ما هو بروتوكول IP over DWDM في الشبكات

أصبح نقل (IP) مباشرة عبر (DWDM) حقيقة واقعة وهو قادر على دعم معدلات بت (OC-192)، كما إنّه يحمل مفتاح وفرة النطاق الترددي ويفتح حدود تيرابت إنترنيتس (Terabit Internet) أيضاً، ويعمل (DWDM) الذي يتم إجراؤه على الألياف الضوئية كحامل أساسي للشبكة الضوئية ويميز النظام التباعد الضيق للقنوات بحوالي (1 نانومتر).

ما هو بروتوكول IP over DWDM

بروتوكول الإنترنت (IP) عبر (DWDM): هو مفهوم إرسال حزم البيانات عبر طبقة ضوئية باستخدام (DWDM) لقدرتها والعمليات الأخرى، وفي عالم اليوم الحديث وتم استكمال الطبقة الضوئية بمزيد من الوظائف والتي كانت ذات يوم في الطبقات العليا وهذا يخلق رؤية لشبكة ضوئية بالكامل، حيث يتم تنفيذ جميع الإدارة في الطبقة الضوئية، كما أنّه توفر الشبكة الضوئية خدمات شاملة بالكامل في المجال البصري دون الحاجة إلى تحويل الإشارة إلى المجال الكهربائي أثناء النقل.

• “DWDM” هي اختصار لـ “Dense-Wavelength-Division-Multiplexing”.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol”.

أساسيات بروتوكول IP over DWDM

تلعب مفاهيم نقل الألياف الضوئية والتحكم في الخسارة وتبديل الحزمة وطوبولوجيا الشبكة والتزامن دوراً رئيسياً في تحديد إنتاجية الشبكة.

1- الإرسال البصري

يحتوي نظام (DWDM) على طبقة ضوئية مهمة وهي مسؤولة عن نقل البيانات الضوئية عبر الشبكة، كما يشير النقل إلى تحويل البيانات الإلكترونية (بت)، إلى معلومات على شكل موجات ضوئية وإرسالها عبر الألياف، وفي حالة (IP) عبر (DWDM) يتم تحويل الحزم الأولية إلى ضوء وإرسالها عبر الفوتونات وهذه الطبقة محكومة بمعلمات مختلفة.

2- قناة التباعد

قناة التباعد: هو الحد الأدنى لفصل التردد بين إشارتين مختلفتين متعدد الإرسال، ونظراً لأنّ الطول الموجي للعملية يتناسب عكساً مع التردد، يتم إدخال فرق مقابل في الطول الموجي لكل إشارة.

يوجد حد على تباعد القنوات ويُعد عرض النطاق الترددي التشغيلي للمضخم البصري وقدرة المستقبل على تحديد طولين موجيين قريبين من العوامل الرئيسية التي تقدم الحد، وإنّها تقيد عدد الأطوال الموجية الفريدة التي تمر عبر مضخمات التشغيل.

كما أنشأت الهيئات الدولية تباعداً قدره (100 جيجاهرتز) ليكون المعيار العالمي لـ (DWDM)، وهذا يعني أن تردد كل إشارة يختلف عن الباقي بمقدار (0.1 تيراهيرتز) على الأقل، ويتم تحويل التردد بشكل مناسب قبل تعدد الإرسال بناءً على شغور القناة في نظام (DWDM).

3- اتجاه الإشارة

تساعد الألياف الضوئية في نقل الإشارة في كلا الاتجاهين، وبناءً على هذه الميزة يمكن تنفيذ نظام (DWDM) بطريقتين أحادية الاتجاه وثنائية الاتجاه، ويتم الاختيار بناءً على توفر الألياف وعرض النطاق الترددي المطلوب والأول يجلب الحاجة إلى خط ألياف ثانوي ويقلل الأخير من قدرة النظام.

مكونات بروتوكول IP over DWDM

يتكون نظام (DWDM) من وحدات مثل المضخمات الضوئية ومحولات الطول الموجي ومضاعفات إضافة أو إسقاط الطول الموجي والوصلات المتقاطعة الضوئية لتشغيلها، ويشير مفهوم شبكة النقل البصري إلى أنّ مزود الخدمة يجب أن يكون لديه وصول بصري إلى حركة المرور في العقد المختلفة في الشبكة، مثل طبقة (SONET) لحركة مرور (SONET)، وكل هذه المكونات تضمن عدم الحاجة إلى أي ملحقات كهربائية أخرى.

• “SONET” هي اختصار لـ “Synchronous-optical-networking”.

1- مضخمات التشغيل الضوئية

مضخمات التشغيل الضوئية: هي أجهزة تستخدم لتضخيم إشارة ضعيفة ومشوهة بهدف توليد إشارة جيد، تعمل في المجال البصري ودون تحويل الإشارة إلى نبضات كهربائية وعادة ما توجد في شبكات المسافات الطويلة، حيث تكون الخسارة التراكمية ضخمة.

يتم الحصول على خاصية التضخيم عن طريق تناول خيط صغير من الألياف بمعدن أرضي مثل (Erbium – Er 68)، ويميز شكل الضوضاء والتحكم التلقائي في الكسب وعرض النطاق الترددي وكسب الاستواء مكبر الصوت البصري المستخدم في النظام، ومضخم الألياف (Erbium Doped) هو مضخم شائع موجود في معظم الشبكات.

تحسن أداء المضخم البصري بشكل كبير خلال السنوات القليلة الماضية، وتوفر أنظمة مضخمات التشغيل الحالية ضوضاء منخفضة للغاية وكسباً أكثر تسطحاً والتي أثبتت أنّها مفيدة لنظام (DWDM)، وزاد معدل نقل مضخم التشغيل بشكل مطرد إلى ما يقرب من (+ 20 ديسيبل) وهو كثير من الوقت أقوى من النموذج البدائي، كما يعمل مضخم الألياف ثنائي النطاق (DBFA) الذي تم تطويره مؤخراً على حل هذه المشكلة عن طريق توسيع النطاق الترددي إلى (75 نانومتر) أي نطاق الطول الموجي (1528 نانومتر) – (1610 نانومتر).

• “DBFA” هي اختصار لـ “Dual-Band-Fiber-Amplifier”.

3- محولات الطول الموجي

• تتمثل وظيفة محول الطول الموجي في تحويل البيانات الموجودة على طول موجة الإدخال إلى طول موجة إخراج مختلف محتمل ضمن عرض نطاق تشغيل النظام.

• يستخدم هذا المكون في أجهزة التوجيه عندما يتم تغيير الطول الموجي، والذي يحدد المسار الذي يجب اتباعه.

• يجب أن يكون محول الطول الموجي المثالي شفافًا لمعدلات البت وتنسيقات الإشارة.

• لديها العديد من المتطلبات المادية الأخرى التي تحكم تشغيلها مثل وقت الإعداد السريع ونسبة الإشارة إلى الضوضاء الكبيرة ومستويات طاقة الإدخال المعتدلة، وعدم الحساسية لاستقطاب إشارة الإدخال وما إلى ذلك.

• يمكن أن يكون تحويل الطول الموجي ضوئياً إلكترونياً أو ضوئياً بالكامل.

• يعتمد استخدام مخطط معين على متطلبات النظام.

4- معدد إضافة أو إسقاط الطول الموجي

معدد إضافة أو إسقاط الطول الموجي: هو النظام الفرعي البصري الذي يسهل تطور الشبكة الضوئية ذات الطول الموجي الفردي من نقطة إلى نقطة، إلى الشبكات متعددة الإرسال بتقسيم الطول الموجي، وهي مسؤولة عن إدارة حركة (WDM) في الألياف ويعمل (WADM) كنقطة دخول إلى الطبقة الضوئية في العديد من الجوانب الأخرى، يتم تحقيق الاستخدام العملي لعرض النطاق الترددي للألياف من خلال القدرة على إزالة القنوات الفردية وإعادة إدخالها بشكل انتقائي، ودون الحاجة إلى تجديد جميع قنوات (WDM).

5- الاتصال البصري المتقاطع OXC

الاتصال البصري المتقاطع (OXC): هو أحد مكونات نظام (DWDM) الذي يوفر وظائف التوصيل المتقاطع بين منافذ الإدخال N ومنافذ الإخراج N، وكل منها يتعامل مع حزمة من إشارات الطول الموجي الأحادي متعددة الإرسال، ويتم الحصول على مرونة إدارة النطاق الترددي من خلال إدخال الاتصال البصري المتقاطع (OXC).

سوف يدعم (OXC) إعادة تشكيل الشبكة ويسمح لمقدمي الشبكة بنقل وإدارة الأطوال الموجية بكفاءة في الطبقة الضوئية، ويكون (OXC) أكثر فاعلية عندما يحتوي على معدل بت ومحول بصري مستقل عن التنسيق، تساعد هذه السمات (OXC) في الاتصال عبر معدلات بت متعددة، وهذه الكتلة مطلوبة أيضاً لأداء إدارة الشبكة في الطبقة الضوئية، ويمكن لـ (OXC) بسبب هندستها المعمارية إجراء مراقبة الإشارة والتزويد والاستمالة واستعادة الطبقة الضوئية نفسها بسهولة.

• “OXC” هي اختصار لـ “Optical-Cross-Connect”.

6- البوابات الضوئية

البوابة الضوئية: هي عبارة عن هيكل نقل شائع يجب أن يهيئ ويوفر حركة المرور التي تدخل الطبقة الضوئية، وهذه الكتل ضرورية للحفاظ على شفافية البروتوكول ولسعة النطاق الترددي القصوى والشكل الأساسي الناشئ للنقل الشفاف عالي السرعة هو (ATM)، وستسمح البوابات الضوئية بمزيج من خدمات (SONET) و(ATM القياسية).

من خلال توفير رابط بين مجموعة متنوعة من البروتوكولات الكهربائية والسماح بالنشر المرن لأي مزيج منها توفر البوابات الضوئية للشبكات أقصى فوائد للشبكات الضوئية، وستكون البوابة الضوئية هي العنصر الأساسي للسماح بالانتقال السلس إلى الشبكات الضوئية.

• “ATM” هي اختصار لـ “Asynchronous-Transfer-Mode”.