Trên cương vị là một Nhà Quản Trị Hệ Thống Mạng, bạn có thể sẽ gặp câu hỏi Tại sao chúng ta cần phải có Hệ thống mạng 10 Gigabit Ethernet? Câu hỏi nghe có vẻ đơn giản nhưng câu trả lời thì thật là phức tạp. Dễ dàng nhất là chúng ta dùng phương pháp so sánh để trả lời câu hỏi này. Bây giờ tôi xin phép đưa các bạn về những thập kỷ 90 của thế kỷ trước khi mà hệ thống mạng chỉ chạy được tối đa là 10 Mbps.


Để có thể chạy được các ứng dụng một cách trôi chảy, hệ thống cáp backbone hoặc uplink phải có một tốc độ cao hơn hẳn để không phải đối mặt với rắc rối ở điểm "thắt cổ chai" từ các LAN switch tới Enterprise Switch như trên hình minh họa. Vì thế trong thập kỷ 90 hệ thống cáp backbone hoặc uplink sẽ phải chạy ở tốc độ 100 Mbps. Thời gian trôi qua tốc độ mạng được yêu cầu cao hơn khi mà các ứng dụng LAN có tốc độ 100 Mbps ra đời, các đường backbone hoặc uplink khi đó phải có tốc độ ít nhất là 1 Gbps. Ngày nay mạng 1Gbps được ứng dụng rộng rãi trên thị trường bởi vì các yêu cầu của ứng dụng cao hơn công thêm giá thành của hệ thống mạng 1 Gbps network đang giảm. Khi mà các ứng dụng 1 Gbps tăng lên đòi hỏi khả năng của các đường mạng backbone phải đạt tốc độ rất cao để có thể truyền dẫn các dữ liệu một cách nhanh chóng và hoàn hảo. Vào lúc này hệ thống mạng 10 Gigabit Ethernet ra đời nhằm phục vụ cho yêu cầu trên.

XG 10 Gigabit Ethernet Được Ứng Dụng Như Thế Nào ?

Sự phát triển của Hệ Thống Mạng Nội Bộ (Ethernet Network System) bắt đầu từ :
- Ethernet : 10 Mbps
- Fast Ethernet : 100 Mbps
- Gigabit Ethernet : 1000 Mbps hay 1 Gbps
- 10 Gigabit Ethernet : 10GBE hay 10 Gbps.

Từ biểu đồ phát triển trên bạn có thể nhận ra cách phát triển tốc độ mạng trong mọi thời kỳ (Nâng tốc độ lên gấp 10 lần trong mỗi lần thay đổi).

Nếu bạn muốn nâng cấp hệ thống hiện tại lên 10 Gigabit Ethernet, bạn cần quan tâm tới 3 yếu tố chính : (1) Ứng Dụng hay Phần Mềm yêu cầu tốc độ mạng cao hơn. (2) Thiết bị mạng chủ động (Active Device) hay Thiết Bị Mạng LAN Card phải phù hợp với ứng dụng tốc độ mạng cao. (3) Hệ Thống Cáp Mạng phải hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao, có thể chạy ở tầng số cao và phải đảm bảo không bị lỗi trong khi truyền dẫn.

Rất rõ ràng là chúng ta phải nâng cấp các Thiết Bị Mạng Chủ Động (Active Device) và Ứng Dụng cho mạng 10 Gigabit Ethernet với các sản phẩm đã được sản xuất và bày bán rất nhiều trên thị trường. Tuy nhiên vấn đề không hề đơn giản như vậy cho Hệ Thống Cáp Mạng. Nếu Hệ hống Mạng không được thiết kế để hỗ trợ cho những yêu cầu của tương lai (tốc độ cao hơn nữa), nó sẽ gây ra khá nhiều rắc rối khi cần nâng cấp hệ thống.

Đối với Ứng Dụng Cáp Quang, Module Nguồn Phát Sáng (Light Source Module) của các Thiết Bị Chủ Động (Active Device) dành cho Cáp Quang Multimode có thể chia thành 3 loại : LED, VCSEL và Laser.

- LED sẽ truyền ánh sáng bằng cách chiếu sáng tràn lên hết bề mặt của Lõi Cáp Quang và sử dụng ánh sáng đi vào lõi cáp để truyền dữ liệu
- VCSEL sử dụng công nghệ Laser Technology để tập trung tia sáng nhỏ hơn vào khoảng 20-30 µm , nó nhỏ hơn lõi cáp quang.
- Laser sẽ truyền ánh sáng bằng cách sử dụng công nghệ Laser cho phép chiếu một tia sáng đơn sắc với độ tập trung rất cao vào ngay trung tâm của lõi cáp

Ánh sáng lúc này có thể xem là một năng lượng điện từ ( Electromagnetic Energy) và nó có thể được chia làm 2 bước sóng : bước sóng ngắn (short wavelength) 850 nm và bước sóng dài (long wavelength) 1300 nm. Ánh sáng này không thể xác địng bằng mắt người được (Bình thường con người chỉ có thể nhìn thấy các ánh sáng với bước sóng vào khoảng 400-700 nm). Trong một vài trường hợp nguồn sáng với bước sóng ngắn (short wavelength light source) phần lớn được nhận ra là đèn LED với ánh sáng đỏ vì ánh sáng được truyền với bước sóng khoảng 600 nm là bước sóng của ánh sáng màu đỏ.
“Mode” có nghĩa là “Kiểu (Pattern)” của năng lượng điện từ (Electromagnetic Energy) hay ánh sáng được truyền trong sợi cáp thủy tinh. Vậy thì “multimode (đa mode)” có nghĩa là sợi cáp thủy tinh có thể truyền được nhiều tia sáng trong cùng một khoảng thời gian. Mỗi tia sáng sẽ có một điểm tiếp xúc và một góc phản xạ khác nhau. Theo tự nhiên Cáp Quang Multimode sẽ có đường kính lõi (core) lớn hơn đường kính của các tia sáng để cho phép rất nhiều tia sáng có thể truyền trong cùng một khoảng thời gian.

Chúng ta cũng có thể sử dụng Cáp Quang Singlemode với bước sóng dài (Long wavelength) tại 1310/1550 nm cho Hệ Thống Mạng 10 Gigabit Ethernet rất tốt. Tuy nhiên giá của Thiết Bị Mạng Chủ Động Singlemode (Active Device) rất đắt tiền. Nếu người sử dụng chọn dùng Cáp Quang Multimode, khoảng cách sẽ ngắn đi. Để tăng khoảng cách đường truyền ta có thể sử dụng công nghệ WWDM (Wide Wavelength Division Multiplexer) nhưng giá của công nghệ WWDM cũng rất cao.

Nhằm giảm giá các Ứng Dụng 10 Gigabit Ethernet, một nguồn phát sáng và sợi cáp quang Multimode 50/125 µm mới đã được đưa ra giới thiệu. Với công nghệ Laser, nguồn phát sáng mới này được gọi là “VCSEL" (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) đã được phát triển và sử dụng trên cáp sợi quang 50/125 µm Multimode có thể truyền tốc độ 10 Gbps bước sóng ngắn (850 nm) với khoảng cách yêu cầu theo tiêu chuẩn. Chiết Suất của Cáp Quang 50/125 µm Multimode tại trung tâm của lõi cáp đã được hiệu chỉnh băng thông để phù hợp với bước sóng 850 nm thay vì 980 nm trong cáp quang 50/125 µm hiện tại. Vậy nó có thể được sử dụng với nguồn sáng VSCEL hiệu quả hơn. Quy trình hiệu chỉnh chiết suất được gọi là “Laser Optimized” được dùng làm tên của cáp sợi quang 50/125 µm mới. Tuy nhiên tên của loại cáp quang này có thể khác nhau theo từng khu vực. Ví dụ : theo IEEE và tiêu chuẩn TIA/EIA cáp quang này được gọi là “850 nm Laser Optimized 50/125 µm Fiber” nhưng với AMP NETCONNECT thì tên của cáp này là “AMP NETCONNECT XG Fiber”, ..v..vv..

Đây là so sánh băng thông của cáp quang multimode cũ với cáp quang 850 nm Laser Optimized 50/125 µm mới.
Loại Cáp Quang || Băng Thông @ 850 / 1300 nm
Cáp Quang Multimode 62.5/125 µm truyền thống || 160/500 MHz*Km , 200/500 MHz*Km (Extended Grade)
Cáp Quang Multimode 50/125 µm truyền thống || 500/500 MHz*Km
Cáp Quang Laser Grade Multimode 50/125 µm || 2000/500 MHz*Km

Theo bảng trên bạn có thể nhận ra cáp quang 50/125 µm sẽ cung cấp băng thông cao hơn cáp quang 62.5/125 µm tại bước sóng 850 nm. Nhưng ở bước sóng dài (1300 nm), cả hai loại cáp sẽ cung cấp cùng một băng thông. Tuy nhiên Cáp Laser Grade Multimode Fiber hay cáp 850 nm Laser Optimized 50/125 µm Fiber sẽ cung cấp một băng thông cao hơn 2000 MHz*Km trên bước sóng ngắn đây là nhân tố chính làm cho cáp này có thể hỗ trợ ứng dụng 10 Gigabit Ethernet và có thể được sử dụng với công nghệ VCSEL. Băng thông của cáp quang Laser Grade Multimode Fiber cũng được xem như là “Laser Bandwidth”.

Tương tự trong quá khứ khi mà số lượng người dùng Hệ Thống Fast Ethernet System đòi hỏi Tốc Độ đường Backbone Gigabit Ethernet, đối với Ứng Dụng Mạng Gigabit Ethernet cũng sẽ yêu cầu tốc độ truyền trên đường backbone cao 10 Gigabit Ethernet. Ủy ban xây dựng tiêu chuẩn IEEE 802.3ae đã xác định tiêu chuẩn cho 10 Gigabit Ethernet và 10 Gigabit Fiber Channel sử dụng cáp quang Multimode 50/125 µm trong khoảng cách từ 2-300 mét. Khoảng cách tối đa 300 mét được sử dụng cho các đường cáp backbone Intra Building cho hệ thống cáp cấu trúc được chấp nhận rộng rãi ngày nay.

Nguyễn Dương Minh (MDS Datacenter Solutions)