PC, APC và UPC là gì? Sự khác biệt giữa chúng như thế nào?

Dây cáp quang vá, bím tóc và bộ điều hợp là các thuật ngữ có vai trò tham gia vào các đầu nối cáp quang. Nhắc tới đầu nối cáp, chúng ta thường sử dụng các thuật ngữ LC / APC, SC / UPC. Vậy PC, APC và UPC là gì? sự khác biệt giữa chúng như thế nào? Cùng BKNS tìm hiểu bằng bài viết dưới đây nhé!

Kết nối sợi với các loại đánh bóng khác nhau sẽ gây ra những phản xạ ngược khác nhau. Với sự phát triển của công nghệ, đánh bóng có sẵn được phân chia làm bốn loại: bề mặt phẳng, Liên hệ vật lý (PC), Liên hệ vật lý cực (UPC) và Liên hệ vật lý góc cạnh (APC).

Định nghĩa chi tiết các chuẩn đầu nối quang PC, UPC và APC

Chuẩn PC (Physical Contact) là gì?

• Đặc điểm vật lý: Ở thế hệ kết nối quang đầu tiên, mặt cắt thường được làm phẳng hoàn toàn, dẫn đến việc luôn tồn tại một khe hở không khí siêu nhỏ giữa hai sợi quang, gây dội ngược ánh sáng rất lớn. Để khắc phục, chuẩn PC (Physical Contact) ra đời với mặt tiếp xúc được mài hơi cong nhẹ thành hình nón. Thiết kế này giúp loại bỏ lớp không khí ở giữa, ép hai lõi sợi quang chạm sát vào nhau.
• Thông số kỹ thuật: Mức suy hao phản xạ (Return Loss) của chuẩn PC rơi vào khoảng -40dB.
• Tình trạng hiện tại: Dù từng là tiêu chuẩn của quá khứ, chuẩn PC hiện nay đã lỗi thời và gần như không còn được sản xuất hay ứng dụng trong các hệ thống mạng viễn thông hiện đại do không đáp ứng được yêu cầu về băng thông tốc độ cao.

Chuẩn UPC (Ultra Physical Contact) là gì?

• Đặc điểm vật lý: Kế thừa từ PC, chuẩn UPC (Ultra Physical Contact) là phiên bản nâng cấp với bề mặt tiếp xúc được mài thành hình vòm cong hoàn hảo hơn. Quá trình gia công và đánh bóng (polishing) được thực hiện cực kỳ tỉ mỉ, giúp giảm thiểu tối đa các vi xước trên bề mặt lõi quang.
• Thông số kỹ thuật: Nhờ mặt cắt được tối ưu, suy hao phản xạ của chuẩn UPC đạt mức tối thiểu -50dB, mang lại chất lượng truyền dẫn đáng tin cậy.
• Đặc điểm nhận diện: Trong thực tế, bạn có thể dễ dàng nhận ra đầu nối chuẩn UPC thông qua lớp vỏ nhựa (hoặc chuôi gài) có màu Xanh dương (Blue).

Chuẩn APC (Angled Physical Contact) là gì?

• Đặc điểm vật lý: Khác biệt hoàn toàn so với hai chuẩn trên, mặt cắt của chuẩn APC (Angled Physical Contact) không được mài thẳng mà được vát chéo một góc chính xác 8 độ. Sáng kiến vát góc này là một bước đột phá: khi ánh sáng truyền qua điểm tiếp xúc và bị phản xạ lại, góc nghiêng 8 độ sẽ “bẻ lái” hướng đi của ánh sáng rác, hắt chúng ra ngoài lớp vỏ bọc cáp thay vì để chúng dội ngược thẳng về lõi sợi quang và gây nhiễu nguồn phát.
• Thông số kỹ thuật: Chống phản xạ cực kỳ xuất sắc với mức suy hao phản xạ cực thấp, luôn đạt từ -60dB trở lên.
• Đặc điểm nhận diện: Các đầu nối và cổng quang chuẩn APC luôn được quy ước sản xuất với lớp vỏ nhựa có màu Xanh lá cây (Green).

Giới thiệu chi tiết từng các đầu kết nối 

Kết nối sợi phẳng

Vấn đề chính với kết nối sợi quang là khi hai người trong số họ được giao phối, nó tự nhiên để lại một khoảng cách không khí nhỏ giữa hai ferrules; điều này một phần là do mặt kết nối tương đối lớn của đầu nối cho phép nhiều khuyết điểm nhỏ nhưng đáng kể để thu thập trên bề mặt. Đây không phải là sử dụng nhiều cho cáp sợi đơn mode với kích thước lõi chỉ 8-9 um, do đó sự phát triển cần thiết cho kết nối vật lý (PC).

Kết nối liên hệ vật lý

PC tương tự như đầu nối Flat Fiber nhưng được đánh bóng bằng thiết kế hình cầu (hình nón) nhỏ để giảm kích thước tổng thể của mặt đầu. Điều này giúp giảm vấn đề khoảng cách không khí phải đối mặt với các đầu nối Flat Fiber thông thường, dẫn đến mất quang trở lại thấp hơn (ORL), với ít ánh sáng được gửi trở lại nguồn điện.

Kết nối vật lý cực liên hệ

Xây dựng trên các thuộc tính mặt lồi của PC, nhưng sử dụng một phương pháp đánh bóng mở rộng tạo ra một kết thúc bề mặt sợi thậm chí còn tốt hơn: mang lại cho chúng ta kết nối Ultra Physical Contact (UPC). Điều này dẫn đến phản xạ ngược (ORL) thấp hơn so với đầu nối PC chuẩn, cho phép tín hiệu đáng tin cậy hơn trong các hệ thống truyền hình kỹ thuật số, điện thoại và dữ liệu, nơi UPC ngày nay thống trị thị trường.

Hầu hết các kỹ sư và trình cài đặt tin rằng bất kỳ hiệu suất kém nào do kết nối UPC không phải do thiết kế, mà là do kỹ thuật cắt và đánh bóng kém. Các đầu nối UPC không bị mất chèn thấp, nhưng sự phản xạ ngược (ORL) sẽ phụ thuộc vào chất lượng của bề mặt xơ và, sau các lần lặp lại / unmatings lặp lại, nó sẽ bắt đầu xấu đi.

Đầu nối tiếp xúc vật lý góc cạnh

Vì vậy, những gì ngành công nghiệp cần thiết là một kết nối với sự phản chiếu thấp, có thể duy trì lặp đi lặp lại matings / unmatings mà không có ORL suy thoái. Bước tới đầu nối Tiếp điểm Vật lý Liên lạc (APC).

Mặc dù các đầu nối PC và UPC có nhiều ứng dụng, nhưng một số trường hợp yêu cầu phải trả lỗ trong vùng một triệu (60dB). Chỉ các đầu nối APC mới có thể đạt được hiệu suất như vậy một cách nhất quán. Điều này là do thêm một góc 8 ° nhỏ vào mặt cuối cho phép kết nối chặt chẽ hơn và bán kính mặt cuối nhỏ hơn. Kết hợp với điều đó, bất kỳ ánh sáng nào được chuyển hướng về phía nguồn thực sự được phản ánh trong lớp phủ sợi quang, một lần nữa nhờ vào mặt cuối góc 8 °.

Đúng là góc nhỏ này trên mỗi đầu nối mang lại các vấn đề xoay vòng mà các đầu nối Phẳng, PC và UPC không có. Nó cũng là trường hợp mà ba kết nối nói trên là tất cả inter-mateable, trong khi APC là không. Vì vậy, tại sao sau đó là kết nối APC rất quan trọng trong sợi quang?

Sử dụng kết nối APC

Các ví dụ phản hồi tốt nhất từ blog trước của tôi đến từ những người có kinh nghiệm với các ứng dụng FTTX và Radio Frequency (RF). Sự tiến bộ trong công nghệ cáp quang tương tự đã thúc đẩy nhu cầu thay thế cáp đồng trục truyền thống hơn (đồng). Không giống như tín hiệu số (ON hoặc OFF), thiết bị tương tự được sử dụng trong các ứng dụng như DAS, FTTH và CCTV rất nhạy cảm với những thay đổi tín hiệu, và do đó yêu cầu phản xạ tối thiểu (ORL).

APC ferrules cung cấp trở lại thiệt hại của -65dB. So với một ferrule UPC thường không lớn hơn -55dB. Điều này có thể không giống như một sự khác biệt lớn, nhưng bạn phải nhớ rằng thang đo decibel không phải là tuyến tính. Để đặt điều đó vào bối cảnh một sự mất mát -20dB tương đương với 1% ánh sáng được phản xạ trở lại, -50dB dẫn đến phản xạ danh nghĩa 0,001%, và -60dB (điển hình của một ferrule APC) tương đương với 0,0001% được phản ánh lại. Điều này có nghĩa rằng trong khi một kết nối được đánh bóng UPC sẽ không quan trọng đối với nhiều ứng dụng sợi quang, thì chỉ một APC mới đáp ứng được các yêu cầu của các dịch vụ phức tạp và đa chơi.

Sự lựa chọn thậm chí còn quan trọng hơn khi các cổng kết nối trong mạng phân phối có thể không được sử dụng, như thường là trường hợp trong các kiến trúc mạng FTTx PON . Ở đây, bộ tách quang được sử dụng để kết nối nhiều thiết bị mạng quang (ONUs) hoặc thiết bị đầu cuối mạng quang (ONT). Đây không phải là vấn đề với các kết nối APC chưa được dò tìm nơi tín hiệu được phản xạ vào lớp phủ xơ, dẫn đến tổn thất phản xạ điển hình từ -65dB trở xuống. Tuy nhiên, tín hiệu từ một đầu nối UPC chưa được phát hiện sẽ được gửi thẳng về phía nguồn sáng, dẫn đến tổn thất cao (hơn 14dB) một cách ồ ạt, làm cản trở hiệu năng của mô-đun bộ tách.

Sự khác nhau giữa UPC và APC

Hiện nay, với các kết nối UPC và APC chiếm lĩnh thị trường, hai loại này là các đầu nối phổ biến nhất được sử dụng trong ngành công nghiệp cáp quang. Trong phần này, chúng tôi sẽ chủ yếu giải thích sự khác biệt giữa chúng. Bên cạnh sự khác biệt rõ ràng hơn rằng các đầu nối UPC có màu xanh dương trong khi các đầu nối APC có màu xanh lá cây, sự khác biệt chính thực sự nằm ở bề mặt sợi.

Đầu nối APC có bề mặt sợi được đánh bóng ở góc 8 độ, trong khi các đầu nối UPC được đánh bóng không có góc. Tuy nhiên, các đầu nối UPC không chính xác bằng phẳng, chúng có độ cong nhỏ để căn chỉnh lõi tốt hơn. Với các đầu nối UPC, mọi ánh sáng phản chiếu được phản xạ thẳng về phía nguồn ánh sáng. Tuy nhiên, đầu cuối góc cạnh của đầu nối APC làm cho ánh sáng phản xạ phản xạ ở một góc vào tấm ốp so với thẳng về phía nguồn. Điều này gây ra một số khác biệt về tổn thất trở lại, đó là một phép đo ánh sáng phản xạ được biểu diễn dưới dạng giá trị dB âm (giá trị càng cao thì càng tốt). Tiêu chuẩn công nghiệp đề nghị rằng UPC kết nối trở lại mất nên được-50dB hoặc cao hơn, trong khi kết nối APC trở lại mất nên được-60dB hoặc cao hơn.

Nên chọn chuẩn UPC hay APC?

Việc lựa chọn giữa UPC và APC phụ thuộc hoàn toàn vào đặc thù của hệ thống mạng mà bạn đang triển khai.

• Hệ thống nào nên dùng chuẩn UPC? Với chi phí sản xuất thấp hơn và khả năng truyền dẫn tốt, UPC là sự lựa chọn tiêu chuẩn cho các hệ thống viễn thông thông thường. Bạn sẽ bắt gặp đầu nối UPC (màu Xanh dương) dày đặc trong các hệ thống Mạng nội bộ (LAN), trung tâm dữ liệu (Data Center), hay các tổng đài viễn thông – nơi tín hiệu truyền tải chủ yếu là dữ liệu kỹ thuật số (Data) và không đòi hỏi quá khắt khe về độ dội ngược của ánh sáng.
• Hệ thống nào bắt buộc phải dùng chuẩn APC? Chuẩn APC (màu Xanh lá) sinh ra để giải quyết bài toán nhiễu tín hiệu. Do đó, chúng là “luật bất thành văn” trong các hệ thống truyền dẫn nhạy cảm với ánh sáng phản xạ, tiêu biểu như:
  • Mạng cáp quang thụ động (PON, GPON, FTTx) mà các nhà mạng kéo internet vào tận nhà bạn.
  • Hệ thống truyền hình cáp (CATV) truyền dẫn tín hiệu Video/RF analog. Chỉ một chút ánh sáng dội ngược cũng đủ làm mờ, nhiễu hoặc mất hình ảnh trên tivi.
  • Các hệ thống quang học có sử dụng bộ khuếch đại quang (EDFA) hoặc truyền dẫn bước sóng ghép kênh (WDM/DWDM).

Có thể cắm chéo đầu UPC vào cổng APC không?

Câu trả lời ngắn gọn và dứt khoát là: TUYỆT ĐỐI KHÔNG.

Đây là một trong những lỗi nghiêm trọng nhất mà các kỹ thuật viên non kinh nghiệm thường mắc phải. Về mặt hậu quả vật lý, khi bạn cố gắng ép một đầu cắm có mặt vòm cong (UPC) vào một cổng có thiết kế vát góc 8 độ (APC) hoặc ngược lại, hai bề mặt vật liệu gốm sẽ va chạm lệch pha với một lực ép rất lớn từ lò xo của đầu nối.

Hành động này sẽ ngay lập tức làm nứt, trầy xước sâu hoặc thậm chí vỡ vụn lõi gốm Ferrule của cả hai bên. Nó không chỉ làm suy hao tín hiệu đến mức không thể sử dụng, mà còn gây hỏng vĩnh viễn dây nhảy quang và phá hủy luôn cổng quang trên các thiết bị đắt tiền (như module SFP, bộ chia quang Splitter hoặc cổng OLT/ONU).

→ Hãy luôn tuân thủ nguyên tắc đồng bộ màu sắc khi thi công: Xanh lá cắm với Xanh lá, Xanh dương cắm với Xanh dương.

Chọn trình kết nối liên hệ vật lý phù hợp

Nhìn vào công nghệ hiện tại, rõ ràng là tất cả các tùy chọn kết nối đầu cuối được đề cập trong bài đăng trên blog này đều có chỗ trên thị trường. Thật vậy, nếu chúng ta có một sidestep trên để nhựa quang sợi (POF) ứng dụng, điều này có thể được chấm dứt với một con dao thủ công sắc nét và hiệu suất vẫn được coi là đủ tốt để sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô cao cấp. Khi đặc điểm kỹ thuật của bạn cũng cần phải xem xét chi phí và sự đơn giản, không chỉ hiệu suất quang học, thật khó để tuyên bố rằng một kết nối nhịp đập những người khác. Vì vậy, cho dù bạn chọn UPC hay APC sẽ phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của bạn. Với những ứng dụng kêu gọi tín hiệu quang học có độ chính xác cao, APC phải là sự cân nhắc đầu tiên, nhưng các hệ thống kỹ thuật số ít nhạy cảm hơn sẽ hoạt động tốt bằng UPC.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Suy hao phản xạ (Return Loss) và Suy hao chèn (Insertion Loss) khác nhau thế nào trong ngữ cảnh này?

• Suy hao chèn (Insertion Loss – IL): Là lượng tín hiệu bị mất đi trên đường đi tới đích khi đi qua đầu nối. Mức suy hao này càng gần 0 càng tốt.
• Suy hao phản xạ (Return Loss – RL): Là lượng ánh sáng bị dội ngược lại nguồn phát do mặt tiếp xúc không hoàn hảo. Mức dội ngược này càng ít càng tốt (ví dụ -60dB tốt hơn -50dB). Chuẩn UPC và APC chủ yếu sinh ra để giải quyết bài toán Return Loss này.

Đầu nối LC, SC, FC có dùng chung các chuẩn UPC và APC được không? Có, hoàn toàn được. Cần phân biệt rõ: LC, SC, FC, hay ST là chuẩn về kiểu dáng đầu cắm (hình vuông nhỏ, vuông lớn, đầu tròn vặn ren…). Trong khi đó, UPC và APC là chuẩn về bề mặt mài của lõi quang (End-face) bên trong. Do đó, bạn hoàn toàn có thể mua được các loại dây nhảy quang như SC/UPC, SC/APC, LC/UPC hoặc LC/APC tùy theo nhu cầu thiết bị.