Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụngánh sáng để truyền tín hiệu. Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trongsuốt bằng đường kính của một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi làcáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa. Khônggiống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao(đây là tốc độ truyền dữ liệu, phân biệt với tốc độ tín hiệu) và truyền xahơn.

Cấu tạo cáp quang

Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đãđược tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quangđược tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu ánh sáng và hạn chế sựgẫy gập của sợi cáp quang.

Cáp quang gồm các phần sau:

Core: Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi

Cladding: Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trởlại vào lõi.

Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩmướt

Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cápquang. Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi làjacket.

Hai loại cáp quang phổ biến là GOF (Glass Optical Fiber) – cáp quang làm bằngthuỷ tinh và POF (Plastic Optical Fiber) – cáp quang làm bằng plastic. POF cóđường kính core khá lớn khoảng 1 mm, sử dụng cho truyền dẫn tín hiệu khoảng cáchngắn, mạng tốc độ thấp. Trên các tài liệu kĩ thuật, bạn thường thấy cáp quangGOF ghi các thông số 9/125 µm, 50/125 µm hay 62,5/125 µm, đây là đường kính củacore/cladding; còn primary coating có đường kính mặc định là 250 µm.

Bảo vệ sợi cáp quang là lớp vỏ ngoài gồm nhiều lớp khác nhau tùy theo cấutạo, tính chất của mỗi loại cáp. Nhưng có ba lớp bảo vệ chính là lớp chịu lựckéo (strength member), lớp vỏ bảo vệ ngoài (buffer) và lớp áo giáp (jacket) –tùy theo tài liệu sẽ có tên gọi khác nhau. Strength member là lớp chịu nhiệt,chịu kéo căng, thường làm từ các sợi Kevlar. Buffer thường làm bằng nhựa PVC,bảo vệ tránh va đập, ẩm ướt. Lớp bảo vệ ngoài cùng là Jacket. Mỗi loại cáp, tùytheo yêu cầu sử dụng sẽ có thêm các lớp jacket khác nhau. Jacket có khả năngchịu va đập, nhiệt và chịu mài mòn, bảo vệ phần bên trong tránh ẩm ướt và cácảnh hưởng từ môi trường.

Có hai cách thiết kế khác nhau để bảo vệ sợi cáp quang là ống đệm không chặt(loose-tube) và ống đệm chặt (tight buffer).

Loose-tube thường dùng ngoài trời (outdoor), cho phép chứa nhiều sợi quangbên trong. Loose-tube giúp sợi cáp quang “giãn nở” trước sự thay đổi nhiệt độ,co giãn tự nhiên, không bị căng, bẻ gập ở những chỗ cong.

Tight-buffer thường dùng trong nhà (indoor), bao bọc khít sợi cáp quang (nhưcáp điện), giúp dễ lắp đặt khi thi công

Cáp quang xuyên đại dương

Đường dây cáp quang đầu tiên xuyên Đại Tây Dương sử dụng loại sợi quangTAT-8, được xây dựng và đi vào hoạt động năm 1988. Do có đường đi rất dài, nênđường dây cáp quang dưới biển được trang bị các bộ lặp tín hiệu đặc biệt, giúptín hiệu được xuyên suốt. Mỗi một bộ lặp này được trang bị trên các sợi quanghọc, có một bộ khuếch đại quang học thể rắn, đo lường tín hiệu và điều chỉnhlỗi.

Tính đến năm 2012, các nhà khai thác đã lặp đặt thành công những tuyến cápquang dưới biển dài tới 6000 km với vận tốc truyền dữ liệu lên tới 100 Gb/s.

Cho đến nay, các tuyến cáp biển đóng vai trò vô cùng quan trọng, liên kết vệtinh ở nước ngoài chỉ chiếm 1% của lưu lượng truy cập Quốc tế, trong khi phầncòn lại được thực hiện bởi cáp ngầm dưới biển. Trong khi liên kết vệ tinh chỉcung cấp tốc độ vài megabit mỗi giây cùng độ trễ cao, thì tổng hiệu năng của cáctuyến cáp biển có thể lên đến vài terabit mỗi giây cùng với độ tin cậy cao, độtrễ thấp.

Những tuyến cáp biển trị giá hàng trăm triệu USD không chỉ được các công tyxây dựng và vận hành chúng quan tâm vì lợi nhuận, mà còn được Chính phủ các Quốcgia xem như một trong những tài sản quốc gia cần được bảo vệ. Ví dụ như Chínhphủ Úc xem hệ thống cáp biển của nước mình có tầm quan trọng và ảnh hưởng rấtlớn với nền kinh tế quốc gia, do đó Chính phủ đã tạo ra những vùng bảo vệ đặcbiệt để hạn chế cac sự cố có thể gây đứt cáp.

Các sự cố, rủi ro và sửa chữa cáp biển

Cáp biển có thể gặp sự cố, bị đứt bởi tàu đánh cá, neo của tàu vướng phải, cóthể do động đất hoặc thậm chí bị cá mập cắn đứt. Dựa trên khảo sát tại vùng biểnĐại Tây Dương và Caribe, người ta thấy rằng ít hơn 9% nguyên nhân là do tựnhiên. Nguyên nhân chủ yếu là do lưới hoặc neo của các tàu đánh cá bị vướng vàođường dây cáp, để gỡ ra các ngư dân có thể đã lặn xuống và cắt đường dâycáp.

Trong thời kì chiến tranh, cắt cáp biển cũng được xem như một cách phá hoạiquốc gia đối địch, hoặc dùng với mục đích để đẩy lượng thông tin dồn về tuyếncáp đang được giám sát để thu thập được thông tin của kẻ địch. Việc giám sát cáctuyền cáp dưới đáy biển là công việc hết sức khó khan. Trong chiến tranh lạnh,Hải quân Mỹ và NSA đã thành công trong việc đặt các thiết bị theo dõi trên cáctuyến cáp thông tin liên lạc của Liên Xô.

Trung tâm ở đất liền có thể xác định tương đối vị trí cáp bị đứt bằng cách đođiện. Một tín hiệu quang phổ Spread được phát đi, sau đó họ quan sát tín hiệuphản hồi của nó. Bằng các thuật toán và đo thời gian, họ có thể tính toàn khoảngcách và xác định được vị trí gặp sự cố.

Sau khi đã xác định được vị trí, một tàu sửa chữa cáp sẽ được gửi đi. Khi đếnđược vị trí đường dây cáp gặp sự cố, các thợ lặn sẽ có nhiệm vụ xác định chínhxác đoạn cáp bị đứt. Sau đó một cánh tay cần cẩu sẽ được thả xuống đáy biển đểđưa dây cáp lên boong tàu và tiến hành nối lại. Ở những vùng nước nông, người tacó thể sử dụng một tàu ngầm mini để tiến hành việc sửa chữa.
Chuyện đứt cápquang biển ở Việt Nam

Chiều tối ngày 20/12, một sự cố đã xảy ra khiến tuyến cáp quang AAG (AsiaAmerica Gate Way) phân đoạn Vũng Tàu - Hồng Kông bị đứt, khiến cho 60% lưu lượngInternet của các nhà cung cấp dịch vụ Việt Nam bị ảnh hưởng.

Theo thông tin được đơn vị điều hành tuyến cáp quang biển quốc tế AAG công bốthì sự cố xảy ra vào hồi 18 giờ ngày 20/12 (theo giờ Việt Nam). Vị trí xảy ra sựcố cách bờ Vũng Tàu khoảng 278 km. Sự cố này khiến tốc độ truy cập Internet củacác nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tại Việt Nam đang khai thác trên tuyến cápnày đều bị ảnh hưởng.

AAG là một trong những hệ thống cáp ngầm xuyên đại dương lớn nhất thế giới,với độ dài hơn 20.000 km, kết nối Đông Nam Á với nước Mỹ, thông qua Thái BìnhDương, được đưa vào sử dụng từ tháng 11/2009. Kể từ khi đưa vào sử dụng cho đếnnay, tuyến cáp này đã không ít lần gặp sự cố, hầu hết xảy ra sụ cố trong phânđoạn nối liền giữa Hồng Kông và Singapore.

Dường như đứt cáp đã trở thành một sự kiện thường niên, tạo nên sự khác biệtcủa Internet Việt Nam. Search thông tin đứt cáp quang biển các năm 2012, 2011,2010, 2009 hay đến tận năm 2004 đều có hai chữ “Việt Nam” gắn liền. Những sự cốxảy ra liên tiếp hàng năm khiến người ta đặt dấu chấm hỏi cho chất lượng củatuyến cáp quang biển này, cùng những nguyên nhân chưa bao giờ được làm rõ.

Quay ngược thời gian lại năm 2007, khi người ta phát hiện ra việc ngư dânViệt Nam “khai thác” tuyến cáp quang biển TVH, hay nói cách khác là cắt cáp rồimang đi bán phế liệu. Gần 100 km cáp quang TVH đã bị “khai thác” triệt để. Mặcdù có nhiều nguồn tin cho rằng các thương lái của Trung Quốc thu mua cáp quangphế liệu với giá rất cao khiến các ngư dân nổi lòng tham mà lặn xuống biển cắttrộm cáp quang.

Tuy nhiên sự thật câu chuyện năm đó là do cái công văn của UBND tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu cho phép bộ đội biên phòng tỉnh "phối kết hợp" với tư nhân thu gom"cáp phế liệu" - tức đường cáp quang được kéo trước 1975 trên biển - tại các tọađộ "đã xác định trước". Nếu chỉ như thế thì đã không có chuyện gì xảy ra. Nhưngvì dân mình đâu có khả năng phân biệt tọa độ nào "đã được xác định trước" và tọađộ nào "chưa được xác định", càng không có khả năng phân biệt tuyến cáp nào là"cáp trước 1975" còn tuyến cáp nào đang hoạt động (tuyến TVH) một khi chúng đềuchìm dưới biển. Vả chăng, khi người này khai thác được thì người khác "thấyngười ta ăn khoai cũng vác mai đi đào", họ có biết đâu, hoặc có biết cũng mặckệ, là có thể "khai thác" tuyến cáp nào đã bỏ, và không được phép "khai thác"tuyến cáp nào đang hoạt động, đang là "mạch máu thông tin của quốc gia".

Rồi sau đó lại đến câu chuyện thuyền đánh cá của ngư dân vướng vào cáp quangdưới biển và vô tình làm đứt. Trong khi đó cấu tạo của tuyến cáp quang dưới biểnđã được các nhà khoa học tính toán kĩ lưỡng để có thể chống chịu sức ép cũng nhưcác lực tác động từ bên ngoài. Thật khó hiểu khi một tuyến cáp quang trị giá tới500 triệu USD và mới được triển khai từ năm 2009 lại liên tiếp gặp sự cố trongthời gian qua.