Nhân loại chỉ mới sử dụng cáp quang xuyên đại dương từ năm 1988. Từ đây, đã mở ra thời kỳ mới trong viễn thông với hàng loạt ứng dụng, trong đó có Internet. Ở Việt Nam, cả hệ thống viễn thông từ loại vật liệu mới, hiện đại và đắt giá này suýt nữa đã biến thành đồng nát.
Từ những năm 50 của thế kỷ XX, người ta đã dùng cáp kim loại xuyên đại dương để chuyển tải những cuộc đàm thoại từ nước này sang nước khác. Ở Việt Nam, trước 75, để phục vụ mục đích chiến tranh, Mỹ cũng đã đặt một đường cáp ngầm để liên lạc giữa Washington và Sài Gòn vào đầu những năm 1970.
Cáp quang - cuộc cách mạng trong viễn thông
Người viết bài này còn nhớ, vào năm 1975, khi có mặt ở Cam Ranh vào thời điểm ấy, một đồng chí bộ đội dẫn đường đưa đến một toà nhà kiên cố với biển đề “Đầu cáp ngầm đại dương”. Đồng chí bộ đội kể: “Khi giải phóng Cam Ranh, một đồng chí chỉ huy của ta lia trọn hai băng đạn vào hệ thống máy móc. Viên thiếu uý chế độ cũ phụ trách kỹ thuật đi cùng buồn rầu nói: "Băng đạn vừa rồi của quý anh trị giá cả triệu đôla đó !”.
Phải chăng những kẻ hám lợi đã đánh hơi thấy món lợi từ số cáp đồng không dùng đến nữa, bỏ lại dưới đáy biển để bắt đầu lao vào khai thác để rồi "ăn" luôn vào hệ thống cáp quang xuyên đại dương vốn dùng thay thế cáp ngầm bằng kim loại?
Từ sợi quang đến cáp quang: Vật liệu lý tưởng cho truyền thông
Cấu trúc của cáp quang: Trong cùng là “lõi” (core), tức những bó sợi quang làm nhiệm vụ truyền dẫn dữ liệu. Tiếp đó là lớp phủ (cladding), thường là polyme flo hoá để tăng độ phản chiếu, ngăn chặn sự thất thoát và suy giảm thông tin. Bên ngoài là lớp bảo vệ (coating) thường bằng nhựa cứng, chống ăn mòn ở môi trường ẩm ướt như đáy biển. (Ảnh: Globalimpexonline)
Sợi quang (optical fiber) đầu tiên bằng thuỷ tinh được một giáo sư người Anh là Narinder S. Kapary chế tạo vào năm 1955, dựa trên công trình của một nhà vật lý Ireland là John Tydall (1820-1893), người đã chứng minh một số đặc điểm của việc vận chuyển ánh sáng bằng sự phản chiếu nội bộ (liên tục nhiều lần vào thành sợi).
Lúc đầu, sợi quang học chỉ được sử dụng vào mục đích trang trí, bảng tín hiệu hoặc bảng quảng cáo hoặc dùng trong một số dụng cụ y tế như dẫn sáng vào vị trí cần sửa răng hoặc trong máy soi dạ dày (gastroscope), ống soi phế quản (bronchoscope), đèn nội soi (medical endoscope) trong khám, chẩn đoán bệnh và phẫu thuật y tế. Sợi quang cũng dùng trong “nội soi công nghiệp” (industrial endoscope) để theo dõi hoạt động của những nơi không thể tiếp cận trực tiếp, như kiểm tra bên trong động cơ máy bay phản lực chẳng hạn.
Song ứng dụng chủ yếu của sợi quang chính là trong ngành viễn thông và công nghệ thông tin: làm dây dẫn truyền dữ liệu, âm thanh, hình ảnh v.v... Để tăng độ phản chiếu ánh sáng, lớp vỏ ngoài của sợi thường được tráng một loại chất phủ nào đó. Tuy nhiên, sợi truyền dẫn ở những khoảng cách lớn bao giờ cũng là sợi thuỷ tinh vì tiêu hao quang là thấp nhất.
Dùng trong ngành bưu điện và viễn thông, sợi quang thay sự truyền dẫn bằng xung điện tử trong kim loại như trước đây bằng xung ánh sáng, tỏ ra có nhiều ưu thế vượt trội so với sợi kim loại truyền thống là đồng.
Sợi quang mềm dẻo và dễ uốn, dễ tập hợp thành bó. Ánh sáng truyền qua sợi quang không bị suy giảm nên bảo đảm được chất lượng thông tin, dữ liệu. Thêm vào đó, ánh sáng được điều biến ở tốc độ cao 40 Gb/s, mỗi sợi trong bó (cáp) mang những kênh độc lập. Một dây cáp bằng sợi quang có thể “chuyên chở” các dữ liệu với tốc độ 14.444 Tb/s.
Khác hẳn cáp kim loại, sợi quang được “miễn dịch” với sự giao thoa điện nên tránh được hiện tượng nhiễu mà trước đây phải xử lý phức tạp. Không dẫn điện, sợi quang hoạt động an toàn trong môi trường cháy nổ. Sợi quang có thể kéo từ khối nóng chảy có kích thước nhỏ hơn sợi đồng. Tỷ trọng của vật liệu lại nhỏ, nên bó sợi gọn nhẹ hơn. Khi hoạt động, không cần những máy phát cao áp nên năng lượng tiêu thụ ít. Sợi quang thích hợp một cách lý tưởng với những thông tin số hoá. Một sợi kích thước chỉ bằng một sợi tóc có thể truyền được một nghìn tỷ bit trong một giây. Và cuối cùng, về tính kinh tế, do những nguyên nhân trên, sợi quang luôn luôn rẻ hơn, chi phí xây dựng thấp hơn sợi truyền thông tin truyền thống.
Cáp quang lên tem. (Ảnh: Bussiness Week)
Chình vì thế, người ta coi phát minh ra sợi quang là một phát minh lớn, có ảnh hưởng cực kỳ quan trọng, có thể nói mang tính cách mạng trong ngành viễn thông.
Với các tính chất tuyệt vời như vậy, ứng dụng chủ yếu của sợi quang là cáp quang. Cáp quang có nhiều loại từ các vật liệu sợi khác nhau và kết cấu của cáp khác nhau. Nói chung, cáp gồm những phần bao bọc lên nhau. Trong cùng là “lõi” (core) - những bó sợi quang làm nhiệm vụ truyền dẫn dữ liệu, tiếp đó là lớp phủ (cladding, thường là polyme flo hoá) để tăng độ phản chiếu, ngăn chặn sự thất thoát và suy giảm thông tin. Tiếp đó là lớp bảo vệ (coating) thường bằng nhựa cứng, đặc biệt quan trọng đối với môi trường ăn mòn, ẩm ướt như đáy biển. Cuối cùng là lớp vỏ (jacket) bằng chất dẻo hoặc cao su lưu hoá. Đối với loại cáp lớn, nhiều khi phần lõi chiếm tới 96%.
Cáp quang biển: Không có nó, không có internet
Lắp cáp dưới đáy biển (Ảnh: personal.psu.edu)
Cáp quang dần dần thay thế cáp điện đồng trục giữa các Trung tâm điện thoại. Từ việc sử dụng trên đất liền, cáp quang “vươn ra” biển, nối liền các châu lục qua đại dương.
Về mặt kỹ thuật, cáp quang chỉ là đường nối trung gian. Ở đầu phát, người ta biến xung điện thành xung quang. Ở đầu tiếp nhận, các xung quang lại được “dịch” ra thành xung điện để đến với người sử dụng trên những thiết bị điện tử hiện có.
Quá trình đặt cáp dưới biển là một quá trình khá công phu bao gồm các khâu thăm dò đáy biển (độ sâu, địa hình…), lập bản đồ toạ độ đường cáp sẽ đi qua (tránh những nơi lưu lượng tàu đi lại lớn hoặc khu vực đánh cá, rà quét thường xuyên đáy biển…), tiếp đó là các khâu kỹ thuật đặt cáp, chôn cáp. Tất cả các khâu này đều được các công nhân kỹ thuật chuyên nghiệp và máy móc chuyên dụng (kể cả các robôt chế tạo riêng cho mục đích này) để làm việc dưới biển sâu. Tất nhiên, sau đó phải có một đội ngũ bảo trì, theo dõi sự hoạt động của hệ thống cáp cho an toàn và sửa chữa nếu cần thiết.
Cáp quang đầu tiên vượt Đại Tây Dương là TAT-8 nối Mỹ-Anh-Pháp từ năm 1988. Dài 6.620 km để truyền thông tin kỹ thuật số ở tần suất cao cho điện thoại, truyền hình và tin học. Các đối tác là DGT (Pháp), American Telegraph and Telephone (ATT) và British Telecom International cùng đầu tư kỹ thuật và vốn. Nó cho phép chuyển 37.500 cuộc điện đàm cùng một lúc. Từ tháng 3/1992 đưa vào hoạt động cáp quang TAT-9 giữa Mỹ, Canada và Pháp. Cáp quang này dài 9.550 km, truyền được đồng thời 80.000 cuộc điện đàm, tức là gấp đôi cáp quang TAT-8.
Từ ngày đó, cáp quang trở nên phổ biến và là phương tiện không thể thiếu được trong ngành bưu chính viễn thông. Cáp quang đã làm các nước kết nối với nhau, là đường truyền Internet, fax, các dữ liệu thông tin và cả một số chương trình truyền hình không qua vệ tinh địa tĩnh. Một cuộc điện thoại xuyên quốc gia nếu dùng đường truyền của cáp quang dưới biển nghe rõ hơn hẳn nghe qua sóng điện từ của vệ tinh vì không bị nhiễu bởi tạp âm.
Theo nhận định của các chuyên gia, nếu như hệ thống cáp quang chưa ra đời, rất có thể mạng Internet đang ở trạng thái trì trệ và khó hình dung ra nó sẽ trở thành một mạng toàn cầu, một kho tri thức vô tận mà ai cũng có quyền tiếp cận. Thế giới sẽ không “hội nhập” ở mức độ phổ biến như hiện nay.
Tổn thất bước đầu: Gần 6 triệu USD
Vậy là những tuyến cáp quang ngầm dưới biển của Việt Nam đã bị xâm hại nghiêm trọng.
Cáp bị cắt trộm ở vùng biển thuộc Bà Rịa - Vũng Tàu (Ảnh: Ngọc Nguyện)
1.500 tấn cáp ngầm dưới biển, trải dài 100 km đã trở thành phế liệu để “khai thác” như của Trời cho và lấy lên để… bán đồng nát! Theo các nguồn tin, tuyến cáp quang bị “khai thác” làm phế liệu chủ yếu thuộc tuyến APCN (Asia Pacific Cable Network), đó là tuyến cáp quang lớn đi qua vùng biển Việt Nam chứ không cập bờ Việt Nam, có chiều dài 12.000 km, dung lượng 10 Gb/s và tổng chi phí đầu tư 640 triệu đôla.
Một tuyến nữa của chính Bộ Bưu Chính Viễn thông Việt Nam bị “đào bới”, cắt bỏ và vớt lên bán là tuyến TVH. Nguy cơ Việt Nam bị cô lập về thông tin sẽ xảy ra nếu sự việc không được ngăn chặn kịp thời.
Từ tổn thất, các chuyên gia đã có những đánh giá bước đầu là để phục hồi sẽ tốn kém 5.843.647 đôla Mỹ và 3 tháng sửa chữa. Cái lợi mà những kẻ phá hoại thu được, như chúng ta đã thấy từ những nguyên vật liệu cấu tạo nên cáp quang, thật nhỏ nhoi, vài chục nghìn đồng một kg, thậm chí chỉ 2.000 đồng/kg. Trong khi đó, theo Công ty viễn thông quốc tế (VTI) vào thời điểm xây dựng tuyến cáp quang TVH năm 1994, giá 1 km cáp quang đã là 13.000 USD.
Một điều khó tưởng tượng là có người (nhất định phải ở cơ quan có trách nhiệm về cáp quang) đã bán thông tin về toạ độ của tuyến cáp, chỉ dẫn cho người “khai thác” khỏi mất công tìm kiếm để lấy tiền! Theo báo chí cho biết, một công dân ở Bà Rịa - Vũng Tàu đã đứng đơn xin phép hẳn hoi (!) chính quyền địa phương để khai thác cáp mà người này gọi là "cáp quang thời Mỹ ngụy không sử dụng được". Đồng thời, trong đơn còn chỉ rõ ra khu vực có cáp là ở... tọa độ 06046’N - 108019’E!
Ngày 9/8, công dân này đưa đơn xin phép khai thác cáp thì đến ngày 16/8, tức là chỉ trong vòng có 1 tuần thôi, hai cơ quan là Bộ chỉ huy Bộ đội biên phòng tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu và UBND tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu đã chấp thuận cái rẹt! Và, hậu quả như ta đã biết...
|
Cáp quang truyền dẫn thông tin như thế nào? |
|
Cáp quang là những sợi bằng thuỷ tinh, thường có đường kính 120 µm. Cáp quang được sử dụng để truyền tải những tín hiệu bằng những xung ánh sáng ở khoảng cách trên 50 km mà không cần thiết bị lặp lại. Những tín hiệu này có thể được mã hoá thành những ngôn ngữ giao tiếp hay dữ liệu trên máy tính. Một cáp quang tiêu chuẩn có thể truyền đi hơn 10 triệu thông tin trong một giây bằng tia laser. Cáp quang có thể truyền tải những ký hiệu mà không tốn nhiều năng lượng như cáp đồng và với băng thông cao hơn rất nhiều. Điều đó có nghĩa là cáp quang có thể tải nhiều kênh thông tin vượt qua khoảng cách dài hơn mà không đòi hỏi nhiều thiết bị lặp lại. Tuy nhiên, cáp quang không có khả năng nối kết dễ dàng như cáp đồng và đòi hỏi những huấn luyện nhân sự đặc biệt cùng với những trang thiết bị đo và kết nối chính xác. Thế nhưng, thực tế những vật liệu thô để làm ra cáp quang như cát là rất phong phú và rẻ, giá của một mét cáp quang vẫn rất đắt đỏ hơn cáp đồng trong công nghệ sản xuất và lắp đặt. Nhưng có thể nói rằng, nếu tính toán trong thời gian lâu dài, cáp quang tiện ích hơn cáp đồng vì có thể mang đi nhiều thông tin hơn, trên một khoảng cách xa hơn và không cần nhiều thiết bị lặp lại. Cáp quang có thể sử dụng trong viễn thông, kết nối mạng nội bộ (Local Area Networks (LANs), truyền hình cáp, các cảm biến (sensor) cáp quang. Các sensor này dùng trong môi trường gas, hoá học, áp suất, nhiệt độ… Thông tin trên cáp quang rất khó bị nghe trộm, không bị ảnh hưởng bởi điện từ nhiễu từ các tín hiệu radio, hệ thống đánh lửa trong xe hơi, hệ thống chiếu sáng… Nó còn hoàn toàn an toàn nếu có vụ nổ hay cháy xảy ra.
|
-
Tuấn Hà
