Switch quang công nghiệp là switch có cổng SFP để cắm module quang, nối tủ điều khiển, camera và PLC trong nhà máy ở khoảng cách mà cổng đồng RJ45 (giới hạn 100 m) không đạt được. Ba việc quyết định khi chọn là loại module ở cổng SFP, số cổng SFP mỗi nút và cách đấu vòng ring. Bài dành cho kỹ sư và nhà thầu chọn thiết bị cho nhà máy.

Switch quang công nghiệp là gì và khác switch thường ở cổng quang thế nào?

Switch quang công nghiệp là switch công nghiệp có cổng SFP hoặc cổng quang cố định để truyền tín hiệu qua cáp quang, nên kéo được tuyến dài hơn nhiều so với cổng đồng. Cổng RJ45 bị giới hạn khoảng 100 m theo IEEE 802.3, còn cổng quang phụ thuộc vào module và loại sợi đi kèm, từ vài trăm mét đến hàng chục km.

Phần định nghĩa switch công nghiệp (nhiệt độ làm việc, nguồn kép, lắp DIN-rail) đã có trong bài switch công nghiệp là gì và khác switch thương mại ở đâu. Bài này tập trung vào phần quang: cổng SFP và cách dùng nó trong nhà máy. Khi cần chọn switch quang, danh mục switch công nghiệp của TCNET là điểm bắt đầu để so cấu hình theo số cổng SFP.

Tiêu chí	Cổng đồng RJ45	Cổng quang SFP
Khoảng cách tối đa	Khoảng 100 m	Tùy module và sợi: 550 m (multimode) đến hàng chục km (singlemode)
Nhiễu điện từ	Cáp đồng chịu ảnh hưởng, nhất là gần động cơ, biến tần	Cáp quang không dẫn điện nên không bị loại nhiễu này
Đổi khoảng cách, tốc độ	Phải thay cáp hoặc switch	Đổi module SFP, giữ nguyên switch
Chi phí ban đầu	Thấp	Cao hơn do thêm module và cáp quang

Khi nào cổng đồng là đủ?

Nếu mọi thiết bị nằm trong bán kính 100 m quanh tủ và môi trường ít nhiễu, cổng đồng vẫn là lựa chọn rẻ và đơn giản hơn. Quang chỉ thật sự cần khi khoảng cách vượt 100 m hoặc tuyến đi qua khu vực nhiễu nặng.

Cổng SFP trên switch công nghiệp: chọn tốc độ, sợi và module thế nào?

Cổng SFP chỉ nhận đúng loại module khớp với tốc độ cổng, loại sợi và khoảng cách tuyến. Quy tắc cơ bản: hai đầu một tuyến phải dùng cùng loại module, đi cùng loại sợi (multimode hoặc singlemode), và khoảng cách thực không vượt tầm của module.

Module quang SFP 1.25G 1310nm 20 km WINTOP YTPD-G39-20LD cho cổng SFP

Chọn theo khoảng cách và loại sợi

Multimode phù hợp tuyến ngắn trong khuôn viên nhà máy, singlemode dùng khi tuyến dài hoặc cần dự phòng khoảng cách. Theo bài so sánh của TCNET, SFP 1G SX chạy được 550 m trên sợi OM2 và OM3, còn SFP 1G LX singlemode khoảng 5 đến 10 km. Bảng dưới đối chiếu với các module Wintop đang có trên danh mục của TCNET.

Nhu cầu	Loại module trên danh mục TCNET	Ghi chú
Tuyến ngắn dưới 550 m, 1G	1.25G SFP MM 1310nm 550m LC, có DDM	Multimode, đầu LC
Tuyến ngắn, 10G	10G SFP+ MMF 300m 850nm LC, có DDM	Cổng phải là SFP+
Tuyến vài km đến 20 km, 1G, tiết kiệm sợi	1.25G SFP SM WDM 20km LC hoặc SC	Một sợi, phải dùng cặp module khác bước sóng (ví dụ Tx1310/Rx1550 ghép với Tx1550/Rx1310)
Tuyến xa, 10G, một sợi	10G SFP+ SMF BiDi 10, 20, 40, 60 km	Cũng theo cặp bước sóng 1270/1330 nm
Cổng SFP nhưng thiết bị đầu cuối là cáp đồng	SFP-T 10/100/1000M đồng 100 m	Đổi cổng SFP thành RJ45 khi cần

Nguyên tắc chọn sợi và các thông số khoảng cách chi tiết hơn nằm trong bài so sánh module SFP singlemode với multimode. Danh sách đầy đủ module có thể xem tại danh mục module SFP Wintop.

Tốc độ cổng, dải nhiệt và tương thích

Cổng SFP 1G không nhận module SFP+ 10G nếu thiết bị không hỗ trợ, nên phải đọc đúng tốc độ cổng trên datasheet switch trước khi đặt module. Module có DDM cho phép đọc công suất thu phát ngay trên switch, hữu ích khi kiểm tra tuyến mà chưa cần mang máy đo ra tủ.

Một số switch từ chối hoặc báo lỗi với module khác hãng, tùy firmware. Cách kiểm tra và xử lý nằm trong bài xử lý module SFP không nhận trên switch. Nên thử một cặp module trước khi mua số lượng lớn cho dự án.

Ring topology cần mấy cổng SFP và vì sao nhà máy dùng?

Mỗi switch trong vòng ring cần tối thiểu hai cổng quang làm cổng vòng, nên switch có từ hai cổng SFP trở lên mới đấu ring được. Nhà máy dùng ring vì khi một đoạn cáp đứt, lưu lượng đi theo hướng còn lại nên tuyến camera và điều khiển không mất lâu.

Xưởng sản xuất có hệ thống khay cáp trên cao chạy dọc nhà xưởng

Từ hai cổng vòng này suy ra cách đếm cổng SFP cho một nút. Nút chỉ nằm trong vòng cần 2 SFP. Nút còn kéo thêm một nhánh quang xuống khu khác, hoặc có cổng uplink lên phòng điều khiển, cần 3 đến 4 SFP. Nhìn vào tên model trên TCNET: bản RS6310-2GF8GT có 2 cổng SFP 1G và 8 cổng RJ45 Gigabit, đủ cho một nút trong vòng; bản RS6312-4GF8GT có 4 cổng SFP 1G và 8 cổng RJ45, còn dư hai cổng cho uplink hoặc nhánh. Giao thức ring mà từng model hỗ trợ khác nhau, nên đối chiếu datasheet hãng trước khi đặt hàng.

Thời gian phục hồi của vòng phụ thuộc giao thức ring, số nút và cấu hình, nên không có một con số chung cho mọi thiết bị. Nguyên lý ERPS, các bộ định thời và cách đấu vòng từng bước được trình bày chi tiết trong bài mạng ring switch công nghiệp: ERPS, thời gian hồi phục, cách đấu vòng.

Ứng dụng trong nhà máy: camera, PLC và tuyến vượt quá 100 m

Switch quang công nghiệp dùng nhiều nhất ở ba chỗ: nối camera giám sát ở xa tủ, kéo mạng điều khiển giữa các khu máy, và làm trục chính giữa các tủ trong khuôn viên. Điểm chung là khoảng cách trên 100 m hoặc môi trường có nhiễu điện từ.

Bộ chuyển đổi quang điện công nghiệp 1 cổng RJ45 và 2 cổng SFP gắn DIN-rail

Tình huống	Kiểu kết nối gợi ý	Cổng SFP và module
Camera cách tủ trên 100 m	Kéo quang từ tủ tới một switch đặt gần camera, switch cấp cổng đồng cho camera	1 SFP ở mỗi đầu tuyến; multimode nếu dưới 550 m, singlemode nếu xa hơn
Mạng PLC giữa các khu máy	Ring quang nối các tủ điều khiển	2 SFP mỗi nút cho vòng
Trục chính giữa hai tòa nhà	Một tuyến quang singlemode về phòng điều khiển	1 đến 2 SFP; có thể tăng thành tuyến đôi để dự phòng
Tuyến có thiết bị cũ chỉ có cổng đồng	Dùng media converter hoặc module SFP-T tại điểm chuyển	Xem bài so sánh media converter và switch quang

Trước khi đặt hàng, nên đối chiếu các mục sau:

Khoảng cách thực của từng đoạn cáp và loại sợi đang có hoặc sẽ kéo.
Số cổng SFP cho mỗi nút (ring cộng uplink) và tốc độ cổng 100M, 1G hay 10G.
Nguồn cấp của switch có phù hợp với nguồn sẵn có trong tủ.
Module và switch có chạy thử được một cặp trước khi mua hàng loạt.

Tóm lại, chọn switch quang công nghiệp bắt đầu từ ba việc: đúng module cho cổng SFP theo sợi và cự ly, đủ cổng SFP cho mỗi nút ring cộng uplink, và thử tương thích module trước khi mua số lượng lớn.

Với dự án chỉ cần chuyển đổi một vài điểm đồng sang quang, bài media converter hay switch quang giúp chọn giải pháp rẻ hơn. Dự án nhiều nút cần cấu hình cụ thể có thể liên hệ TCNET qua hotline 028.6285.0999 hoặc email duan@mangthanhcong.vn.

Câu hỏi thường gặp

Ring recovery mất bao lâu?

Không có một con số chung cho mọi thiết bị: thời gian phục hồi phụ thuộc giao thức ring, số nút và cấu hình. Dự án cần cam kết cụ thể nên yêu cầu nhà cung cấp kết quả thử vòng với đúng số nút. Phần nguyên lý có trong bài về mạng ring switch công nghiệp.

Cần mấy cổng SFP trên mỗi switch?

Nút chỉ nằm trong vòng ring cần 2 cổng SFP. Nút có thêm uplink hoặc nhánh quang cần 3 đến 4 cổng. Nếu dự kiến mở rộng, nên chọn bản nhiều cổng SFP hơn thay vì phải thay switch sau này.

Cổng SFP có cắm module hãng khác được không?

Tùy firmware của switch: có model nhận module khác hãng, có model từ chối hoặc báo cảnh báo. Nên thử một cặp module trên đúng switch trước khi mua số lượng lớn, và xem hướng dẫn xử lý lỗi nhận module trong bài viết liên quan của TCNET.

Đang tải đánh giá...