TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƢ PHẠM
BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ

CÁP QUANG VÀ NHỮNG CẢI TIẾN MỚI

Luận văn tốt nghiệp
Ngành : SƢ PHẠM VẬT LÝ – TIN HỌC

Giáo viên hƣớng dẫn :

Sinh viên thực hiện :

Ths.GVC. Hoàng Xuân Dinh

Tạ Thành Tài
Mã số SV : 1090281
Lớp : Sƣ phạm Vật Lý – Tin học
Khóa : 35

Cần Thơ, năm 2013


MỤC LỤC
Phần MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................................... 1
2. Mục đích của đề tài ....................................................................................................................... 2
3. Giới hạn của đề tài......................................................................................................................... 2
4. Phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài ............................................................................... 2
4.1. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................................ 2
4.2. Phương tiện thực hiện đề tài ....................................................................................................... 2

5. Các bước thực hiện đề tài .............................................................................................................. 3

Phần NỘI DUNG ............................................................................................................ 4
Chương 1 : CÁP QUANG................................................................................................................. 4
1.1. Cáp quang ................................................................................................................................... 4
1.1.1. Sợi quang ................................................................................................................................. 4
1.1.2. Cáp quang là gì ? ..................................................................................................................... 5
1.1.3. Đặc điểm, yêu cầu của cáp quang ........................................................................................... 6
1.2. Cấu tạo cáp quang ...................................................................................................................... 7
1.3. Phân loại cáp quang.................................................................................................................... 10
1.3.1. Theo cấu trúc ........................................................................................................................... 10
1.3.1.1. Cáp quang có cấu trúc cổ điển ............................................................................................. 10
1.3.1.2. Cáp quang có cấu trúc băng dẹt ........................................................................................... 10
1.3.1.3. Cáp quang có cấu trúc đặc biệt............................................................................................. 11
1.3.1.4. Cáp quang có lõi trục rãnh ................................................................................................... 12
1.3.2. Theo mục đích sử dụng ........................................................................................................... 12
1.3.2.1. Cáp quang dùng trên mạng thuê bao nội hạt, nông thôn ...................................................... 12
1.3.2.2. Cáp quang trung kế giữa các tổng đài .................................................................................. 15
1.3.2.3. Cáp quang đường dài ........................................................................................................... 17
1.3.3. Theo phương pháp lắp đặt ....................................................................................................... 19
1.3.3.1. Cáp quang chôn trực tiếp ..................................................................................................... 19
1.3.3.2. Cáp quang đặt trong cống..................................................................................................... 21
1.3.3.3. Cáp quang thả trong nước .................................................................................................... 25


1.3.3.4. Cáp quang treo ngoài trời ..................................................................................................... 28
1.3.3.5. Cáp quang dùng trong nhà ................................................................................................... 33
1.3.4. Theo khả năng truyền tải ......................................................................................................... 33
1.3.4.1. Cáp quang đơn mode ............................................................................................................ 33
1.3.4.2. Cáp quang đa mode .............................................................................................................. 34

1.4. Yêu cầu kỹ thuật của cáp quang ................................................................................................. 35
1.5. Ứng dụng của cáp quang ............................................................................................................ 36
1.5.1. Truyền hình cáp ....................................................................................................................... 36
1.5.2. Mạng máy tính ........................................................................................................................ 40
1.5.2.1. Mạng cục bộ (LAN) ............................................................................................................. 42
1.5.2.2. Mạng đô thị (MAN) ............................................................................................................. 42
1.5.2.3. Mạng diện rộng (WAN) ....................................................................................................... 43
1.5.2.4. Mạng Internet ....................................................................................................................... 44
1.5.3. Trong nội soi y học.................................................................................................................. 46
1.5.4. Trong quan sát, bảo vệ ............................................................................................................ 47
1.5.5. Trong khai thác than ................................................................................................................ 48
1.6. Ưu, nhược điểm của cáp quang .................................................................................................. 49
1.6.1. Ưu điểm ................................................................................................................................... 49
1.6.2. Nhược điểm ............................................................................................................................. 51
Chương 2 : MỘT SỐ CẢI TIẾN CỦA CÁP QUANG ..................................................................... 53
2.1. Lịch sử phát triển của các loại cáp sợi quang ............................................................................. 53
2.2. Cải tiến tốc độ truyền tải ............................................................................................................ 54
2.2.1. Chế tạo cáp quang có tốc độ ngang ngửa tốc độ ánh sáng ...................................................... 54
2.2.2. Tăng tốc tín hiệu quang bằng bước sóng của ánh sáng ........................................................... 56
2.3. Cải tiến ống chứa sợi quang ....................................................................................................... 57
2.4. Chế tạo cáp quang lõi Kẽm Selenua........................................................................................... 61
2.5. Cáp sợi quang polime ................................................................................................................. 62
2.5.1. Cáp quang sợi polime là gì ? ................................................................................................... 62
2.5.2. Giảm suy hao truyền dẫn và cải thiện khả năng truyền dẫn băng rộng của POF .................... 63
2.5.3. Các xu hướng của POF............................................................................................................ 65
2.6. Khuếch đại sợi quang pha tạp .................................................................................................... 66
2.6.1. Nguyên lí của khuếch đại quang sợi ....................................................................................... 67
2.6.2. Bộ khuếch đại pha tạp Pr......................................................................................................... 69



2.6.3. Khả năng ứng dụng của khuếch đại quang sợi quang tạp ....................................................... 70
Chương 3 : NHỮNG PHÁT MINH MỚI ......................................................................................... 72
3.1. Cáp quang siêu nhỏ .................................................................................................................... 72
3.2. Chế tạo cáp sợi quang từ bọt biển .............................................................................................. 73
3.3. Cáp quang dự báo sóng thần ...................................................................................................... 75
3.4. Những kỷ lục truyền thông qua sợi quang ................................................................................. 75

Phần KẾT LUẬN ............................................................................................................ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO


Phần MỞ ĐẦU
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Cùng với sự phát triển mọi mặt về kinh tế – xã hội, các nhu cầu vui chơi giải trí của
con người cũng tăng lên nhanh không ngừng cả về số lượng và chất lượng. Hòa vào xu thế
đó, các dịch vụ viễn thông cũng không ngừng phát triển nhằm thỏa mãn các nhu cầu của con
người, đặc biệt là con người của kỷ nguyên và thông tin. Internet đã xuất hiện và trở thành
nhu cầu thiết yếu, giúp mỗi người trên thế giới có thể trao đổi học tập, giao tiếp, giải trí dễ
dàng và nhanh chóng. "Theo xu thế phát triển công nghệ truyền dẫn thế giới, cáp quang ra
đời trở thành cơ sở của Internet và Wi-Fi. Mọi doanh nghiệp với mạng LAN đều sử dụng nó,
mỗi người cũng nhờ đến cáp quang mỗi khi gởi email, tin nhắn SMS, hình ảnh, video và các
dữ liệu khác." – Philip Hargrave, chuyên gia tại hãng cung cấp giải pháp truyền thông Nortel
nhận xét. Việc truyền thông tin qua cáp quang sẽ được thực hiện rất nhanh, hiệu quả, an toàn
và quan trọng hơn là không bị nhiễu từ.
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. 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.
Từ khi ra đời, cáp quang đã thể hiện là một môi trường truyền dẫn lý tưởng với băng
thông gần như vô hạn và rất nhiều ưu điểm khác. Các hệ thống truyền dẫn mới chỉ khai thác
một phần rất nhỏ băng thông của sợi quang. Do việc nâng cấp tuyến truyền dẫn bằng cách
tăng tốc độ tín hiệu quang gặp nhiều khó khăn, các nhà khoa học đã tìm cách nâng cao hiệu
suất của cáp quang bằng cách tăng tốc độ tín hiệu quang hay chế tạo các loại cáp quang đặc
biệt có khả năng truyền dẫn một lượng lớn các tín hiệu quang trong cùng một khoảng thời
gian.
Bài viết này cung cấp cho mọi người những điều cơ bản về cáp quang, những cải tiến
mới của cáp quang và hướng đi trong tương lai của loại công nghệ tiên tiến hiện nay. Em
chọn đề tài này nhằm bổ sung kiến thức cho bản thân và những ứng dụng có liên quan đến
1


đề tài này trong tương lai, đồng thời cũng giúp ích phần nào cho công tác giảng dạy của em
sau này.

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài này nhằm cung cấp cho người đọc những hiểu biết cơ bản về cáp quang (đặc
điểm cấu tạo, phân loại, ưu khuyết điểm,…), những cải tiến mới nhằm phục vụ nhu cầu của
con người và hướng phát triển trong tương lai của loại công nghệ hiện đại này.

3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Đối với đề tài này, em chỉ nghiên cứu về mặt lý thuyết của cáp quang và những cải
tiến mới của cáp quang thông qua các tài liệu thu thập được.

4. PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
4.1. Phƣơng pháp thực hiện đề tài
Để thực hiện đề tài này, em đã sử dụng các phương pháp sau :
 Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài : giáo trình, sách, các bài viết có liên

quan, luận văn hoặc tiểu luận và các bài báo cáo tại lớp học phần Cáp quang.
 Sau khi nghiên cứu tài liệu, tiến hành phân loại, phân tích, tổng hợp và hệ thống lại
các nguồn tài liệu đã nghiên cứu. Đồng thời sử dụng kết hợp với các phương pháp : chứng
minh, giải thích, so sánh giữa các nguồn tài liệu để tìm ra sự thống nhất giữa các nguồn tài
liệu nhằm đem lại hiệu quả tốt nhất cho đề tài nghiên cứu.
 Ngoài ra, trong quá trình thực hiện đề tài có thể sử dụng kết hợp với các phương pháp
khác không ngoài mục đích đạt đến hiệu quả cho đề tài.

4.2. Phƣơng tiện thực hiện đề tài
 Tài liệu tham khảo : giáo trình, sách, luận văn hoặc tiểu luận, các bài báo cáo từ lớp
học phần.

5. CÁC BƢỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
 Bước 1 : Nhận đề tài, xác định nhiệm vụ cần đạt được của đề tài.
 Bước 2 : Tìm tài liệu có liên quan đến đề tài, đọc và chọn lọc các bài viết có liên quan
đến tài tài, nghiên cứu tài liệu, tham khảo ý kiến từ thầy, cô và bạn bè.
 Bước 3 : Tổng hợp tài liệu, tiến hành viết đề cương, trao đổi với giáo viên hướng dẫn
để tham khảo ý kiến và chỉnh sửa.
2


 Bước 4 : Tiến hành viết đề tài dựa vào đề cương đã hoàn chỉnh, trao đổi với giáo viên
hướng dẫn, tham khảo ý kiến và chỉnh sửa.
 Bước 5 : Viết hoàn chỉnh đề tài, nộp luận văn hoàn chỉnh và chuẩn bị báo cáo.
 Bước 6 : Báo cáo luận văn.

3


Phần NỘI DUNG

Chƣơng 1 : CÁP QUANG
1.1. CÁP QUANG
1.1.1. Sợi quang
Sợi quang là những sợi thủy tinh dài, mỏng, rất tinh khiết và bằng đường kính của
một sợi tóc con người. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu.
Chúng được sắp xếp trong các bó gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu ánh
sáng trên một khoảng cách dài. Sợi quang truyền được các tín hiệu là ánh sáng nhìn thấy và
các tia hồng ngoại.
Để ánh sáng có thể phản xạ một cách hoàn toàn trong lõi thì chiết suất của lõi lớn hơn
chiết suất của áo một chút. Vỏ bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm và ăn mòn,
đồng thời chống xuyên âm với các sợi đi bên cạnh. Lõi và áo được làm bằng thuỷ tinh hay
chất dẻo (silica), chất dẻo, kim loại, fluor, sợi quang kết tinh. Thành phần lõi và vỏ có chiếc
suất khác nhau, chiết suất của những lớp này như thế nào sẽ quyết định tính chất của sợi
quang.
Nếu nhìn kỹ vào một sợi quang, bạn sẽ thấy một sợi quang có các thành phần sau
(hình 1.1) :

Hình 1.1 : Cấu tạo sợi quang



 Lõi (core) : làm bằng sợi thủy tinh, là nơi ánh sáng truyền đi.

4


 Lớp sơn phủ (cladding) : vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng
trở vào lõi.
 Lớp phủ (buffer coating) : lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm
ướt.

Cách ánh sáng được truyền đi trong sợi quang (hình 1.2) :
 Giả sử bạn muốn chiếu một chùm ánh sáng từ đèn pin xuống một hành lang dài,
thẳng. Chỉ cần chỉ chùm tia thẳng xuống hành lang - ánh sáng truyền theo đường thẳng, vì
vậy không có vấn đề gì. Vậy nếu hành lang có một chỗ uốn cong thì sao ? Bạn có thể đặt
một cái gương ở chỗ uốn cong để phản chiếu các chùm ánh sáng xung quanh góc. Điều gì
nếu hành lang quanh co với nhiều khúc cua ? Bạn có thể đặt nhiều gương tại bức tường đặt
góc chùm tia để nó phản chiếu từ bên này sang bên kia hành lang. Đây là chính xác những gì
sẽ xảy ra trong một sợi quang học.

Hình 1.2 : Cách ánh sáng truyền đi trong sợi quang
 Ánh sáng trong sợi quang truyền qua lõi và va đập liên tục vào lớp sơn phủ, nguyên
tắc này được gọi là "phản xạ toàn phần". Bởi vì lớp sơn phủ không hấp thu bất kì ánh sáng
trong lõi nên sóng ánh sáng có thể truyền đi với cự li rất xa.
 Tuy nhiên có một số ánh sáng lại bị giảm sút, hầu hết nguyên nhân là do sự không
tinh khiến của thủy tinh. Sự suy giảm tín hiệu phụ thuộc vào độ tinh khiến của thủy tinh,
bước sóng của ánh sáng. Ví dụ : 850nm = 60-75%/km ; 1300nm = 50-60%/km , 1550nm
hơn 50%/km. Một số loại sợi quang chất lượng cao sẽ có mức suy giảm tín hiệu ít hơn, chưa
tới 10%/km với bước sóng 1550nm .
1.1.2. Cáp quang là gì ?
5


Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh
sáng để truyền tín hiệu.
Trong cáp quang có các sợi quang được sắp xếp thành bó được sử dụng để truyền tín
hiệu đi ở khoảng cách rất xa. Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu điện, cáp quang ít bị
nhiễu, tốc độ cao và truyền xa hơn.
Cáp quang dùng ánh sáng để truyền dẫn tín hiệu, ít suy hao và thường được dùng cho
kết nối ở 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.

1.1.3. Đặc điểm, yêu cầu của cáp quang
Cáp quang là loại cáp truyền thông tin đặc biệt, rất khác so với cáp đồng đã được sử
dụng trước đây về chất liệu, về cấu trúc,…nên cần phải đạt được những yêu cầu cơ bản và
những đặc điểm sau :
 Lớp vỏ bao bên ngoài : bảo vệ sợi quang khỏi ảnh hưởng của môi trường (côn trùng,
độ ẩm, các lực tác động,…) nhằm đảm bảo tín hiệu được truyền đi thông suốt, giảm thiểu tối
đa mức độ suy hao của tín hiệu quang trên khoảng cách xa và để đảm bảo độ bền của cáp
quang.
 Không nhiễu từ.
 Không thấm nước, lọt nước.
 Chống các ảnh hưởng của tác động cơ học như va chạm, lực kéo, lực nén, lực uốn
cong.
 Ổn định nhiệt độ, nhất là khi nhiệt độ ở rất cao có tác động co ngót sợi quang.
 Ít bị lão hóa.
 Trọng lượng nhỏ, kích thước bé.
 Bộ phận phát tín hiệu vào cáp quang : một điốt phát sáng (đèn LED) hoặc tia laser
truyền dữ liệu ánh sáng vào cáp quang.
 Bộ phận nhận tín hiệu cáp quang : sử dụng cảm ứng quang, chuyển xung ánh sáng
thành dữ liệu.
 Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị
nhiễu và không bị nghe trộm.

6


 Độ suy hao tín hiệu thấp hơn các loại cáp đồng nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng
ngàn kilômét.
 Cài đặt cáp quang cần phải có một trình độ chuyên môn nhất định.
 Cáp quang và các loại thiết bị đi kèm rất đắt tiền so với cáp đồng.


1.2. CẤU TẠO CÁP QUANG
Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được
tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp
lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu ánh sáng và hạn chế sự gãy gập của sợi cáp quang (hình
1.3).

Hình 1.3 : Cấu tạo cáp quang
Cáp quang gồm các thành phần cơ bản sau :
 Lõi (core)
Lõi sợi quang là trung tâm phản chiếu của cáp quang khi truyền ánh sáng, lõi được
làm bằng sợi thủy tinh hay plastic.
 Lớp phản xạ ánh sáng (cladding)
Lớp phủ sợi quang là một lớp bên ngoài bao bọc lõi sợi quang để phản xạ lại ánh sáng
trở vào lõi.
 Vỏ bảo vệ chính (primary coating hay còn gọi là coating, primary buffer)
Vỏ bảo vệ chính là lớp nhựa PVC (polyvinylclorua) giúp bảo vệ lõi và lớp phản xạ
ánh sáng không bị bám bụi, ẩm, trầy xước.
 Các thành phần gia cường (strength member)
Thành phần này được các hãng sản xuất cáp sợi quang thêm vào theo từng chủng loại
cụ thể để tăng cường sức chắc chắn của cáp nhằm hạn chế tối đa lực cơ học có thể tác động
lên cáp quang.
7


Lớp đệm sợi quang là lớp vỏ bên ngoài bảo vệ sợi quang nhằm hạn chế các tác động
cơ học, môi trường tác động lên sợi quang.
 Lớp vỏ bảo vệ ngoài (buffer)
Là lớp vỏ ngoài cùng bao bọc các sợi quang bên trong và được làm từ các loại nhựa
có khả năng chịu đựng các lực cơ học cũng như tác động của môi trường.
 Lớp áo giáp (jacket)

Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là cáp quang. Những bó
này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp gọi là jacket.
Cấu tạo của cáp quang :
 Bảo vệ trước khi bện cáp
Sợi quang được bao bọc xung quanh bằng nhựa cứng bảo vệ có đường kính 1.5mm.
Các loại ống bao quanh có thể là ống chặt hay sử dụng ống lỏng. Đối với ống chặt thì
người ta phun nhựa trực tiếp quanh sợi quang, có tác dụng chống nước lâu dài cho sợi. Đối
với ống lỏng thì sợi đặt trong lòng một ống rỗng, có đổ chất độn mềm dạng như mỡ, nó có
lợi ở chổ là cho phép sợi nằm ở vị trí thuận tiện để sao cho bán kính uốn cong lớn nhất để có
tiêu hao phụ nhỏ nhất.
 Bện lõi cáp
Các sợi quang được bện xung quanh một phần tử gia cường bằng thép hoặc bằng
nhựa tổng hợp pha sợi thủy tinh hay sợi kepler.
Nếu trong cáp có dây đồng thì cũng được bện cùng sợi quang, các sợi quang có thể
bện theo lớp hoặc theo từng đơn vị.
Chọn lựa tham số xoắn sao cho bán kính cong của đường xoắn ốc phải lớn hơn 60mm
để không phát sinh tiêu hao phụ cho cáp (hình 1.4).
 Bảo vệ ruột xoắn
Phần tử gia cường ở tâm ruột cáp để tăng khả năng chịu áp lực cho cáp.
Bên ngoài lõi cáp còn quấn chặt bằng sợi thủy tinh với sợi tơ aramit cùng hồ dính để
tăng khả năng chịu lực tác động cho cáp.
Lớp bao này cũng dính chặt vào ruột cáp, không sợ ruột cáp bị dồn vào trong lòng
cáp.

8


Bên ngoài lớp này còn có vỏ nhôm chống ẩm hoặc có thể thay bằng lớp sợi tơ chịu
lực.


Hình 1.4 : Cách tính tham số xoắn của lõi cáp quang
 Vỏ cáp
Bảo vệ ruột cáp khỏi tác động của môi trường như các tác động cơ học, độ ẩm,
nhiệt,… Vỏ nhựa PE (polyetylen) được dùng phổ biến nhất.
Cáp trong nhà dùng vỏ nhựa PVC mềm. Trong một số trường hợp đặc biệt có thể
dùng một số loại nhựa cứng như nhựa FEP, PFA,… Nếu để chống các loại côn trùng gậm
nhấm thì có thể thêm lớp nhựa vỏ cứng như nilon-12,…
 Chất làm đầy
Có tác dụng ngăn nước vào ruột cáp. Dùng chất nhờn đổ vào các khe hở trong ruột
cáp dưới áp suất lớn. Chất này ràng buộc không cho gây tác dụng hóa học lên các thành
phần khác, nó có hệ số nở bé, không đông cứng để không làm cho cáp dãn nở quá hay đông
cứng.
 Các lớp gia cường đặc biệt

9


Trong các trường hợp đặc biệt thì phải chế tạo cáp có thêm lớp gia cường để tăng khả
năng chịu lực cho các phần tử gia cường khác trong ruột cáp. Vật liệu gia cường thường là
các sợi tơ aramit, băng thép hay các thanh thép tròn.
Thí dụ : ở cáp treo thì dùng sợi tơ aramit rất bền nhưng không làm tăng trọng lượng
của cáp.
Để tránh đứt cáp do ảnh hưởng dòng chảy,…thì thường tăng thêm hai lớp thép mạ
tròn bên ngoài lớp vỏ PE của cáp.

1.3. PHÂN LOẠI CÁP QUANG
Hiện nay, cáp quang đã được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống
xã hội và có thể được lắp đặt ở mọi điều kiện thời thời tiết cũng như địa hình trên thế giới.
Do đó, cáp quang hiện nay rất đa dạng và có thể được phân loại theo một số cách dưới đây :
1.3.1. Theo cấu trúc

1.3.1.1. Cáp quang có cấu trúc cổ điển
Có các sợi hoặc các nhóm sợi quang phân bố đối xứng theo hướng xoay vòng đồng
tâm (hình 1.5).

Hình 1.5 : Cấu tạo cáp quang có cấu trúc cổ điển (tiết diện ngang)
1.3.1.2. Cáp quang có cấu trúc băng dẹt
Nhiều sợi quang được ghép trên một băng và trong ruột cáp có nhiều băng xếp chồng
lên nhau (hình1.6 và hình 1.7).
10


Hình 1.6 : Cấu tạo cáp quang có cấu trúc băng dẹt (tiết diện ngang)

a) Cáp quang dạng ruy-băng

b) Cáp vải sợi

Hình 1.7 Một số loại cáp có cấu trúc băng dẹt
1.3.1.3. Cáp quang có cấu trúc đặc biệt
Do nhu cầu lắp đặt, trong cáp có các dây kim loại để cấp nguồn từ xa, để cảnh báo, để
làm đường nghiệp vụ hoặc cáp trong nhà chỉ cần 2 sợi quang (hình 1.8), cáp có các dây đồng
(hình 1.9).

Hình 1.8 Cáp 2 sợi quang (tiết
diện ngang)

11


Hình 1.9 : Cáp quang có các dây đồng

1.3.1.4. Cáp quang có lõi trục rãnh
Các sợi hoặc các nhóm sợi được đặt lên các rảnh có sẵn (hình 1.10).

Hình 1.10 : Cấu trúc cáp quang có lõi trục rãnh (tiết diện ngang)
1.3.2. Theo mục đích sử dụng
1.3.2.1. Cáp quang dùng trên mạng thuê bao nội hạt, nông thôn
Mạng nội hạt là mạng liên lạc được thiết lập thông qua mạng điện thoại, mạng
internet,…giữa các thiết bị đầu cuối hoặc giữa thiết bị đầu cuối với thiết bị truy nhập mạng
dịch vụ trong cùng một phạm vi (vùng cước) nội hạt. Ở nông thôn, mạng một hạt có phạm vi
là một huyện.

12


Thiết kế cáp cần có nhiều sợi quang nhưng lại sử dụng đường cống và bề cáp cũ, cần
lưu ý một số điều sau đây khi lắp đặt cáp quang dùng trên mạng thuê bao nội hạt :
 Nếu đường kính cống là 100mm thì đường kính ngoài của cáp phải không vượt quá
85mm  các đặc điểm kéo theo và đặt cáp phải tương ứng với cáp đồng.
 Mạng thuê bao cần phải rẻ nhánh nhiều nên cần có nhiều loại cáp nhỏ có ít sợi
(khoảng 2 – 100 sợi quang) để phân phối cho các cáp rất lớn (từ 100 – 4000 sợi quang) 
cần phải xây dựng cáp theo mẫu thống nhất để nối rẽ nhánh dễ dàng.
 Một kiểu cáp quang dùng nhiều trong mạng nội hạt (hình 1.11):

Hình 1.11 : Kiểu cáp quang dùng nhiều trong mạng nội hạt (tiết diện ngang)
Cấu tạo : gồm các đơn vị con, mỗi đơn vị con có 10 sợi quang được đặt trong ống
nệm lỏng để giữ cho đường kính nhỏ. Ống nệm lỏng cho phép các đơn vị con dịch chuyển tự
do.
Tác dụng của chất nhờn làm đầy : chống nước lọt vào và tăng cường đặc tính cơ học
cho cáp.
Cáp với số lượng rất lớn được chế tạo bằng 2 cách :

 Cách 1 : Xoắn các đơn vị con lại với nhau (hình 1.12).
 Cách 2 : Tạo đơn vị chủ gồm 5 đơn vị con, xoắn các đơn vị chủ thành ruột cáp (hình
1.13).
Cách tổ chức thành các đơn vị cũng rất thuận tiện cho việc sử dụng ống bọc và các
vật liệu thi công có sẵn trên mạng lưới.
Nếu trên mạng các thiết bị lặp, thiết bị ghép kênh,…thì dùng cáp đồng cấp nguồn
riêng chứ không đưa dây đồng vào cáp quang. Nhờ thế, giảm được số lượng chuẩn dây cáp.
13


Hình 1.12 : Chế tạo cáp quang dùng trong mạng nội hạt
theo cách 1 (tiết diện ngang)

Hình 1.13 : Chế tạo cáp quang dùng trong mạng nội hạt
theo cách 2 (tiết diện ngang)
 Thiết bị lặp : Mỗi thiết bị lặp tín hiệu ROGER GPS có thể truyền tín hiệu GPS ra
phạm vi với đường kính 30m. Nếu cần, có thể mở rộng phạm vi phủ sóng khi thêm vào các
bộ lặp, tất cả kết nối với cùng 1 ăng-ten, sử dụng bộ chia tín hiệu và bộ khuếch đại. Mỗi bộ
lặp được cung cấp nguồn điện chính với cáp dài 1.9m.
 Thiết bị ghép kênh : Được sử dụng để ghép kênh trong hệ thống truyền tín hiệu, có
thể tổ hợp 30 (hoặc 32) đường tín hiệu âm tần và số liệu thành 1 hoặc 2 đường tín hiệu số
14


liệu 2,048Mbit (Megabit) phù hợp với yêu cầu G.703 của ITU-T. Phù hợp với nhiều lĩnh vực
như thông tin quang sợi, dữ liệu vi–ba, thông tin vệ tinh, mạng DDN, ISDN và thông tin di
động.
1.3.2.2. Cáp quang trung kế giữa các tổng đài
Trung kế là từ Hán Việt (trung là ở giữa, trung gian ; kế là kế tiếp, nối tiếp)  trung
kế là kết nối trung gian giữa hai hệ thống hoặc hai thiết bị để truyền tải các tín hiệu.


Hình 1.14 : Sơ đồ minh họa mạng trung kế
Xu thế giữa mạng trung kế với các tổng đài điện thoại là tạo ra các đường truyền tín
hiệu có tiêu hao nhỏ, dung lượng truyền dẫn lớn. Người ta sử dụng các cấp truyền dẫn tín
hiệu là cấp 2 và cấp 3, tức là sử dụng các hệ truyền dẫn có tốc độ bit 6, 8, 32, 34, 45 bit/s.
Ngoài ra, hiện nay nếu cần truyền tín hiệu truyền hình các loại nhờ mã hóa giảm độ dư thừa,
người ta cũng chỉ cần dùng đến cáp truyền dẫn tín hiệu thứ 3 (32, 34 và 45 bit/s) là đủ.
Cáp sử dụng trên mạng trung kế thực tế cũng là cáp quang dùng cho mạng truyền dẫn
đường dài. Nhưng nói chung, xu thế ở mạng trung kế ta thường sử dụng cáp đa mode GI hơn
là cáp đơn mode SM (2 loại cáp này sẽ được tìm hiểu ở mục 1.3.4 của phần 1.3), vì lý do giá
thành sản xuất thấp và cự ly truyền dẫn không quá dài nên tiêu chuẩn về tán xạ và tiêu hao
đường truyền dẫn không quá ngặt nghèo.

15


Hiện nay giữa các nước chưa có quy định chuẩn cho cáp, chẳng hạn về cấu trúc cáp,
số sợi quang, kĩ thuật cáp (cáp ruột lỏng hay chặt), có các đôi dây kim loại hay không, độ dài
chế tạo cáp là bao nhiêu và cần có biện pháp chống loài gặm nhấm không ?
Thực tiễn thì các yêu cầu trên các mạng truyền tín hiệu ở các thành phố lớn có liên
quan đến nhiều yếu tố khác, chẳng hạn yêu cầu về mặt trung kế, điều kiện lắp đặt (treo, đi
trong đường hầm, trong cống hoặc chôn trực tiếp), khoảng cách giữa các tổng đài cũng như
các điều kiện bảo dưỡng, đặt dây kim loại vào cáp để cấp nguồn, bảo dưỡng,…là không nên,
vì các trạm lặp có thể được cấp nguồn tại chỗ, còn cáp có thể đi qua các vùng chịu sét đánh,
qua điện lực, dễ bị hư hại.
 Giới thiệu cáp dùng cho hệ thống dẫn FT3 ở Mỹ :

Hình 1.15 : Cấu tạo một lớp băng dẹt của cáp dùng cho hệ thống FT3

Hình 1.16 : Cấu tạo cáp quang dùng cho hệ thống FT3 (tiết diện ngang)

16


Hình 1.17 : Cấu tạo cáp quang dùng cho hệ thống FT3
Cáp cấu thành từ các dãy cáp băng dẹt. Mỗi cáp dẹt có 12 sợi quang. Ruột cáp có tối
đa 12 cáp dẹt xếp chồng lên nhau. Trong cáp không có dây kim loại để cấp nguồn, đo lường
từ xa, … Cáp có các bộ nối băng dẹt rất thuận tiện cho đấu nối khi thi công.
1.3.2.3. Cáp quang đường dài
Đặc điểm của mạng cáp quang đường dài là để kết nối các vùng xa nhau từ hàng trăm
đến hàng nghìn km. Cáp quang truyền dẫn trên đường dài sử dụng sợi đơn mode.
Các yêu cầu đối với hệ thống truyền dẫn cáp quang trên mạng :
 Có khoảng cách trạm lặp lớn (giảm thiết bị trung gian).
 Độ rộng băng thông rộng nên dung lượng rất lớn .
 Giá thành thấp .
 Kích thước cáp nhỏ để giảm nhỏ ống cáp .
 Xuyên âm rất ít .
 Chống nhiễu .
 Hoàn toàn cách điện.
Một số loại cáp quang truyền dẫn đường dài (hình 1.18 và 1.19) :
Cấu trúc của cáp quang đơn mode :
 Số sợi : 4 – 144 sợi quang đơn mode.
 Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310nm và 1550nm.
 Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.
 Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng.
 Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phương pháp SZ chung quanh phần tử
chịu lực trung tâm.

17



 Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của ống đệm được điền đầy bằng một hợp
chất đặc biệt chống sự thâm nhập của nước.

Hình 1.18 : Cáp mạng TENDA CAT6 có bọc chống nhiễu

Hình 1.19 : Cấu tạo cáp quang đơn mode chôn trực tiếp phi kim loại
(tiết diện ngang)
 Lớp băng chống thấm nước.
 Lớp nhựa HDPE bảo vệ trong.
 Lớp sợi tổng hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi.
18


 Lớp vỏ cứng

goai bằng nhựa HDPE màu đen thích hợp cho chôn trực tiếp phi kim

loại (DBNM ).
1.3.3. Theo phƣơng pháp lắp đặt
1.3.3.1. Cáp quang chôn trực tiếp
 Cáp quang chôn trực tiếp có vỏ bọc kim loại :

Hình 1.20 : Cấu tạo cáp quang chôn trực tiếp có vỏ bọc kim loại (tiết diện ngang)
Cấu trúc của cáp :
 Số sợi : 4 – 144 sợi quang đơn mode.
 Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310nm và 1550nm.
 Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.
 Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng. Các
khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm lỏng được điền đầy bằng bằng một
hợp chất đặc biệt chống sự thâm nhập của nước.

 Lớp băng chống thấm nước.
 Lớp sợi tổng hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi.
 Lớp nhựa HDPE bảo vệ trong.
 Lớp băng thép có phủ PE bảo vệ cáp.
 Lớp vỏ cứng ngoài bằng nhựa HDPE màu đen.
19


Đặc tính kỹ thuật của công nghệ đệm lỏng :
 Sợi quang sau khi được bảo vệ bằng lớp bảo vệ sơ cấp và nhuộm màu để dễ phân biệt
sẽ được đặt trong một lớp bảo vệ thứ cấp, gọi là ống đệm lỏng (buffer tube).
 Ống đệm này có thể chứa được từ 2 tới 12 sợi quang bên trong tùy theo kích thước
của ống lỏng. Sợi quang nằm trong ống lỏng ở trạng thái tĩnh, các sợi quang nằm ở vị trí tâm
của ống.
 Do phải bện xoắn xung quanh phần tử chịu lực trung tâm để tạo thành lõi cáp nên các
ống đệm lỏng phải có chiều dài lớn hơn. Chiều dài tăng thêm này sẽ ảnh hưởng khả năng
chịu lực và độ dãn dài của cáp.
 Cấu trúc này cho phép nếu một lực kéo được tác dụng lên cáp thì sự dãn dài của cáp
sẽ không tạo ra sức căng trên sợi quang và do đó không làm tăng suy hao.
 Công nghệ ống đệm lỏng cũng đáp ứng một cách tốt nhất đối với sự thay đổi nhiệt độ
của môi trường mà nó có thể gây ra sự co hoặc giãn của cáp. Cấu trúc này cũng là một cách
bảo vệ tốt nhất cho sợi quang khi nó bị nén theo hướng ngang.
 Cáp quang chôn trực tiếp phi kim loại :

Hình 1.21 : Cấu tạo cáp quang chôn trực tiếp phi kim loại (tiết diện ngang)
Cấu trúc của cáp :
 Số sợi : 4 – 144 sợi quang đơn mode.
 Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310nm và 1550nm.
20



 Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.
 Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng. Các
khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm lỏng được điền đầy bằng bằng một
hợp chất đặc biệt chống sự thâm nhập của nước.
 Lớp băng chống thấm nước.
 Lớp sợi tổng hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi.
 Lớp nhựa HDPE bảo vệ trong.
 Lớp vỏ cứng ngoài bằng nhựa HDPE màu đen.
Đặc tính kỹ thuật của công nghệ đệm lỏng :
 Sợi quang sau khi được bảo vệ bằng lớp bảo vệ sơ cấp và nhuộm màu để dễ phân biệt
sẽ được đặt trong một lớp bảo vệ thứ cấp, gọi là ống đệm lỏng (buffer tube).
 Ống đệm này có thể chứa được từ 2 tới 12 sợi quang bên trong tùy theo kích thước
của ống lỏng. Sợi quang nằm trong ống lỏng ở trạng thái tĩnh, các sợi quang nằm ở vị trí tâm
của ống.
 Do phải bện xoắn xung quanh phần tử chịu lực trung tâm để tạo thành lõi cáp nên các
ống đệm lỏng phải có chiều dài lớn hơn. Chiều dài tăng thêm này sẽ ảnh hưởng khả năng
chịu lực và độ dãn dài của cáp.
 Cấu trúc này cho phép nếu một lực kéo được tác dụng lên cáp thì sự dãn dài của cáp
sẽ không tạo ra sức căng trên sợi quang và do đó không làm tăng suy hao.
 Công nghệ ống đệm lỏng cũng đáp ứng một cách tốt nhất đối với sự thay đổi nhiệt độ
của môi trường mà nó có thể gây ra sự co hoặc giãn của cáp. Cấu trúc này cũng là một cách
bảo vệ tốt nhất cho sợi quang khi nó bị nén theo hướng ngang.
1.3.3.2. Cáp quang đặt trong cống
Cấu trúc của cáp :
 Số sợi : 4 – 144 sợi quang đơn mode.
 Bước sóng hoạt động của sợi quang : 1310nm và 1550nm.
 Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm.

21