بدأت شركات الاتصالات تأخذ تقنية الألياف الضوئية إلى المنازل (FTTH) على محمل الجد
في جميع أنحاء العالم، تشهد التقنيات المُمكّنة تطورًا سريعًا. تُعدّ الشبكات الضوئية النشطة (AON) والشبكات الضوئية السلبية (PON) النظامين الرئيسيين اللذين يُتيحان اتصالات النطاق العريض بتقنية الألياف الضوئية إلى المنازل (FTTH). وتُعدّ شبكات PON، التي تُقدّم حلولًا فعّالة من حيث التكلفة، الأكثر انتشارًا في معظم تطبيقات FTTH. سنتناول في هذه المقالة أساسيات شبكات PON، والتي تشمل المكونات الأساسية والتقنيات ذات الصلة، بما في ذلك OLT وONT وONU وODN.
شرح شبكة PON: التعريف والمعايير والمزايا
تشير الشبكة الضوئية السلبية إلى شبكة ألياف ضوئية تستخدم بنية نقطة إلى نقاط متعددة ومقسمات ضوئية لنقل البيانات من نقطة إرسال واحدة إلى نقاط نهاية متعددة للمستخدمين. على عكس شبكة AON، يتم توصيل عدة عملاء بجهاز إرسال واستقبال واحد عبر شجرة متفرعة من الألياف ووحدات تقسيم/دمج سلبية، تعمل بالكامل في المجال الضوئي وبدون طاقة في بنية PON. يوجد معياران رئيسيان حاليان لشبكات PON: شبكة جيجابت الضوئية السلبية (GPON) وشبكة إيثرنت الضوئية السلبية (EPON). تتشابه بنيتهما الطوبولوجية بشكل أساسي. وباعتبارها الخيار الأول في العديد من سيناريوهات نشر FTTH، تتمتع حلول PON بالعديد من المزايا البارزة:
انخفاض استهلاك الطاقة
مساحة أقل مطلوبة
نطاق ترددي أعلى
مستوى أعلى من الأمن
أسهل في التركيب والتوسيع
انخفاض تكاليف التشغيل والإدارة
بنية ومكونات شبكة PON
في نظام شبكة إيثرنت جيجابت الضوئية السلبية (GEPON)، يوجد طرفية خط ضوئي (OLT) في المكتب المركزي لمزود الخدمة، وعدد من وحدات الشبكة الضوئية (ONUs) أو أطراف الشبكة الضوئية (ONTs) بالقرب من المستخدمين النهائيين، بالإضافة إلى مقسم ضوئي (SPL). علاوة على ذلك، تُستخدم شبكة التوزيع الضوئية (ODN) أيضًا أثناء الإرسال بين OLT وONU/ONT.
طرفية الخط البصري (OLT)
تُعدّ وحدة OLT نقطة البداية لشبكة الألياف الضوئية السلبية، وهي متصلة بمحول أساسي عبر كابلات إيثرنت. تتمثل الوظيفة الرئيسية لوحدة OLT في تحويل الإشارات وتكوينها وإرسالها لشبكة PON، بالإضافة إلى تنسيق تعدد الإرسال بين محطات الشبكة الضوئية لنقل البيانات المشتركة في اتجاه المنبع. تتكون معدات OLT عادةً من رف، ووحدة تحكم ومحول (CSM)، ووحدة ربط EPON (ELM، بطاقة PON)، ووحدات تزويد طاقة احتياطية بجهد 48 فولت تيار مستمر، أو وحدة تزويد طاقة واحدة بجهد 110/220 فولت تيار متردد، ومراوح. في هذه الأجزاء، تدعم بطاقة PON ووحدة تزويد الطاقة التبديل السريع أثناء تشغيل الوحدة، مع إمكانية دمج وحدة أخرى داخلها. تتميز وحدة OLT باتجاهين عائمين: اتجاه المنبع (استقبال وتوزيع أنواع مختلفة من بيانات وحركة مرور الصوت من المستخدمين) واتجاه المصب (استقبال بيانات وحركة مرور الصوت والفيديو من شبكة المترو أو من شبكة بعيدة المدى وإرسالها إلى جميع وحدات ONT على شبكة ODN). تبلغ أقصى مسافة مدعومة للإرسال عبر شبكة ODN 20 كيلومترًا.
وحدة الشبكة الضوئية (ONU) / محطة الشبكة الضوئية (ONT)
تقوم وحدة الشبكة الضوئية (ONU) بتحويل الإشارات الضوئية المنقولة عبر الألياف إلى إشارات كهربائية، تُرسل بدورها إلى المشتركين. عادةً ما يكون هناك مسافة أو شبكة وصول أخرى بين وحدة الشبكة الضوئية وموقع المستخدم النهائي. علاوة على ذلك، تستطيع وحدة الشبكة الضوئية إرسال وتجميع ومعالجة أنواع مختلفة من البيانات الواردة من العميل، ثم إرسالها إلى وحدة خط المحطة الضوئية (OLT). تُعنى عملية المعالجة بتحسين وإعادة تنظيم تدفق البيانات لضمان وصولها بكفاءة أعلى. تدعم وحدة خط المحطة الضوئية تخصيص النطاق الترددي، مما يسمح بتدفق البيانات بسلاسة إلى وحدة خط المحطة الضوئية، والتي عادةً ما تصل على دفعات من العميل. يمكن توصيل وحدة الشبكة الضوئية بطرق وأنواع كابلات متنوعة، مثل أسلاك النحاس المجدولة، والكابلات المحورية، والألياف الضوئية، أو عبر شبكة Wi-Fi.
قد يُشار إلى أجهزة المستخدم النهائي أيضًا باسم محطة الشبكة الضوئية (ONT). في الواقع، تُعدّ ONT مرادفةً لـ ONU من حيث الجوهر. ONT مصطلحٌ تابعٌ للاتحاد الدولي للاتصالات (ITU-T)، بينما ONU مصطلحٌ تابعٌ لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). ينتميان إلى هيئتين معياريتين مختلفتين، ويشير كلاهما إلى معدات جانب المستخدم في نظام GEPON. ولكن عمليًا، يوجد اختلافٌ طفيفٌ بين ONT وONU بحسب موقعهما.
شبكة التوزيع الضوئي (ODN)
تُعدّ شبكة التوزيع الضوئي (ODN) جزءًا لا يتجزأ من نظام الشبكة الضوئية السلبية (PON)، حيث توفر وسيلة النقل الضوئي للربط المادي بين وحدات الشبكة الضوئية (ONUs) ووحدات المحطة الضوئية (OLTs) بمدى يصل إلى 20 كيلومترًا أو أكثر. وتتكامل داخل شبكة التوزيع الضوئي كابلات الألياف الضوئية، وموصلات الألياف الضوئية، ومقسمات الألياف الضوئية السلبية، والمكونات المساعدة. وتتكون شبكة التوزيع الضوئي من خمسة أجزاء رئيسية هي: ألياف التغذية، ونقطة التوزيع الضوئية، وألياف التوزيع، ونقطة الوصول الضوئية، وألياف التوصيل. تبدأ ألياف التغذية من إطار التوزيع الضوئي (ODF) في غرفة الاتصالات بالمكتب المركزي وتنتهي عند نقطة التوزيع الضوئية لتغطية المسافات الطويلة. أما ألياف التوزيع، فتمتد من نقطة التوزيع الضوئية إلى نقطة الوصول الضوئية لتوزيع الألياف الضوئية في المناطق المجاورة. بينما تربط ألياف التوصيل نقطة الوصول الضوئية بوحدات المحطة الضوئية (ONTs)، مما يتيح توصيل الألياف الضوئية إلى منازل المستخدمين. إضافةً إلى ذلك، تُعدّ شبكة التوزيع الضوئي المسار الأساسي لنقل بيانات الشبكة الضوئية السلبية، وتؤثر جودتها بشكل مباشر على أداء النظام وموثوقيته وقابليته للتوسع.
خاتمة
تُعدّ وحدات OLT وONU وONT وODN المكونات الرئيسية في نظام GEPON، الذي يُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات FTTH. يُسهم تبسيط بنية الكابلات (عدم وجود عناصر نشطة) ومرونة نقل الوسائط في جعل الشبكات الضوئية السلبية أكثر ملاءمةً لتطبيقات الإنترنت المنزلي والصوت والفيديو. إضافةً إلى ذلك، يُمكن تطبيق الشبكات الضوئية السلبية في الجامعات وبيئات العمل، مما يوفر حلولاً فعّالة من حيث التكلفة. ومع استمرار تطور تقنية PON، اتسعت نطاق تطبيقاتها المحتملة.
تاريخ النشر: 14 يونيو 2022