المدونة

الألياف إلى المنزل (FTTH) هي تقنية اتصالات تتضمن نقل الإشارات مباشرة إلى منازل المستخدمين عبر الألياف الضوئية. بالمقارنة مع توصيلات الكابلات النحاسية التقليدية، توفر FTTH عرض نطاق ترددي أعلى وسرعات نقل أسرع ومسافات نقل أطول. في السنوات الأخيرة، وبسبب النمو السريع لتطبيقات الإنترنت والطلب المتزايد على النطاق العريض عالي السرعة، برزت FTTH كخيار رئيسي للوصول إلى النطاق العريض.

تستخدم شبكات FTTH بشكل أساسي نوعين من البنيات: الشبكة الضوئية السلبية (PON) والشبكة الضوئية النشطة (AON). تعتمد أنظمة PON على المقسمات السلبية لتوزيع الإشارات الضوئية دون الحاجة إلى معدات تعمل بالطاقة، بينما تستخدم أنظمة AON أجهزة نشطة مثل المحولات وأجهزة التوجيه لتضخيم الإشارات وتوزيعها.

طرق التنفيذ الرئيسية لشبكات FTTH: PON وAON

تستخدم شبكات FTTH في المقام الأول طريقتين للتنفيذ: الشبكة الضوئية السلبية (PON) والشبكة الضوئية النشطة (AON). تختلف هاتان التقنيتان بشكل كبير في بنية الشبكة والمكونات الرئيسية وسيناريوهات التطبيق.

الشبكات الضوئية السلبية (PON)

الشبكة الضوئية السلبية (PON) هي نوع من شبكات الألياف الضوئية التي تعمل دون الحاجة إلى أجهزة وسيطة نشطة مثل مكبرات الصوت أو المحولات.

في نظام PON، تقع محطة الخط البصري (OLT) في نهاية مزود الخدمة وتتصل عبر الألياف الضوئية بوحدات الشبكة الضوئية المتعددة (ONU) أو محطات الشبكة الضوئية (ONT). تتم إدارة توزيع الإشارات الضوئية بين هذه المكونات بواسطة مقسمات سلبية. تُعرف أنظمة PON بتكلفتها المنخفضة وصيانتها البسيطة، مما يجعلها مستخدمة على نطاق واسع في شبكات FTTH.

الشبكة الضوئية النشطة (AON)

تعتمد الشبكة الضوئية النشطة (AON) على الأجهزة الوسيطة النشطة مثل المحولات وأجهزة التوجيه لتضخيم الإشارات الضوئية وتوزيعها.

في نظام AON، يتمتع كل مستخدم باتصال ألياف فردي بمحول مركزي أو جهاز توجيه، مما يسمح بعرض نطاق ترددي أعلى وجودة أكثر مرونة لإدارة الخدمة. على الرغم من أن تكاليف الإعداد الأولية لنظام AON أعلى وأن الصيانة أكثر تعقيدًا، إلا أن مزايا جودة الأداء والخدمة تجعله منافسًا للتطبيقات المتطورة.

الشبكات الضوئية السلبية (PON)

الشبكة الضوئية السلبية (PON) هي شبكة وصول من الألياف الضوئية تعمل دون الحاجة إلى أي أجهزة وسيطة نشطة، مثل مكبرات الصوت أو المحولات. المكون الأساسي لنظام PON هو الفاصل السلبي، الذي يوزع الإشارات الضوئية من محطة الخط البصري (OLT) إلى وحدات الشبكة الضوئية المتعددة (ONU) أو محطات الشبكة الضوئية (ONT). إن غياب أجهزة التضخيم وإعادة التوجيه النشطة يجعل نظام PON بسيطًا في البنية ومنخفض التكلفة وسهل الصيانة.

في نظام PON، يقع OLT في المكتب المركزي لمزود الخدمة، حيث يكون مسؤولاً عن نقل البيانات إلى ONU لكل مستخدم. يتم توزيع الإشارات الضوئية باستخدام جهاز تقسيم سلبي يخصص الإشارة من ألياف بصرية واحدة إلى أطراف مستخدم متعددة. يسمح هذا الهيكل من نقطة إلى عدة نقاط بالاستخدام الفعال لموارد الألياف.

تستخدم أنظمة PON عادةً تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) لنقل البيانات. في الاتجاه السفلي، يقوم OLT بتقسيم البيانات إلى فترات زمنية متعددة، كل منها مخصص لوحدة ONU مختلفة. في الاتجاه العلوي، تقوم كل وحدة ONU بنقل البيانات في الفترة الزمنية المخصصة لها كما هو مقرر بواسطة OLT، مما يؤدي إلى تحسين تدفق البيانات داخل الشبكة.

Cفي الوقت الحالي، هناك العديد من المعايير ضمن تقنية الشبكة الضوئية السلبية (PON)، أبرزها GPON (PON قادر على جيجابت) وEPON (Ethernet PON). يظهر هذان المعياران اختلافات كبيرة في خصائصهما التقنية وسيناريوهات التطبيق ومقاييس الأداء.

الشبكة الضوئية النشطة (AON)

الشبكات الضوئية النشطة (AON) هي شبكات وصول للألياف من نقطة إلى نقطة تعتمد على الأجهزة النشطة مثل المحولات وأجهزة التوجيه لتضخيم الإشارة وتوزيعها. على عكس الشبكات الضوئية السلبية (PON)، تستخدم AON مكونات نشطة لإدارة الإشارات الضوئية والتعامل معها، مما يوفر عرض نطاق ترددي أعلى وجودة أكثر مرونة لإدارة الخدمة.

في نظام AON، يكون لكل مستخدم اتصال ألياف مخصص بمحول مركزي أو جهاز توجيه. الجهاز المركزي مسؤول عن توزيع البيانات على كافة المستخدمين واستقبال البيانات المحملة منهم. تضمن هذه البنية من نقطة إلى نقطة أن يتمتع كل مستخدم بعرض نطاق ترددي مخصص للألياف، مما يتجنب مشكلات مشاركة عرض النطاق الترددي الشائعة في الأنظمة الأخرى.

تستخدم AON عادةً تقنية Ethernet، وذلك باستخدام محولات Ethernet لإعادة توجيه البيانات وإدارتها. نظرًا لنضج تقنية Ethernet واستخدامها على نطاق واسع، فإن أنظمة AON متوافقة للغاية وسهلة الاستخدام.

بون مقابل أون

معماريات الشبكات

هندسة بون：

• نقطة إلى نقاط متعددة： يستخدم PON بنية من نقطة إلى عدة نقاط حيث تقوم محطة الخط البصري (OLT) بتوزيع الإشارات الضوئية على وحدات الشبكة الضوئية المتعددة (ONU) أو محطات الشبكة الضوئية (ONT) عبر المقسمات السلبية.
• مكونات سلبية：المقسمات في PON هي مكونات سلبية لا تتطلب أي مصدر طاقة أو صيانة، مما يقلل من تكاليف التشغيل والصيانة.
• إدارة مركزية： تعمل PON مع إدارة مركزية حيث تتركز جميع وظائف الإدارة والتحكم في OLT، مما يبسط إدارة الشبكة وتكوينها.

أون بنيان：

• من نقطة إلى نقطة： تستخدم AON بنية من نقطة إلى نقطة حيث يكون لكل مستخدم اتصال ألياف مستقل بمحول مركزي أو جهاز توجيه.
• المكونات النشطة: يعتمد AON على الأجهزة النشطة مثل المحولات وأجهزة التوجيه لتضخيم الإشارات وتوزيعها، مما يتطلب إمدادات الطاقة والصيانة الدورية.
• الإدارة الموزعة： يستخدم AON الإدارة الموزعة حيث تنتشر وظائف إدارة الشبكة والتحكم فيها عبر العديد من الأجهزة النشطة، مما يوفر مرونة أكبر وقابلية للتوسع.

عرض النطاق

• بون: نظرًا لبنيته من نقطة إلى عدة نقاط، يتشارك العديد من المستخدمين إجمالي عرض النطاق الترددي من OLT. وهذا يمكن أن يؤدي إلى منافسة عرض النطاق الترددي خلال أوقات الذروة. توفر أنظمة GPON النموذجية معدل وصول يصل إلى 2.5 جيجابت في الثانية ومعدل وصول يصل إلى 1.25 جيجابت في الثانية، بينما تتمتع أنظمة EPON بمعدلات متماثلة تبلغ 1 جيجابت في الثانية.
• أون: توفر AON عرض نطاق ترددي مخصص للألياف لكل مستخدم، مما يوفر معدلات نقل أعلى وأداء أكثر استقرارًا. يمكن لـ Ethernet AON توفير نطاق ترددي يصل إلى 10 جيجابت في الثانية أو أعلى.

وقت الإستجابة

• بون: لا تقدم المقسمات السلبية في PON زمن وصول إضافي. ومع ذلك، فإن آلية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) في الارتباط المنبع قد تقدم بعض الكمون بسبب تقاسم عرض النطاق الترددي بين عدة مستخدمين.
• أون: تقدم الأجهزة النشطة في AON بعض تأخير المعالجة، ولكن بما أن كل مستخدم لديه نطاق ترددي مخصص، فإن زمن الوصول الإجمالي يكون أقل وأكثر استقرارًا.

مسافة الإرسال

• بون: تقتصر مسافة الإرسال في PON على حوالي 20 كيلومترًا بسبب فقدان إدخال المقسمات السلبية. يمكن تمديد هذه المسافة بإضافة أجهزة إعادة الإرسال ولكن بتكلفة وتعقيد متزايدين.
• أون： يعتمد AON على الأجهزة النشطة لتضخيم الإشارات وترحيلها، مما يسمح بمسافات نقل أطول مناسبة لمناطق التغطية الواسعة.

يكلف

• بون：يؤدي استخدام المكونات السلبية مثل المقسمات في PON إلى تقليل تكاليف البناء الأولية ونفقات التشغيل، مما يجعلها مناسبة لعمليات النشر واسعة النطاق والتطبيقات الحساسة للتكلفة.
• أون：يؤدي استخدام AON للأجهزة النشطة مثل المحولات وأجهزة التوجيه إلى ارتفاع تكاليف البناء والتشغيل الأولية، وهو مناسب للسيناريوهات التي تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا وضمانًا عاليًا لجودة الخدمة.

صيانة

• بون： مع عدم وجود أجهزة نشطة في الشبكة الوسطى، لا تتطلب المكونات السلبية في PON أي صيانة، مما يقلل من تكاليف التشغيل والصيانة.
• أون： تتطلب الأجهزة النشطة في AON صيانة منتظمة وإمدادات طاقة، مما يزيد من تكاليف التشغيل والصيانة ولكنها توفر مرونة أعلى في الإدارة وضمان جودة الخدمة.

طلب

بون:

• الوصول إلى النطاق العريض السكني: إن هيكل PON البسيط والتكلفة المنخفضة وسهولة الصيانة يجعله مناسبًا للوصول إلى النطاق العريض السكني على نطاق واسع.
• وصول المؤسسات الصغيرة والمتوسطة：بالنسبة للمؤسسات الصغيرة والمتوسطة ذات الاحتياجات المعتدلة للنطاق الترددي، توفر PON حلاً فعالاً من حيث التكلفة للوصول إلى النطاق العريض.
• تقارب خدمات الصوت والفيديو والبيانات： يدعم PON أنواع خدمات متعددة، ومناسبة للسيناريوهات التي تتطلب دمج الصوت والفيديو والبيانات.

أون:

• الوصول إلى النطاق العريض للمؤسسات: توفر AON عرض نطاق ترددي عالي وزمن وصول منخفض وضمان خدمة عالي الجودة، ومناسبة للتطبيقات على مستوى المؤسسة التي تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا وجودة عالية.
• الربط البيني لمركز البيانات： إن بنية AON من نقطة إلى نقطة وإمكانيات النطاق الترددي العالي تجعلها مثالية للاتصالات البينية عالية السرعة بين مراكز البيانات.
• انتقال لمسافات طويلة: يمكن لـ AON تضخيم الإشارات وترحيلها من خلال الأجهزة النشطة، وهو مناسب للسيناريوهات التي تتطلب عمليات إرسال ذات نطاق ترددي عالي لمسافات طويلة.