Cáp quang là gì ? FTTH là gì? Tìm hiểu công nghệ Internet cáp quang

Khái niệm cáp quang là gì 

Cáp quang – Optical Fiber là một loại cáp viễn thông truyền dẫn tín hiệu bằng sợi quang. Sợi quang được làm bằng vật liệu chế tạo từ chất điện môi (thủy tinh, plastic,..) sử dụng sóng ánh sáng để truyền tín hiệu.

Khái niệm FTTH là gì ?

FTTH có tên tiếng Anh là Fiber To The Home. Được hiểu là mạng viễn thông cho phép người dùng sử dụng có băng thông rộng. Sử dụng công nghệ cáp quang để các dịch vụ có tốc độ cao như: truyền hình cáp, Internet tốc độ cao và điện thoại).

Khái niệm cáp đồng trục là gì ?

Các đồng trục  là loại cáp có thể truyền dẫn các loại tín hiệu bởi 2 lớp dây dẫn được cách ly có chung một trục hình học.
So với loại cáp đồng, cáp sợi quang là phương tiện lý tưởng cho truyền số liệu tốc độ cao. Tín hiệu không bị méo nhiễu từ môi trường xung quanh, tính cách điện từ vật liệu chế tạo, tạo ra giao tiếp an toàn giữa các máy tính, các thiết bị đầu cuối và các trạm làm việc. Ở các mạng LAN hiện nay, người ta sử dụng cáp sợi quang để cung cấp các đường truyền tốc độ cao nhằm đáp ứng, đảm bảo cho nhu cầu của người dùng.

Cấu trúc và phân loại sợi quang:

Tìm hiểu cấu trúc sợi quang

Về cơ bản, sợi quang gồm 2 lớp:
Lõi (core -10/50 um) nơi mà ánh sáng lan truyền trong sợi quang, được làm từ chất điện môi (thuỷ tinh, plastic,…) có dạng hình trụ, bán kính a và chiếc suất n1 . Mỗi sợi rất mỏng, mảnh như sợi tóc, phần lỗi gồm nhiều sợi bó lại với nhau.
Lớp bọc (cladding – 250 um), bao quanh lõi, có dạng hình trụ, bán kính b (b>a). Chiết suất n2 (n1 > n2). Ngoài 2 lớp cơ bản trên, để bảo vệ sợi quang, tránh nhiều tác động do điều kiện bên ngoài. Sợi quang còn được bọc thêm thêm vài lớp nữa:
+ Lớp phủ hay còn gọi là lớp vỏ thứ nhất (primary coating – 250 um)
+ Lớp vỏ (Secondary coating, buffer coating, jacket). Lớp vỏ này có tác dụng tăng cường sức chịu đựng của sợi quang trước tác dụng của cơ học và sự thay đổi nhiệt độ. Khi các sợi quang được xếp bó lại với nhau, người ta thường dùng các dạng biện pháp sau để bảo vệ sợi quang : đệm lỏng (loose buffer), đệm khít (Tight buffer), băng hẹp (Ribbon).
Như vậy, sau khi xếp bó hàng nghìn sợi quang lại với nhau và dùng các lớp bảo vệ, người ta gọi đó là Cáp sợi quang hay cáp quang.

Phân loại sợi quang:

Phân loại theo vật liệu chế tạo:

Sợi thuỷ tinh (all-glass fiber) : lõi và lớp bọc bằng thuỷ tinh.
Sợi plastic (all-plastic fiber) : lõi và lớp bọc đều bằng plastic.
Sợi PCS (plastic-cladded silica) :lõi bằng thuỷ tinh, lớp bọc bằng nhựa.

Phân loại theo chiếc suất của lõi:

Sợi quang có chiếc suất nhảy bậc SI : các tia sáng truyền trong lõi theo đường thẳng.
Sợi quang có chiếc suất giảm dần GI: các tia sáng truyền trong lõi sợi quang theo đường cong.
Sợi quang giảm chiếc suất lớp bọc.
Sợi quang dịch tán sắc DSF (Dispersion-shifted fiber).
Sợi quang san bằng tán sắc DFF (Dispersion-flatened fiber).

Theo số mode sóng truyền trong lõi sợi quang:

Sợi quang đa mode: sợi SI, GI (G.651).
Sợi quang đơn mode SMF – Single Mode Fiber : G.652, sợi DSF (G.653).
Sợi dịch tán sắc khác zero NZ DSF (G.655).

Phân loại cáp quang:

Về mặt cấu trúc: có 3 loại cáp quang
Cáp có cấu trúc cổ điển: các sợi hoặc nhóm sợi được phân bố đối xứng theo hướng xoay tròn đồng tâm. Loại cấu trúc này hiện nay rất phổ biến.
Cáp có lõi trục có rãnh: các sợi hoặc nhóm sợi được đặt trên rãnh có sẵn trên 1 lõi của cáp.
Cáp có cấu trúc băng dẹp: nhiều sợi quang được ghép trên một băng và nhiều băng xếp chồng lên nhau.
Về mặt mục đích sử dụng:
Cáp dùng cho thuê bao nội hạt, nông thôn.
Cáp trung kế giữa các tổng đài.
Cáp đường dài.
Về điều kiện lắp đặt:
Cáp chôn trực tiếp.
Cáp đặt trong ống.
Cáp thả dưới nước, biển.
Cáp dùng trong nhà.
Truyền dẫn thông tin trên hệ thống cáp quang mang lại nhiều ưu điểm : tốc độ truyền dữ liệu cao, truyền tải đi xa với suy hao thấp, dải thông rộng, không bị can nhiễu của trường điện từ, xuyên âm giữa các sợi quang không đáng kể, và cách điện an toàn cho quá trình sử dụng.
Được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực viễn thông như: viễn thông đường dài, viễn thông quốc tế sử dụng cáp quang vượt biển đại dương, mạng trung kế, mạng nội hạt thuê bao, lĩnh vực công nghiệp, đường truyền tín hiệu điều khiển tự động,…
Tuy nhiên, chúng vẫn tồn tại một vài nhược điểm có thể kể đến như sau:

Nhược điểm của sợi quang điện

+ Vấn đề biến đổi quang điện :
Sợi quang chỉ truyền được tín hiệu sóng ánh sáng nên phải chuyển từ các nguồn tín hiệu điện sang tín hiệu ánh sáng bằng cách sử dụng bộ phát quang ( LED hoặc LASER). Tín hiệu quang được ghép vào sợi quang và truyền đến bộ thu. Tại đây, tín hiệu quang được biến đổi lại thành tín hiệu điện nhờ PIN hoặc ADP (Photodiode).
Mặc dù sợi quang có suy hao thấp, nhưng trên đường truyền tín hiệu vẫn suy yếu. Ngoài ra còn do suy hao từ các mối hàn, các khớp nối trên tuyến cáp quang. Vì đó cần có trạm lặp quang để có thể giữ được mức công suất tín hiệu tốt để truyền dẫn.
+ Chi phí lắp đặt, hàn nối đo thử sợi quang đòi hỏi thiết bị chuyên dụng đắt tiền.

Bảng So sánh cáp quang FTTH và cáp đồng ADSL