Trong hạ tầng kết nối cáp trục cho mạng campus, việc chọn đúng loại và số lượng cáp quang giúp tăng độ tin cậy cho hệ thống và tối ưu hóa chi phí đầu tư ban đầu.
Khi thiết kế hệ thống mạng truyền dẫn quang, các kỹ sư thường phải trả lời hai câu hỏi:
1. Loại sợi quang nào phù hợp nhất cho hệ thống cáp trục trong mạng campus?
2. Cần bao nhiêu sợi quang để đáp ứng cho hệ thống?
Để đưa ra quyết định chính xác cho hai câu hỏi trên, người thiết kế cần phân tích kỹ lưỡng những vấn đề sau:
- Các loại sợi quang cho hệ thống cáp trục trong mạng campus
- Thiết kế cơ sơ hạ tầng kết nối cáp
- Xác định loại sợi quang phù hợp để triển khai ứng dụng 10GbE
- Xác định số lượng sợi quang triển khai cần thiết
Các loại sợi quang cho hệ thống cáp trục trong mạng campus
Có nhiều yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn sợi quang cho hệ thống cáp trục trong mạng campus, trong đó, hai yếu tố chính là loại ứng dụng yêu cầu và khoảng cách truyền dẫn. Không phải lúc nào cáp quang đơn mode cũng thỏa mãn hết yêu cầu của các ứng dụng.
Trước khi GbE ra đời, việc chọn loại sợi quang làm cáp trục cho hệ thống mạng campus khá đơn giản. Sợi quang đa mode 62.5/125 micron được chọn để hỗ trợ ứng dụng 100MbE trong khoảng cách đến 2000m, còn các ứng dụng khác sẽ sử dụng sợi quang đơn mode. Nhưng khi ứng dụng 10GbE xuất hiện, lựa chọn sợi quang đa mode đã thay đổi. Sợi quang 50/125 micron có thể hỗ trợ ứng dụng lên đến 10GbE, với hiệu năng được quy định trong mục C.3, bảng 6 của tiêu chuẩn TIA/EIA-568B, quy định khoảng cách hỗ trợ tối đa đối với các ứng dụng của sợi quang đa mode; và bảng 7 của chuẩn TIA/EIA-568B quy định khoảng cách hỗ trợ các ứng dụng của sợi quang đơn mode.
Thiết kế cơ sơ hạ tầng kết nối cáp
Trước khi quyết định chọn dùng loại cáp nào, bạn cần xác định mô hình kết nối cáp cho hệ thống mạng campus. Bài viết này đề cập đến mô hình kết nối cáp trục cho hệ thống mạng campus như Hình 1.
Hình 1: Mô hình vật lý của cáp trong mạng campus
Bảng 1: Bảng thông tin khoảng cách (đơn vị: m)
Mô hình này giả định:
- Tất cả tòa nhà đều có nhiều tầng, mỗi tầng có ít nhất một phòng TR (Telecomunication Room) hay còn gọi là HC/DA (Horizontal cross connect/ Distributor A), là khu vực chứa các thiết bị chủ động và các thanh đấu nối cáp ngang tại mỗi tầng của tòa nhà.
- Tất cả khoảng cách đều được tính bằng mét (m), gồm khoảng cách từ EF (Entrance Facility - khu vực đấu nối cáp từ nhà cung cấp dịch vụ hoặc cáp trục campus vào trong tòa nhà) tới MC/DC (Main Cross connect/Distributor C - điểm đấu nối tập trung giữa các tòa nhà trong hệ thống mạng campus).
- Tất cả phân tích đều dựa trên ứng dụng sợi quang 1/10GbE dành cho cáp trục giữa các tòa nhà với nhau.
Việc thiết kế mô hình kết nối cáp cấu trúc có thể chia làm 5 bước nhỏ để giúp các kỹ sư thiết kế đưa ra quyết định chính xác nhất:
- Mô hình thiết kế theo tiêu chuẩn TIA-758-B và 568.0-D.
- Xác định vị trí của MC/DC, EF, HC/DA và IC/DB (Intermedia Cross connect/Distributor B - khu vực phân phối cáp đến các HC/DA trong tòa nhà).
- Xác định chiều dài cần thiết cho mỗi phân đoạn cáp quang.
- Tham khảo chuẩn TIA-568.0-D để xác định khoảng cách tối đa mà các ứng dụng hỗ trợ trên sợi quang đơn mode và đa mode, từ đó chọn đúng loại sợi quang cần dùng.
- Xác định số lượng sợi quang triển khai cần thiết.
Tiêu chuẩn TIA/EIA-758-B và 568.0-D
Tiêu chuẩn TIA-758-B cung cấp các quy tắc thiết kế cho hạ tầng kết nối cáp ngoài trời, còn TIA-568.0-D hướng dẫn thiết kế chung cho hạ tầng kết nối cáp thông tin (Hình 2), bao gồm:
- Mô hình kết nối cáp trục nên được thiết kế theo dạng hình sao. Đây là mô hình thiết kế tối ưu cho hệ thống cáp trục với tính linh hoạt, quản lý và quản trị tập trung. Nên có không quá hai cấp độ đấu nối trong hệ thống cáp trục.
- Kết nối giữa hai HC/DA bất kỳ không vượt quá ba cấp độ đấu nối.
- Các mạng campus lớn nên được thiết kế dạng hình sao có phân cấp thứ tự, cho phép IC/DB có thể phục vụ các kết nối tại mỗi tòa nhà, thay vì tất cả kết nối đều phải nối trực tiếp đến MC/DC.
- Thiết kế phải có tính dự phòng và đa dạng, tránh gián đoạn dịch vụ và đảm bảo tính bảo mật.
- Đôi khi, cấu trúc hình sao sẽ không khả thi vì khoảng cách giữa các tòa nhà vượt quá giới hạn cho phép của chiều dài cáp.
Hình 2: Tiêu chuẩn ANSI/TIA-568 cho thiết kế hệ thống cáp
Xác định vị trí của EF, MC/DC, IC/DB và HC/DA
Để xác định vị trí của MC/DC, IC/DB và HC/DA, ta phải hiểu chức năng của chúng. MC/DC là điểm đấu nối trung tâm của mô hình hình sao. IC/DB là điểm đấu nối tùy chọn giữa cáp trục cấp độ đầu tiên (subsystem 3 - hệ thống cáp trục từ MC/DC đến IC/DB) và cấp độ thứ hai (subsystem 2 - hệ thống cáp trục từ IC/DB đến HC/DA). HC/DA là điểm đấu nối tùy chọn giữa ổ cắm thiết bị và DB hoặc DC.
Trong mô hình mạng campus, giả sử mỗi TR đóng vai trò như một HC/DA và kết nối tới IC/DB của tòa nhà. Kế tiếp, IC/DB sẽ kết nối đến MC/DC thông qua mô hình vật lý hình sao. Vấn đề quan trọng là bạn phải xác định được vị trí đặt MC/DC. Thông thường, MC/DC sẽ được đặt gần vị trí chứa nhiều thiết bị switch, server và router. Nếu đây là vị trí có sẵn, ta cần tính toán chiều dài tối đa cho phép của cáp sẽ sử dụng. Trong trường hợp tất cả tòa nhà đều có thể đóng vai trò như một MC/DC, chúng ta nên lựa chọn nơi có vị trí trung tâm nhằm tối ưu hóa chiều dài cáp.
Lựa chọn loại sợi quang phù hợp
Sau khi đã chọn mô hình cáp trục cho hệ thống mạng campus, ta sẽ chọn loại cáp quang dựa trên ứng dụng và khoảng cách sợi quang hỗ trợ. Vì bài viết này chỉ tập trung vào hệ thống kết nối cáp trục giữa các tòa nhà trong mạng campus và công nghệ 1/10GbE, nên ta cần lưu ý khoảng cách tối đa có thể hỗ trợ của các loại cáp sợi quang. Thông tin này có thể tìm thấy trong chuẩn TIA-568.0-D. Bạn có thể xem thêm giới hạn khoảng cách của từng loại sợi quang trong Bảng 2.
Bảng 2: Khoảng cách hỗ trợ ứng dụng 1GbE và 10GbE
Dựa vào thông tin khoảng cách ở Bảng 1 và khoảng cách hỗ trợ ứng dụng tối đa của các loại cáp quang trong Bảng 2, ta sẽ chọn cáp OM4 khi triển khai ứng dụng 10GbE với khoảng cách dưới 400 m. Với các ứng dụng ở khoảng cách trên 400 m, cáp quang đơn mode sẽ là lựa chọn phù hợp.
Xác định số lượng sợi quang triển khai cần thiết
Trong mô hình kết nối cáp trục cho mạng campus hình sao, kết nối điểm-điểm giữa các thiết bị chủ động cần có tính chất dự phòng nhằm hạn chế gián đoạn dịch vụ. Dựa vào thông tin ở trên, lựa chọn tốt nhất cho hạ tầng kết nối cáp sẽ bao gồm cả cáp quang đa mode OM4 và cáp quang đơn mode. Tuy nhiên, số lượng sợi quang bao nhiêu là đủ và phải tính toán như thế nào cho đúng?
Số lượng sợi quang cho mỗi tuyến cáp có thể tính toán dựa trên số lượng sợi quang tối thiểu để triển khai hệ thống kết nối cáp trục hỗ trợ ứng dụng 1GbE và 10GbE trong Bảng 3.
Ngoài ra, ta cần xem xét đến số lượng sợi quang dự phòng trong thiết kế hệ thống mạng campus. Số lượng này thông thường sẽ từ 25 - 100% tùy vào loại ứng dụng có trong mạng campus như giám sát an ninh, hội nghị truyền hình, hệ thống điều khiển... Với hệ thống kết nối cáp trục cho mạng campus trong bài viết này, ta sẽ dự phòng 50% như trong Bảng 3 đã thể hiện.
- Dùng tối thiểu 16 sợi quang OM4 cho các ứng dụng 1GbE.
- Dùng tối thiểu 12 sợi quang OM4 + 4 sợi quang đơn mode cho ba tuyến cáp trục triển khai ứng dụng 10GbE; và 4 sợi quang OM4 + 12 sợi quang đơn mode cho một tuyến cáp trục triển khai ứng dụng 10GbE.
- Tổng số sợi tối thiểu và dự phòng: 42 sợi quang OM4 + 6 sợi quang đơn mode cho ba tuyến cáp trục; và một tuyến cáp sử dụng 30 sợi quang OM4 + 18 sợi quang đơn mode.
- Số lượng khuyến nghị cuối cùng sẽ dựa vào các loại sợi quang phổ biến trên thị trường: Ba tuyến cáp quang OM4 48 sợi + cáp quang đơn mode 12 sợi; và một tuyến cáp quang OM4 36 sợi + cáp quang đơn mode 24 sợi.
Kết luận
Các thông tin trên sẽ giúp bạn lựa chọn chuẩn xác loại và số lượng sợi quang sử dụng trong hệ thống kết nối cáp trục cho mạng campus. Đặc biệt là các thông tin về tiêu chuẩn, các phân tích giúp hiểu rõ mô hình vật lý và logic, các ứng dụng trong hệ thống mạng, cũng như khả năng mở rộng trong tương lai sẽ giúp bạn tối ưu hóa chi phí khi lựa chọn vị trí đặt MC, thiết bị chủ động và đường đi của cáp.
Võ Kim Hưng
Theo ICT Today
