Những Phương Pháp Nối Sợi Quang - Tầm Nhìn Mạng

Khi bắt tay vào triển khai hệ thống cáp quang, việc lựa chọn một phương pháp nối đầu phù hợp là vấn đề quan trọng cần được xem xét. Vấn đề đặt ra là hiện nay có quá nhiều loại cáp quang, đầu nối và phương pháp nối đầu trên thị trường.

Ngày nay, khi nhu cầu về băng thông và lưu trữ liên tục gia tăng, vai trò của hệ thống cáp quang ngày càng trở nên quan trọng hơn trong việc truyền tải dữ liệu. Các doanh nghiệp đã và đang nhanh chóng triển khai nhiều giải pháp cáp quang cho hệ thống của mình, đặc biệt là trong trung tâm dữ liệu. Khi bắt tay vào triển khai hệ thống cáp quang, việc lựa chọn một phương pháp nối đầu phù hợp là vấn đề quan trọng cần được các nhà quản trị xem xét.

Điều khiến các nhà quản trị trung tâm dữ liệu hiện nay phải đau đầu chính là có quá nhiều loại cáp quang, đầu nối và phương pháp nối đầu trên thị trường. Để có thể lựa chọn được phương pháp nào vừa tốt, vừa phù hợp với hạ tầng mạng sẵn có nhằm đảm bảo hiệu suất, khả năng quản lý, khả năng tương thích công nghệ mới, chi phí thi công, lắp đặt... cũng như khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai, nhà quản trị phải nắm được những thông tin cơ bản cũng như ưu nhược điểm của các phương pháp nối đầu. Hiện nay, có ba phương pháp nối đầu cáp quang chính:

• Giải pháp MPO
• Phương pháp hàn với cáp pig-tail
• Phương pháp bấm đầu nối

Những vấn đề cần quan tâm

Để hiểu rõ những ưu và khuyết điểm của từng phương pháp nối đầu cáp quang, các nhà quản trị trung tâm dữ liệu cần quan tâm những vấn đề sau:

• Nên sử dụng loại sợi quang và đầu nối nào để đáp ứng yêu cầu về băng thông và phù hợp với thiết bị?
• Cần bao nhiêu kết nối sợi quang để phục vụ cho nhu cầu hiện tại và mở rộng trong tương lai?
• Tổng suy hao cho phép của sợi quang là bao nhiêu?
• Việc triển khai hệ thống mất bao lâu?
• Có cần trang bị kiến thức chuyên môn hay dụng cụ cho việc bấm đầu hoặc hàn sợi quang?
• Có phải xác định trước chiều dài kết nối cáp?
• Cần bao nhiêu không gian cho các đầu nối, chừa cáp chùng và các mối hàn quang?
• Tần suất di chuyển, bổ sung và thay đổi (MAC move, add, change) của từng kết nối cáp ra sao?
• Tổng chi phí cần thiết cho vật tư và thi công là bao nhiêu?

MPO plug-and-play

Đầu nối MPO là loại đầu nối có mật độ sợi quang cao– một đầu nối MPO chứa 12 sợi quang có kích thước gần bằng một đầu nối SC. Hộp cát-sét (cassette) MPO plug-and-play có một mặt là đầu nối MPO và mặt kia chia ra 12 đầu nối sợi quang. Những hộp cát-sét này thường được sử dụng trong môi trường cần đấu nối cáp quang mật độ cao hoặc kết nối các thanh phân phối sợi quang từ khu vực phân phối tập trung (MDA–Main Distribution Area) đến khu phân phối thiết bị (EDA–Equipment Distribution Area) trong trung tâm dữ liệu. Cáp trục (trunk cable) gồm 12 sợi quang với đầu nối MPO tại mỗi đầu, dùng để kết nối hai hộp cát-sét MPO với nhau.

Cáp trục được sản xuất tại nhà máy theo chiều dài đặt trước, có thể dùng trong mô hình đấu nối crossconnect hoặc inter-connect trong MDA, EDA, hay những khu vực khác trong trung tâm dữ liệu. Những đặc điểm này giúp giải pháp MPO loại bỏ được việc phải bấm đầu thủ công hoặc hàn sợi quang, đồng thời đơn giản hóa việc quản lý cáp. Với MPO, khách hàng có thể nhanh chóng hoàn thiện hệ thống cáp quang và đưa vào sử dụng nhằm đáp ứng nhu cầu về độ sẵn sàng và ứng dụng mật độ cao.

Thuận lợi:

• Giảm chi phí thi công– Với khả năng plug-and-play, giải pháp MPO giúp tiết kiệm thời gian so với phương pháp hàn hoặc bấm đầu, cũng không đòi hỏi phải trang bị nhiều kiến thức và các dụng cụ chuyên môn cho đội ngũ thi công.
• Nâng cao hiệu suất– Các đầu nối MPO được sản xuất và kiểm tra tại nhà máy trong môi trường được quản lý chặt chẽ về chất lượng. Trên mỗi sợi cáp MPO có dán các kết quả chứng nhận tương ứng với số sê-ri trên từng sợi cáp.
• Quá trình lắp đặt đơn giản và dễ dàng– Việc thi công giải pháp MPO chỉ đơn giản là thao tác cắm và rút. Cáp trục MPO có cấu tạo bền và chắc nên không bị ảnh hưởng trong quá trình thi công.
• Khả năng quản lý và mật độ kết nối cao– Hộp cát-sét MPO giúp kết nối sợi quang với mật độ cao, tiết kiệm tối đa không gian; đồng thời có thể áp dụng mô hình đấu nối cross-connect để việc quản lý cáp được tốt hơn.
• Tương thích với các ứng dụng tương lai– Các công nghệ 40 và 100 Gigabit/s trên sợi quang multimode đòi hỏi phải được triển khai trên công nghệ sợi quang song song (parallel optical fiber)– dữ liệu được truyền và nhận trên nhiều sợi quang. Với thiết kế mang nhiều sợi quang, đầu nối MPO sẵn sàng và hoàn toàn tương thích với các công nghệ này.

Hạn chế:

• Chi phí cao– Giải pháp MPO có chi phí cao hơn so với các giải pháp khác.
• Mức độ suy hao lớn (return loss và insertion loss)– Giải pháp MPO có số lượng điểm kết nối cao hơn so với các giải pháp khác, do đó làm gia tăng mức độ suy hao. Với suy hao cho phép ở mỗi cát-sét MPO là 0,5 dB, cần phải hoạch định kỹ tổng mức suy hao trước khi triển khai hệ thống.
• Hạn chế thao tác với từng kết nối– Khi sử dụng cáp trục MPO 12 sợi quang, rất khó khăn để thao tác với từng kết nối. Tuy nhiên trong mô hình đấu nối cross-connect, một khi quá trình lắp đặt đã hoàn tất, việc thao tác với từng kết nối thật sự không cần thiết.
• Cần phải xác định trước chiều dài cáp– Cáp trục MPO được sản xuất tại nhà máy theo đơn đặt hàng. Vì vậy, cần hoạch định kỹ chiều dài cáp (kể cả cáp chùng dự phòng) và thời gian đặt hàng trước khi triển khai.

Hàn với cáp pig-tail

Trong những trường hợp đòi hỏi mức độ ổn định cao, việc hàn sợi quang với đoạn cáp pig-tail được xem là giải pháp thay thế thích hợp. Với phương pháp này, mỗi đầu sợi quang sẽ có một mối hàn. Tại các thanh hoặc hộp phối quang, các đoạn cáp pig-tail sẽ được lắp vào phía sau thanh hoặc hộp phối quang. Một số nhà sản xuất cáp có sẵn các thanh phối quang hỗ trợ kèm theo với cáp để sẵn sàng cho việc hàn sợi quang.

Thuận lợi:

• Giảm chi phí vật tư– Phương pháp hàn với cáp pig-tail có chi phí thấp hơn giải pháp MPO.
• Hiệu suất cao nhất và ít suy hao– Những đoạn cáp pig-tail được sản xuất tại nhà máy trong môi trường được quản lý chặt chẽ về chất lượng. Kết quả chứng nhận tương ứng với số sê-ri được dán lên từng sợi cáp. Các đầu nối trong phương pháp hàn với cáp pig-tail được mài và bấm trong môi trường tự động nên hạn chế được các lỗi do con người gây ra. Hàn được xem là phương pháp kết nối có độ suy hao thấp nhất.
• Chiều dài cáp và chừa cáp chùng không là vấn đề– Trước khi được lắp vào các hộp phối quang, cáp trục được cắt theo đúng nhu cầu thực tế, do đó không cần phải xác định trước chiều dài của cáp và cũng loại bỏ nhu cầu chừa cáp chùng khi thiết kế.
• Có thể thao tác đến từng kết nối– Không giống như MPO, giải pháp hàn với cáp pig-tail cho phép chúng ta có thể thao tác đến từng sợi quang riêng lẻ.
• Khả năng quản lý và tính linh hoạt cao hơn– Giải pháp hàn cần sử dụng khay hàn để quản lý và cố định các mối hàn. Tùy theo vị trí hàn mà các khay hàn được đặt ở khu vực tập trung hoặc gần thiết bị. Khi các mối hàn và cáp trục đã được cố định trong khay hàn, các thao tác MAC chỉ cần được thực hiện thông qua cáp đấu nối ở khu vực cross-connect.

Hạn chế:

• Tăng chi phí thi công và yêu cầu chuyên môn– Giải pháp này đòi hỏi các nhân viên kỹ thuật phải có chuyên môn, được đào tạo và cần nhiều thời gian hơn khi hàn cáp quang.
• Chi phí đầu tư máy hàn cao– Với mức giá khoảng 12.000 USD, việc đầu tư máy hàn thật sự lãng phí đối với những công ty có mật độ sử dụng trung bình.
• Hạn chế về môi trường làm việc– Để hoàn tất một mối hàn, nhân viên kỹ thuật cần phải được cung cấp một vị trí làm việc thuận lợi như mặt phẳng đặt máy hàn quang, không gian rộng để thao tác, nguồn điện cho máy hàn.
• Không hỗ trợ công nghệ sợi quang song song– Cáp pig-tail được tách riêng thành những đầu nối riêng biệt nên không phù hợp cho công nghệ sợi quang song song hỗ trợ ứng dụng 40 và 100 Gb/s.

Bấm đầu nối thủ công

Khi sử dụng phương pháp bấm đầu nối thủ công, cáp quang được kéo đến những vị trí lắp đặt các hộp phối quang và nhân viên kỹ thuật phải thực hiện thao tác bấm đầu cho từng sợi quang.

Thuận lợi:

• Chi phí vật tư thấp– Do không cần trang bị các dây đấu nối hoặc pig-tail, việc mua cáp và các đầu nối là giải pháp ít tốn chi phí vật tư nhất.
• Chi phí về dụng cụ thi công thấp– Là giải pháp tối ưu cho các doanh nghiệp nhỏ, mức độ sử dụng không nhiều với chi phí đầu tư khoảng 3.500 USD.
• Loại bỏ hạn chế về môi trường làm việc– Không cần cung cấp nguồn điện cho thiết bị, có thể thi công ở các nơi có khoảng không hẹp, các vị trí trên cao như cột điện, tủ treo...
• Chiều dài cáp và chừa cáp chùng không là vấn đề– Vì cáp trục được cắt với chiều dài hợp lý trước khi được bấm với đầu nối, do đó không cần thiết phải xác định trước chiều dài của cáp và cũng loại bỏ nhu cầu chừa cáp chùng khi thiết kế.
• Có thể thao tác đến từng kết nối– Không giống như MPO, phương pháp bấm đầu có thể thao tác đến từng kết nối sợi quang.
• Dễ dàng trong việc kéo cáp– Khi sử dụng phương pháp bấm đầu, việc kéo nhiều bó cáp từ điểm đầu đến điểm cuối là điều rất dễ thực hiện.

Hạn chế:

• Chất lượng đầu nối được bấm phụ thuộc vào đội ngũ thi công– Kỹ năng và kinh nghiệm của nhân viên bấm đầu nối ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và chất lượng của các kết nối. Trên thực tế, có nhiều rủi ro khi bấm đầu nối thủ công vì các đầu nối có thể bị hỏng hoặc hiệu suất tín hiệu thấp hơn so với tiêu chuẩn.
• Trong trường hợp đầu nối bị hỏng, chi phí thi công sẽ tăng cao– tương đương với mức chi phí đầu tư đầu nối mới. Phương pháp bấm đầu có thể giúp giảm chi phí vật tư khi mua hàng, tuy nhiên những chi phí ngoài dự kiến khác có thể sẽ phát sinh rất cao.

Kết luận

Việc lựa chọn giữa các giải pháp MPO, hàn hay bấm đầu dựa trên sự đánh đổi giữa các ưu và nhược điểm của từng phương pháp. Đối với các môi trường đòi hỏi mật độ cáp cao, thời gian thi công ngắn, lắp đặt nhanh như trung tâm dữ liệu thì giải pháp MPO là hoàn toàn phù hợp. Với các ISP, việc triển khai cáp quang đến khách hàng để cung cấp dịch vụ yêu cầu độ suy hao thấp, tần suất sử dụng lớn thì hàn là phương pháp phù hợp. Đối với những tổ chức có nhu cầu sử dụng ít, môi trường thi công hạn chế như nhà xưởng, nhà máy, giàn khoan dầu, phương pháp bấm đầu lại thực sự phù hợp. Mỗi doanh nghiệp, tổ chức cần xác định rõ nhu cầu sử dụng để có thể lựa chọn phương pháp tối ưu nhất.

Trần Văn Thanh Theo BICSI