bị thu nhận ánh sáng rồi chuyển thành tín hiệu để máy tính, router, switch hoặc thiết bị mạng tiếp tục xử lý.

Điểm khác biệt này khá quan trọng.

Với cáp mạng đồng, dữ liệu được truyền bằng tín hiệu điện. Còn với cáp quang, dữ liệu được mã hóa thành các thay đổi của tín hiệu ánh sáng.

Chính vì vậy, đứng cạnh một tuyến cáp quang không có nghĩa bạn sẽ "thấy Internet chạy trong dây". Ánh sáng truyền trong phần lõi của sợi quang với tốc độ và cách thức được kiểm soát bởi thiết bị quang ở hai đầu.

Vì sao ánh sáng có thể truyền đi xa trong cáp quang?

Nếu chỉ đơn giản chiếu ánh sáng vào một sợi thủy tinh, ánh sáng sẽ không tự nhiên đi thẳng hàng chục kilomet. Cáp quang làm được điều đó nhờ cấu tạo của sợi quang và hiện tượng phản xạ toàn phần.

Sợi quang có phần lõi ở giữa và lớp bao quanh lõi có chiết suất phù hợp. Khi ánh sáng đi trong lõi với điều kiện thích hợp, nó liên tục phản xạ ở ranh giới giữa lõi và lớp bao quanh thay vì thoát ra ngoài.

Có thể hình dung giống như ánh sáng được "dẫn đường" bên trong sợi.

Tuy nhiên, tín hiệu không thể đi vô hạn mà không suy giảm. Trên thực tế, tín hiệu vẫn có suy hao theo khoảng cách và còn chịu ảnh hưởng từ mối nối, đầu connector, chất lượng sợi, cách uốn cáp và thiết bị quang.

Vì vậy, khi một tuyến quang có vấn đề, không nên chỉ nhìn vào chiều dài cáp. Một mối hàn kém hoặc đầu nối bẩn cũng có thể làm tín hiệu suy hao đáng kể.

Sợi quang bên trong cáp gồm những lớp nào?

Phần quan trọng nhất của cáp quang là sợi quang, nhưng sợi này không phải chỉ có một lớp thủy tinh đơn thuần.

Thông thường có ba phần chính liên quan trực tiếp đến việc truyền và bảo vệ tín hiệu:

1. Core – lõi: Đây là phần trung tâm để ánh sáng truyền qua. Kích thước lõi thay đổi tùy loại sợi.
2. Cladding – lớp bao quanh lõi: Lớp này có chiết suất khác lõi, giúp ánh sáng được giữ trong vùng truyền dẫn.
3. Coating – lớp phủ: Lớp phủ bên ngoài bảo vệ sợi thủy tinh khỏi những tác động cơ học và môi trường.

Sau lớp coating, tùy loại cáp sẽ có thêm các thành phần như ống đệm, sợi gia cường, lớp chống ẩm và vỏ ngoài.

Đây cũng là lý do không nên đánh giá một cuộn cáp chỉ bằng đường kính bên ngoài. Hai loại cáp nhìn gần giống nhau nhưng cấu tạo bên trong có thể khác khá nhiều.

Sợi cáp Single Mode là gì?

Single Mode, thường viết tắt là SM, là loại sợi quang có lõi rất nhỏ, thường khoảng 9 µm đối với loại phổ biến dùng trong viễn thông.

Sợi SM được thiết kế để ánh sáng truyền theo một mode chính. Nhờ đó, tín hiệu có thể đi xa với mức suy hao và hiện tượng tán sắc phù hợp cho các tuyến truyền dẫn dài.

Single Mode được dùng rộng rãi trong:

* Mạng Internet.
* Hệ thống viễn thông.
* Kết nối giữa các tòa nhà.
* Tuyến truyền dẫn của doanh nghiệp.
* Hệ thống camera khoảng cách xa.
* Các đường trục mạng.

Nếu bạn cần kéo cáp từ tòa nhà này sang tòa nhà khác, từ nhà xưởng về phòng máy hoặc triển khai một tuyến vài kilomet, Single Mode thường là loại cần xem xét trước.

Sợi cáp quang Multimode là gì?

Multimode, thường viết tắt là MM, có lõi lớn hơn Single Mode và cho phép nhiều mode ánh sáng truyền trong sợi cùng lúc.

Multimode thường được sử dụng cho các tuyến có khoảng cách ngắn hơn, chẳng hạn trong một số hệ thống mạng nội bộ, doanh nghiệp hoặc trung tâm dữ liệu.

Ưu điểm của Multimode là phù hợp với những hệ thống được thiết kế cho khoảng cách và thiết bị tương ứng. Tuy nhiên, không nên nghĩ rằng "lõi lớn hơn thì tốt hơn". Nó chỉ có nghĩa là cấu trúc sợi được thiết kế khác và phù hợp với những bài toán khác.

Cáp quang Single Mode và Multimode khác nhau thế nào?

Nếu phải chọn nhanh, hãy nhớ: Single Mode thiên về truyền xa, Multimode thường phù hợp với truyền ngắn hơn.

Tiêu chí	Cáp Single Mode (SM)	Cáp Multimode (MM)
Tên gọi	Cáp quang đơn mode	Cáp quang đa mode
Kích thước lõi	Nhỏ, phổ biến khoảng 9 µm	Lớn hơn, thường 50 µm hoặc 62,5 µm
Cách truyền ánh sáng	Chủ yếu một mode truyền	Nhiều mode ánh sáng cùng truyền
Khoảng cách truyền	Phù hợp đường truyền xa, từ vài km đến hàng chục km tùy thiết bị	Phù hợp khoảng cách ngắn hơn, thường trong phạm vi tòa nhà hoặc trung tâm dữ liệu
Băng thông	Có khả năng đáp ứng đường truyền băng thông rất cao	Đáp ứng tốt nhu cầu tốc độ cao trong phạm vi phù hợp
Suy hao/tán sắc	Thấp hơn trong các tuyến truyền xa	Tán sắc mode lớn hơn, giới hạn khoảng cách
Nguồn sáng	Thường sử dụng laser	Thường sử dụng VCSEL hoặc nguồn LED tùy hệ thống
Thiết bị quang	Cần module, converter tương thích Single Mode	Cần module, converter tương thích Multimode
Ứng dụng phổ biến	Internet, viễn thông, đường trục, kết nối giữa các tòa nhà, camera xa	Mạng nội bộ, máy chủ, trung tâm dữ liệu, kết nối trong tòa nhà
Khả năng mở rộng khoảng cách	Tốt	Hạn chế hơn
Chi phí	Có thể cao hơn tùy module và hệ thống	Có thể kinh tế với tuyến ngắn
Nên chọn khi	Cần truyền xa hoặc muốn có dư địa mở rộng tuyến	Tuyến ngắn và thiết bị hiện có hỗ trợ MM

Một lỗi người mới làm mạng hay gặp là mua dây trước rồi mới kiểm tra module quang. Cách làm an toàn hơn là xác định thiết bị hai đầu trước, sau đó mới chọn loại sợi.

Cáp quang trong nhà và ngoài trời khác nhau thế nào?

Hai loại này không chỉ khác nhau ở vị trí sử dụng mà còn khác về cách bảo vệ sợi quang.

Cáp trong nhà thường được thiết kế để đi trong tòa nhà, văn phòng, phòng máy hoặc các khu vực ít chịu tác động trực tiếp từ thời tiết. Cáp thường gọn và dễ đi dây hơn.

Cáp ngoài trời phải chịu được những điều kiện khắc nghiệt hơn như nắng, mưa, độ ẩm, thay đổi nhiệt độ và tác động cơ học. Một số loại còn được thiết kế để treo trên cột hoặc đi trong môi trường đặc thù.

Tiêu chí	Cáp quang trong nhà	Cáp quang ngoài trời
Môi trường sử dụng	Văn phòng, nhà ở, phòng máy, tòa nhà	Ngoài trời, sân, khuôn viên, giữa các tòa nhà
Khả năng chịu thời tiết	Không thiết kế để chịu nắng mưa trực tiếp trong thời gian dài	Được thiết kế để chịu nắng, mưa, độ ẩm và thay đổi nhiệt độ
Cấu tạo vỏ cáp	Thường gọn, nhẹ, dễ đi dây	Thường chắc chắn hơn để bảo vệ sợi quang
Khả năng chống ẩm	Tùy loại, thường không phải yêu cầu chính	Thường được chú trọng hơn
Khả năng chịu lực	Phù hợp với điều kiện đi dây trong công trình	Có thể có lớp gia cường để chịu lực kéo, treo hoặc các tác động bên ngoài
Cách lắp đặt	Đi trong ống, máng cáp, tủ mạng, trần hoặc tường	Có thể treo trên cột, đi ống, đi ngầm hoặc giữa các khu vực
Độ linh hoạt khi đi dây	Thường dễ uốn và thao tác hơn	Một số loại cứng và khó đi dây hơn do có nhiều lớp bảo vệ
Khả năng chống tác động môi trường	Phù hợp môi trường tương đối ổn định	Phù hợp môi trường có nắng, mưa, bụi và độ ẩm
Kích thước	Thường nhỏ gọn hơn	Có thể lớn hơn tùy cấu tạo
Giá thành	Thường dễ tiếp cận với hệ thống trong nhà	Có thể cao hơn do yêu cầu bảo vệ cao hơn
Ứng dụng	Mạng nội bộ, phòng máy, văn phòng, nhà ở	Kết nối camera xa, nhà xưởng, khuôn viên, giữa các tòa nhà
Nên chọn khi	Tuyến cáp hoàn toàn nằm trong công trình	Tuyến cáp phải tiếp xúc với môi trường bên ngoài

Không nên lấy cáp trong nhà để kéo ngoài trời chỉ vì giá rẻ hơn. Sau một thời gian, nhiệt độ, nước và môi trường có thể khiến lớp bảo vệ xuống cấp.

Khi nào nên dùng cáp Single Mode?

Single Mode phù hợp khi khoảng cách truyền là yếu tố quan trọng.

Ví dụ, một trường học có hai khu nhà cách nhau vài trăm mét và muốn đưa mạng từ phòng máy chính sang khu nhà còn lại. Hoặc một nhà xưởng có phòng điều khiển nằm cách khu vực sản xuất khá xa.

Trong những trường hợp như vậy, SM thường là phương án hợp lý hơn.

Một điểm có lợi khác là Single Mode được sử dụng rất phổ biến trong mạng viễn thông, nên hệ sinh thái thiết bị và module quang dành cho loại sợi này khá rộng.

Khi nào nên dùng cáp quang Multimode?

Multimode phù hợp khi tuyến cáp nằm trong phạm vi tương đối ngắn và toàn bộ thiết bị mạng đã được thiết kế cho MM.

Ví dụ, một doanh nghiệp có phòng máy và các tủ mạng trong cùng tòa nhà. Nếu khoảng cách, băng thông và thiết bị đều phù hợp với Multimode, lựa chọn này có thể đáp ứng tốt nhu cầu.

Nhưng nếu đang làm hệ thống mới và chưa có sẵn thiết bị MM, đừng quyết định chỉ vì nghĩ MM luôn rẻ hơn. Cần tính cả module, switch và khả năng mở rộng về sau.

Khi nào nên dùng cáp quang trong nhà?

Cáp trong nhà phù hợp với các tuyến chạy trong:

* Văn phòng.
* Nhà ở.
* Trường học.
* Tòa nhà.
* Phòng máy.
* Tủ mạng.
* Trung tâm dữ liệu.

Nếu cáp được bảo vệ trong máng, ống hoặc khu vực ít chịu tác động bên ngoài, cáp trong nhà thường gọn và thuận tiện hơn.

Tuy nhiên, đoạn cáp từ ngoài đường vào trong nhà cần được tính riêng. Không phải cứ nhìn thấy cáp đi vào tòa nhà là có thể dùng một loại cáp xuyên suốt từ ngoài vào trong.

Khi nào nên dùng cáp quang ngoài trời?

Nếu tuyến cáp phải đi qua sân, giữa các tòa nhà, trên cột hoặc ngoài khuôn viên, nên chọn loại được thiết kế cho môi trường ngoài trời.

Ví dụ thực tế: một hệ thống camera có phòng giám sát ở văn phòng nhưng camera nằm tại nhà kho cách đó vài trăm mét. Nếu tuyến cáp đi ngoài trời, loại cáp cần chịu được môi trường bên ngoài và cách treo hoặc đi ống cũng phải phù hợp.

Ở đây, chọn đúng cấu tạo cáp quan trọng không kém chọn Single Mode hay Multimode.

Có thể dùng cáp ngoài trời để đi trong nhà không?

Trong một số hệ thống có thể sử dụng, nhưng không nên mặc định rằng cáp ngoài trời luôn là lựa chọn tốt hơn.

Cáp ngoài trời thường có cấu tạo bảo vệ phù hợp với môi trường bên ngoài nên có thể lớn, cứng hoặc khó đi dây hơn. Nếu tuyến hoàn toàn nằm trong nhà, chọn loại phù hợp với không gian sẽ dễ thi công hơn.

Quan trọng nhất vẫn là thông số của nhà sản xuất và yêu cầu của công trình.

Làm sao chọn đúng loại cáp quang cho công trình?

Có thể làm theo thứ tự này để tránh mua nhầm:

Bước 1: Đo khoảng cách.
Biết chính xác tuyến dài bao nhiêu mét hoặc kilomet.

Bước 2: Xác định đường đi.
Cáp nằm trong nhà, ngoài trời, đi ống, treo hay chôn?

Bước 3: Chọn Single Mode hoặc Multimode.
Nếu cần truyền xa, SM thường là lựa chọn phổ biến. Nếu tuyến ngắn và thiết bị hỗ trợ MM, có thể cân nhắc Multimode.

Bước 4: Kiểm tra thiết bị hai đầu.
Xem switch, converter, module quang sử dụng loại sợi nào.

Bước 5: Tính số core cần dùng.
Không nên chọn vừa đủ nếu hệ thống có khả năng mở rộng. Một vài sợi dự phòng có thể giúp việc nâng cấp sau này dễ hơn.

Bước 6: Kiểm tra cách thi công.
Xác định bán kính uốn, lực kéo, cách cố định và phương án bảo vệ cáp.

Đây là cách chọn thực tế hơn nhiều so với việc chỉ hỏi người bán "loại cáp nào tốt".

Vì sao cùng là cáp quang nhưng giá có thể chênh lệch rất nhiều?

Giá không chỉ phụ thuộc vào số mét cáp.

Cùng là cáp quang nhưng có thể khác nhau về số lượng sợi, loại sợi, lớp gia cường, khả năng chống ẩm, cấu tạo vỏ, môi trường sử dụng và tiêu chuẩn sản xuất.

Ngoài tiền cáp còn có chi phí connector, hộp phối quang, module, converter, dây nhảy, hàn nối và nhân công.

Vì vậy, khi báo giá một hệ thống, nên nhìn tổng chi phí hoàn thiện thay vì chỉ so giá một cuộn cáp.

Thi công cáp quang cần tránh những lỗi nào?

Có bốn lỗi rất đáng lưu ý.

Bẻ cáp quá gấp: Có thể làm tăng suy hao hoặc gây hỏng sợi.

Kéo cáp quá mạnh: Lớp vỏ bên ngoài có thể còn nguyên nhưng sợi bên trong đã bị ảnh hưởng.

Để đầu connector bẩn: Bụi nhỏ ở đầu nối cũng có thể làm chất lượng tín hiệu giảm.

Chọn sai module: Cáp SM nhưng module không phù hợp hoặc ngược lại có thể khiến cả tuyến không hoạt động đúng.

Sau khi thi công, nếu hệ thống quan trọng, nên kiểm tra suy hao bằng thiết bị đo phù hợp. Chỉ thấy đèn Link sáng chưa có nghĩa tuyến quang đang đạt chất lượng tốt.

Case thực tế: trường học nên chọn loại cáp nào?

Giả sử một trường có phòng máy ở khu nhà A và cần kéo mạng sang khu nhà B cách khoảng 300 m. Tuyến cáp phải đi ngoài trời và hai khu nhà có nhiều thiết bị mạng.

Với bài toán này, phương án hợp lý thường là cáp Single Mode ngoài trời, kết hợp thiết bị quang tương thích ở hai đầu.

Lý do không phải vì SM "xịn hơn", mà vì khoảng cách vài trăm mét đã khiến việc dùng cáp đồng trở nên kém thuận tiện hơn, trong khi tuyến lại nằm ngoài trời.

Nếu sau này trường mở rộng camera hoặc tăng số lượng thiết bị mạng, tuyến quang cũng có dư địa sử dụng tốt hơn.

Có nên mua cáp quang theo màu dây không?

Không nên.

Màu vỏ có thể giúp nhận biết một số loại cáp theo quy ước của nhà sản xuất hoặc tiêu chuẩn nhất định, nhưng không nên dùng màu làm căn cứ duy nhất để xác định Single Mode, Multimode hay mục đích sử dụng.

Hãy đọc thông số in trên vỏ cáp và kiểm tra tài liệu kỹ thuật.

Cáp quang có dễ sửa khi bị đứt không?

Có thể sửa, nhưng không đơn giản như cáp mạng đồng.

Kỹ thuật viên cần xác định vị trí lỗi, xử lý sợi và hàn nối hoặc thay đoạn cáp phù hợp. Sau đó nên đo lại suy hao. Nếu tuyến dài hoặc có nhiều điểm nối, việc kiểm tra bằng thiết bị chuyên dụng càng quan trọng.

Single Mode có tốt hơn Multimode không?

Không thể nói đơn giản như vậy. Single Mode phù hợp với đường truyền xa, còn Multimode phù hợp với những hệ thống được thiết kế cho khoảng cách ngắn hơn.

Loại nào phù hợp phụ thuộc vào khoảng cách, thiết bị và mục đích sử dụng. Chọn sai loại dù cáp có chất lượng tốt vẫn có thể khiến hệ thống không đạt yêu cầu.

Cáp quang ngoài trời có dùng trong nhà được không?

Có thể trong một số trường hợp, nhưng chưa chắc là lựa chọn tối ưu. Cáp ngoài trời thường có cấu tạo bảo vệ chắc hơn và có thể khó đi dây trong không gian nhỏ.

Nếu toàn bộ tuyến nằm trong nhà, nên chọn loại cáp phù hợp với môi trường trong nhà để việc thi công và quản lý cáp thuận tiện hơn.

Nên chọn Single Mode hay Multimode?

Nếu cần một nguyên tắc dễ nhớ: tuyến xa thì ưu tiên xem xét Single Mode; tuyến ngắn và hệ thống đã dùng thiết bị Multimode thì có thể chọn Multimode.

Nhưng trước khi mua, hãy kiểm tra thiết bị hai đầu. Đây là bước có thể giúp tránh một lỗi khá tốn tiền: mua đúng loại cáp nhưng sai module quang.

Kết luận: nên chọn loại cáp quang nào?

Không có một loại cáp quang dùng tốt cho mọi công trình. Single Mode thường phù hợp với đường truyền xa, Multimode phù hợp với những tuyến ngắn hơn; còn cáp trong nhà hay ngoài trời phải chọn theo môi trường mà tuyến cáp thực sự đi qua.

Nếu đang chuẩn bị triển khai, hãy chốt bốn thông tin trước khi mua: khoảng cách, môi trường lắp đặt, loại thiết bị ở hai đầu và nhu cầu mở rộng. Chỉ cần xác định đúng bốn điểm này, việc chọn cáp sẽ dễ hơn rất nhiều và tránh được tình trạng mua cáp về rồi mới phát hiện không tương thích với thiết bị.

https://daycapquang.com/tin-tuc-su-kien/day-cap-quang-la-gi-cau-tao-phan-loai-uu-nhuoc-diem-va-cach-chon.html
https://daycapquang.com/tin-tuc-su-kien/cap-dac-qsfp28-100gb-1m-2m-3m-5m-la-gi-uu-nhuoc-diem.html
https://daycapquang.com/tin-tuc-su-kien/cap-dac-sfp-10gb-1m-2m-3m-5m-la-gi-cach-chon-dung-cho-switch.html
https://daycapquang.com/tin-tuc-su-kien/cap-dac-sfp28-25gb-1m-2m-3m-5m-la-gi-cach-chon-dung.html