Tìm hiểu cáp quang Multimode. Phân biệt & hướng dẫn lựa chọn

Cáp quang Multimode là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống mạng tốc độ cao trong phạm vi ngắn. Đặc biệt là các trung tâm dữ liệu và mạng nội bộ doanh nghiệp. Bài viết này sẽ giúp bạn nắm vững mọi thông tin về cáp quang Multimode. Từ định nghĩa, cấu tạo đến các loại chuẩn phổ biến nhất hiện nay. 

Cáp quang Multimode là gì? 

Cáp quang Multimode (Đa mode) là loại cáp quang học cho phép nhiều chế độ hay nhiều tia sáng truyền đồng thời qua lõi sợi quang. Sự khác biệt này đến từ đường kính lõi sợi quang lớn hơn đáng kể so với cáp quang Single-mode. 

Sợi Multimode (MMF) là loại sợi quang được sử dụng chủ yếu trong đường truyền ngắn. Như liên kết giữa các phòng ban trong tòa nhà, trong khuôn viên trường từ nhà xưởng đến văn phòng. 

Đặc điểm cấu tạo của Cáp quang Multimode

Cáp quang Multimode được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa việc truyền dẫn nhiều tia sáng cùng lúc. Làm nó trở thành phải pháp lý tưởng cho các mạng tốc độ cao trong khoảng cách ngắn. 

1. Các thành phần cơ bản của sợi quang Multimode 

Sợi quang Multimode cũng như Singlemode, được cấu tạo từ ba lớp vật chất cơ bản

1. Lõi (Core): Phần trung tâm của sợi quang, được làm bằng thủy tinh hoặc nhựa chất lượng cao, nơi ánh sáng truyền qua. Đặc điểm nổi bật nhất của cáp Multimode là đường kính lõi lớn 50µm hoặc 62.5µm. Cho phép nhiều tia sáng truyền đi đồng thời

2. Lớp áo (Cladding): Bao bọc xung quanh lõi, được làm bằng vật liệu có chỉ số khúc xạ thấp hơn lõi. Chức năng chính là tạo ra hiện tượng phản xạ toàn phần để giữ ánh sáng bên trong lõi và truyền dọc theo sợi. Đường kính chuẩn là 125µm. 

3. Lớp vỏ sơ cấp (Coating): Lớp nhựa bảo vệ mềm, dẻo bao bọc bên ngoài lớp Cladding, giúp sợi quang tránh khỏi các tác động vật lý và độ ẩm. Nhưng không ảnh hưởng đến tính chất quang học của sợi. 

2. Sự khác biệt về đường kính lõi 

Đặc điểm cấu tạo quan trọng nhất của cáp Multimode chính là đường kính lõi lớn (50µm hoặc 62.5µm). Lõi lớn giúp đơn giản hóa việc kết nối và căn chỉnh giữa sợi quang và thiết bị phát/ thu (ví dụ: LED hoặc VCSEL) và khi hàn nối giữa hai sợi cáp. 

Chính lõi lớn này lại tạo ra hiện tượng Tán sắc Mode (Modal Dispersion). Vì ánh sáng đi theo nhiều đường khắc nhau (góc tới khác nhau), chúng có độ dài đường đi khác nhau. Dẫn đến các xung ánh sáng bị “trải rộng” khi đến đầu thu. Đây là lý do cáp Multimode chỉ thích hợp cho khoảng cách ngắn.

3. Phân loại theo cấu tạo lõi (Index)

Cáp Multimode còn được phân loại dựa trên cấu tạo chỉ số khúc xạ của lõi

4. Nguồn sáng và bước sóng 

Cấu tạo lõi lớn của Multimode cho phép sử dụng các nguồn sáng chi phí thấp hơn

• LED: Sử dụng cho các chuẩn cũ (OM1, OM2)
• VCSEL: Sử dụng cho các chuẩn hiện đại (OM3, OM4, OM5). VCSEL cung cấp ánh sáng tập trung và tốc độ cao hơn. Giúp giảm tán sắn mode hiệu quả hơn 
• Bước sóng chuẩn: 850nm (phổ biến nhất cho tốc độ cao) và 1300nm. 

Cấu tạo đặc trưng của cáp Mulimode, đặc biệt là lõi 50µm và cơ chế Graded Index. Đã biến nó thành giải pháp tiêu chuẩn cho các hệ thống mạng nội bộ và trung tâm dữ liệu với yêu cầu tốc độ 10G trở lên. 

Phân loại chi tiết theo chuẩn OM 

Cáp quang Multimode được tiêu chuẩn hóa thành các loại OM1 đến OM5. Thể hiện khả năng truyền tải và hiệu suất băng thông. Các chuẩn hiện đại (OM3, OM4, OM5) đều sử dụng lõi 50µm và được tối ưu hóa cho nguồn laser VCSEL để đạt tốc độ cao hơn. 

Ưu và nhược điểm của Cáp quang Multimode 

Ưu điểm

• Chi phí hệ thống thấp: Các thiết bị quang học (Module SFP) sử dụng cho Multimode (như SFP 850nm) có giá thành rẻ hơn đáng kể so với thiết bị Singlemode
• Dễ dàng thi công: Lõi lớn giúp việc căn chỉnh khi hàn nối hoặc bấm đầu nối đơn giản hơn 
• Tốc độ cao ở cự ly ngắn: Hỗ trợ băng thông lên đến 100Gbps trong phạm vi 100-150m (OM4/OM5)

Nhược điểm

• Giới hạn khoảng cách: Do hiện tượng tán sắc mode, các tia sáng đi nhiều đường khác nhau sẽ đến đầu thu ở các thời điểm khác nhau, làm méo tín hiệu. Điều này làm giới hạn nghiêm trọng khoảng cách truyền tải hiệu quả (thường dưới 2km)
• Suy hao cao hơn: Sự tán xạ và phản xạ liên tục trong lõi lớn làm tăng độ suy hao so với Single-mode. 

Hướng dẫn lựa chọn giữa các chuẩn Cáp quang Multimode 

Cáp quang Multimode được phân loại theo chuẩn OM, với các chuẩn từ OM3 trở đi được tối ưu hóa bằng laser (LOMMF) để hỗ trợ tốc độ Ethernet ngày càng cao. 

1. Bảng so sánh hiệu suất và khoảng cách truyền dẫn 

Tiêu chí quan trọng nhất để chọn cáp Multimode là khoảng cách tối đa nó có thể hỗ trợ ở một tốc độ Ethernet cụ thể. 

Lưu ý: 

• OM1/OM2 thường chỉ phù hợp cho các mạng cũ hoặc 1GbE ở khoảng cách tương đối gần 
• OM3/OM4/OM5 là các chuẩn hiện đại, được thiết kế cho 10GbE trở lên, sử dụng nguồn sáng Laser VCSEL

2. Ngân sách và chi phí thiết bị quang (Module SFP)

Cáp quang Multimode đã và đang chứng minh vị thế không thể thay thế của mình trong các ứng dụng mạng nội bộ và Data Center. Nhờ vào việc sử dụng lõi lớn để tối ưu chi phí thiết bị quang. Và khả năng cung cấp băng thông cực cao ở cự ly ngắn. Multimode luôn là lựa chọn thông minh và kinh tế nhất.