Tìm hiểu cáp quang và câu chuyện đứt cáp biển tại Việt Nam

Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu. Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa. Không giống 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 xa hơn.

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 gẫy gập của sợi cáp quang.

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 trở lại vào lõi.

Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt.

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 được gọi là jacket.

  

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

Bảo vệ sợi cáp quang là lớp vỏ ngoài gồm nhiều lớp khác nhau tùy theo cấu tạo, tính chất của mỗi loại cáp. Nhưng có ba lớp bảo vệ chính là lớp chịu lực kéo (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, tùy theo yêu cầu sử dụng sẽ có thêm các lớp jacket khác nhau. Jacket có khả năng chịu va đập, nhiệt và chịu mài mòn, bảo vệ phần bên trong tránh ẩm ướt và các ảnh 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 quang bên 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 (như cáp 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 quang TAT-8, được xây dựng và đi vào hoạt động năm 1988. Do có đường đi rất dài, nên đường dây cáp quang dưới biển được trang bị các bộ lặp tín hiệu đặc biệt, giúp tín hiệu được xuyên suốt. Mỗi một bộ lặp này được trang bị trên các sợi quang học, có một bộ khuếch đại quang học thể rắn, đo lường tín hiệu và điều chỉnh lỗi.

  

  

Tính đến năm 2012, các nhà khai thác đã lặp đặt thành công những tuyến cáp quang dưới biển dài tới 6.000km với vận tốc truyền dữ liệu lên tới 100Gb/s.

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

Những tuyến cáp biển trị giá hàng trăm triệu USD không chỉ được các công ty xây dựng và vận hành chúng quan tâm vì lợi nhuận, mà còn được Chính phủ các Quốc gia xem như một trong những tài sản quốc gia cần được bảo vệ. Ví dụ như Chính phủ Úc xem hệ thống cáp biển của nước mình có tầm quan trọng và ảnh hưởng rất lớn với nền kinh tế quốc gia, do đó Chính phủ đã tạo ra những vùng bảo vệ đặc biệt 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, có thể do động đất hoặc thậm chí bị cá mập cắn đứt. Dựa trên khảo sát tại vùng biển Đại Tây Dương và Caribe, người ta thấy rằng ít hơn 9% nguyên nhân là do tự nhiên. Nguyên nhân chủ yếu là do lưới hoặc neo của các tàu đánh cá bị vướng vào đường dây cáp, để gỡ ra các ngư dân có thể đã lặn xuống và cắt đường dây cáp.

Trong thời kỳ chiến tranh, cắt cáp biển cũng được xem như một cách phá hoại quốc gia đối địch, hoặc dùng với mục đích để đẩy lượng thông tin dồn về tuyến cáp đang được giám sát để thu thập được thông tin của kẻ địch. Việc giám sát các tuyền 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 các tuyến 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 đo điện. Một tín hiệu quang phổ Spread được phát đi, sau đó họ quan sát tín hiệu phản hồi của nó. Bằng các thuật toán và đo thời gian, họ có thể tính toàn khoảng cách 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 đến được vị trí đường dây cáp gặp sự cố, các thợ lặn sẽ có nhiệm vụ xác định chính xác đoạn cáp bị đứt. Sau đó một cánh tay cần cẩu sẽ được thả xuống đáy biển để đưa dây cáp lên boong tàu và tiến hành nối lại. Ở những vùng nước nông, người ta có thể sử dụng một tàu ngầm mini để tiến hành việc sửa chữa.

Chuyện đứt cáp quang biển ở Việt Nam

Chiều tối ngày 20/12, một sự cố đã xảy ra khiến tuyến cáp quang AAG (Asia America Gate Way) phân đoạn Vũng Tàu - Hồng Kông bị đứt, khiến cho 60% lưu lượng Internet 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 bố thì sự cố xảy ra vào hồi 18 giờ ngày 20/12 (theo giờ Việt Nam). Vị trí xảy ra sự cố cách bờ Vũng Tàu khoảng 278km. Sự cố này khiến tốc độ truy cập Internet của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tại Việt Nam đang khai thác trên tuyến cáp này đều bị ảnh hưởng.

  

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

Dường như đứt cáp đã trở thành một sự kiện thường niên, tạo nên sự khác biệt của 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 cố xảy ra liên tiếp hàng năm khiến người ta đặt dấu chấm hỏi cho chất lượng của tuyến 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 dân Việt Nam “khai thác” tuyến cáp quang biển TVH, hay nói cách khác là cắt cáp rồi mang đi bán phế liệu. Gần 100km cáp quang TVH đã bị “khai thác” triệt để. Mặc dù có nhiều nguồn tin cho rằng các thương lái của Trung Quốc thu mua cáp quang phế liệu với giá rất cao khiến các ngư dân nổi lòng tham mà lặn xuống biển cắt trộm 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 tọa độ "đã xác định trước". Nếu chỉ như thế thì đã không có chuyện gì xảy ra. Nhưng vì dân mình đâu có khả năng phân biệt tọa độ nào "đã được xác định trước" và tọa độ 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 đều chìm dưới biển. Vả chăng, khi người này khai thác được thì người khác "thấy người ta ăn khoai cũng vác mai đi đào", họ có biết đâu, hoặc có biết cũng mặc kệ, 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 quang dưới biển và vô tình làm đứt. Trong khi đó cấu tạo của tuyến cáp quang dưới biển đã được các nhà khoa học tính toán kĩ lưỡng để có thể chống chịu sức ép cũng như các lực tác động từ bên ngoài. Thật khó hiểu khi một tuyến cáp quang trị giá tới 500 triệu USD và mới được triển khai từ năm 2009 lại liên tiếp gặp sự cố trong thời gian qua.

(Theo GenK)