Cáp quang thế hệ mới - bước tiến cho quân sự và hàng không vũ trụ
Theo trang Military Embedded Systems, cáp quang đáp ứng được nhu cầu giao tiếp không gián đoạn, thông tin tình báo thời gian thực trong hoạt động quân sự và hàng không vũ trụ hiện đại.
Ngày nay, hoạt động quân sự ngày càng phụ thuộc vào khả năng trao đổi thông tin liền mạch và an toàn để kết nối nhân sự, hệ thống tự động, trung tâm chỉ huy cùng mạng lưới tình báo theo thời gian thực.
Đáp ứng nhu cầu này đòi hỏi cơ sở hạ tầng công nghệ tiên tiến, và cáp quang thế hệ mới dần được ưa chuộng. Tổ chức nghiên cứu Global Market Insights xác định thị trường cáp quang hàng không vũ trụ và quốc phòng đạt giá trị 6 tỉ USD vào năm 2024, đến năm 2034 sẽ tăng lên 15,8 tỉ USD.
Với nhiều ứng dụng băng thông cao như radar, tác chiến điện tử, hệ thống không người lái, nền tảng không gian... đòi hỏi khả năng truyền lượng dữ liệu khổng lồ ngày càng phức tạp, cáp quang không ngừng phát triển để đáp ứng.
Cáp quang và cáp đồng
Nhiều thập niên qua, các cơ sở quân sự chỉ sử dụng cáp đồng rẻ hơn cáp quang. Cáp đồng nặng hơn mà lại bị hạn chế về băng thông nên khó lòng đáp ứng nhu cầu thời hiện đại. Còn phương thức truyền dữ liệu của cáp quang - chuyển đổi tín hiệu điện thành ánh sáng, truyền chúng qua những sợi thủy tinh mỏng như sợi tóc, sau đó chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện ở đầu bên kia - cho phép tín hiệu truyền đi xa hơn mà ít bị suy giảm, đồng thời lại có thể mở rộng băng thông.
Khả năng truyền dữ liệu đường dài biến cáp quang thành lựa chọn lý tưởng cho căn cứ, tàu và máy bay quân sự thường hoạt động trong môi trường biệt lập hoặc nguy hiểm nơi hạ tầng hạn chế hoặc không thể khuếch đại tín hiệu.
Ngoài ra, nhờ nhẹ hơn cáp đồng mà cáp quang rất phù hợp với máy bay không người lái, vệ tinh, thiết bị đeo hay đơn vị chỉ huy di động. Giảm trọng lượng dây dẫn có thể giúp vận chuyển dễ dàng hoặc tạo thêm không gian đặt linh kiện khác.
Thay thế hạ tầng cũ
Mặc dù không ít cơ sở và mạng lưới quân sự đã nâng cấp lên cáp quang, tại nhiều khu vực vẫn còn tồn tại hạ tầng cũ kỹ. Ngoài ra cáp quang được lắp đặt không phải đều là cáp đa mode thế hệ mới.
Cáp ngày nay có tốc độ truyền cao hơn và dung lượng dữ liệu lớn hơn, rất cần thiết để hỗ trợ các công cụ trí tuệ nhân tạo, tích hợp dữ liệu thời gian thực, truyền thông an toàn, công nghệ quân sự tiên tiến.
Ra mắt năm 1989, cáp OM1 với lõi 62,5 micromet đến nay vẫn phổ biến. Ở khoảng cách ngắn chúng đạt tốc độ truyền lên đến 10 Gb/giây.
Thế hệ cáp mới nhất OM5 sở hữu khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao trên nhiều bước sóng, tối thiểu 28 Gb/giây trên mỗi kênh và lên tới 100 Gb/giây ở khoảng cách 150 mét. Lõi cáp chỉ 50 micromet. Khả năng truyền đa bước sóng cho phép truyền lượng lớn dữ liệu đến các hệ thống quân sự với độ trễ cực thấp.
Vượt qua thách thức
Qua nhiều thập niên sử dụng, cáp quang đã có vô số bước tiến vượt bậc để khắc phục loạt thách thức truyền thống. Lõi sợi thủy tinh của cáp dễ bị đứt gãy và kết nối dễ gián đoạn trong môi trường rung động mạnh như trực thăng hay phòng máy tàu; nhưng cáp quang này được bảo vệ tốt nên dễ dàng chịu điều kiện khắc nghiệt cũng như dễ dàng nối lại.
Công việc căn chỉnh sợi cáp đòi hỏi độ chính xác cực cao để giảm thiểu suy hao tín hiệu và bảo toàn tính toàn vẹn của ánh sáng truyền đi. Tiến bộ trong công nghệ đầu nối giúp cải thiện đáng kể độ chính xác đồng thời nâng cao độ tin cậy.
Cáp quang cũng dễ bị nhiễm bẩn bởi hạt nhỏ như bụi, dẫn đến giảm hiệu suất. Tuy nhiên rủi ro này có thể tránh được bằng cách xử lý đúng và kiểm tra - vệ sinh thường xuyên.
Tiến bộ trong công nghệ cáp quang
Loạt kỹ thuật làm sạch và đấu nối mới giúp giảm thiểu suy hao tín hiệu, hỗ trợ đắc lực cho radar cùng hệ thống tác chiến điện tử. Tiến bộ như vậy đặc biệt hữu ích cho hệ thống hải quân, nơi sợi cáp cần trải dài trên một khoảng cách đáng kể trên tàu hoặc kết nối các cảm biến từ xa với độ trễ thấp.
Cáp BIF cho phép bán kính uốn cong hẹp, rất thích hợp cho khoang điện tử trên máy bay hay tàu chiến. Độ đàn hồi của chúng đủ tốt để uốn hình chữ U hoặc vòng hẹp nhưng hiệu suất không suy giảm.
Tương tự, cấu hình sợi quang phân nhánh tiếp tục phát triển cho phép chúng trở nên linh hoạt hơn, hỗ trợ các kiến trúc mạng có khả năng mở rộng và thích ứng - rất có giá trị cho hoạt động quân sự và hàng không vũ trụ khó khăn.
Tiến bộ công nghệ tiếp theo có thể nằm ở khả năng phân nhánh và hợp nhất giữa nhiều loại các quang khác nhau, đồng thời giảm thiểu nguy cơ suy hao hay gián đoạn tín hiệu.
