خدمة الشبكة الضوئية لنقل الفيديو

تأخذ كابلات الألياف الضوئية محل الكابلات النحاسية بسرعة في نقل إشارة الفيديو، ومع ذلك هناك العديد من الشبكات التي لا تزال تستخدم الكابلات النحاسية، وفي مثل هذه الشبكات يمكن دمج كاميرات “IP” مع كابلات الألياف الضوئية باستخدام أجهزة وسيطة مثل محولات النحاس إلى الألياف.

أساسيات خدمة الشبكة الضوئية لنقل الفيديو:

إنّ مكونات الربط البيني لتكامل الألياف الضوئية بمقاطع فيديو الشبكة هي وحدات صغيرة قابلة للتوصيل بعامل الشكل “SFP” ومحولات ومشفرات، كما يتم استخدام واحد أو أكثر من مكونات الربط البيني هذه لدمج كاميرات “IP” مع شبكة الألياف الضوئية، كما تتيح هذه المكونات الاتصال بين مرسل إشارة الفيديو ومستقبل إشارة الفيديو عبر كابلات الألياف الضوئية.

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

• “SFP” هي اختصار لـ “small form-factor”.

دفق الفيديو عبر الشبكات البصرية ذات النطاق العريض:

تُستخدم تقنيات الألياف الضوئية في شبكات النقل ولا سيما في قطاع الشبكات الحضرية وشبكات المسافات الطويلة، وبالإضافة إلى ذلك يتم استخدام الاتصالات الضوئية بشكل كبير في شبكات الوصول كما تميل عمليات نشر الشبكات الضوئية الجديدة تماماً إلى إشراك جميع تقنيات الاتصالات الضوئية التي تتجنب تحويلات الوسائط الضوئية أو الكهربائية.

تعمل جميع الشبكات الضوئية، حيث تكون المعاملات شاملة في المجال البصري على تمكين استخدام عرض النطاق الترددي للألياف الضوئية بشكل أفضل، واستهلاك أقل للطاقة وتقليل التكلفة التشغيلية وهذه الفوائد تسمح بقدر أكبر من رضا العملاء، وفي الاتصالات الضوئية كان المحرك نحو زيادة استخدام عرض النطاق الترددي للألياف البصرية هو مضاعفة تقسيم الطول الموجي “WDM”.

تمكن “WDM” من نقل المعلومات في قنوات متعددة من خلال ألياف بصرية واحدة، ويقسم “WDM” إجمالي عرض النطاق الترددي للألياف “Tbps” في القنوات الفردية “Gbps” لكل طول موجي بصري وباستخدام “WDM” في روابط النقل، ويجب استخدام تقنيات التبديل المرن في عقد التوصيل البيني لتجنب التحويل البصري أو الكهربائي في كل قفزة.

هناك ثلاث تقنيات للتبديل من تبديل الدارات الضوئية “OCS” والتبديل البصري للانفجار “OBS” وتبديل الحزمة الضوئية “OPS”، واعتماداً على تقنية التبديل المستخدمة فإنّ وحدة التبديل الأساسية هي مسارات الضوء أو الدوائر أو الأطوال الموجية في “OCS”، والحزم الضوئية في “OPS” والرشقات الضوئية في الاندفاع عبارة عن مجموعة من الحزم الضوئية “OBS”.

شبكات تبديل الاندفاع البصري هي جميع شبكات النقل البصري وكانت الوحدة الأساسية للتبديل في العقد الضوئية عبارة عن رشقات بصرية، والدفقة الضوئية هي مجموعة من الحزم الضوئية المتعددة، وبعد ذلك يتعين على كل عقدة إعادة توجيه الاندفاع البصري بين منافذ الإدخال والإخراج، وإلقاء نسيج تبديل داخلي؛ لتوجيه الاندفاع البصري من المصدر إلى الوجهة عبر الشبكة.

يتم إنشاء الدفقات الضوئية عند العقد الطرفية لشبكة “OBS”، ويتم تجميع البيانات الواردة من العملاء عند عقدة الدخول أي عقدة الحافة التي تتوافق مع رشقة بصرية ليتم إرسالها، لذلك يتم إعادة توجيه البيانات بإلقاء الشبكة في رشقة ضوئية دون تحويل الوسائط إلى عقدة الخروج، حيث يتم تفكيك الرشقة والبيانات المجمعة في كل رشقة لها نفس وجهة عقدة الحافة.

يُعد توفير جودة الخدمة في شبكات “OBS” أحد أكثر المشكلات تحدياً نظراً لنقص التخزين المؤقت في العقد الأساسية ولا يمكن تخزين الاندفاع، لذلك يصعب تنفيذ مخططات حل الخلاف، وبالإضافة إلى ذلك فإنّ خوارزميات التجميع والجدولة التي تم اختيارها بسبب تعقيدها الحسابي الصغير لها طبيعة مجهود أفضل، فهي لا تدعم تمايز خدمة “QoS”.

الحلول الرئيسية للمساهمة في توفير جودة الخدمة “QoS” في البنية الرئيسية لشبكة “OBS” تعالج كتل البناء الخاصة بشبكة “OBS”، إمّا خوارزميات تجميع الاندفاع أو خوارزميات الجدولة أو مخططات حل الخلاف، والآليات الرئيسية المقترحة لتوفير جودة الخدمة عبر شبكات “OBS” هي:

• زيادة الإزاحة.

• التجمع المتمايز انفجر.

• انفجار الاستنساخ.

• التوجيه المتمايز.

• تخصيص الطول الموجي المتباين.

• استباق الاندفاع للانفجار المجدول.

ملاحظة:“WDM” هي اختصار لـ “Wavelength Division Multiplexing”.

ملاحظة:“OCS” هي اختصار لـ “Optical Circuit Switching”.

ملاحظة:“OBS” هي اختصار لـ “Optical burst switching”.

ملاحظة: “OPS” هي اختصار لـ “optical packet switching”.

ملاحظة:“QoS” هي اختصار لـ “Quality of Service”.

ما هو الفيديو عبر الشبكة البصرية؟

شبكة النقل البصري “OTN”: هي عبارة عن مجموعة من عناصر الشبكة الضوئية “ONE” متصلة بواسطة روابط ألياف بصرية قادرة على توفير وظائف النقل، وتعدد إرسال القنوات الضوئية التي تحمل إشارات العملاء وإضافة حديثة إلى حد ما للشبكات الضوئية هي معدد إرسال بصري قابل لإعادة التكوين “ROADM”، وهو شكل من أشكال مُضاعِف الإرسال البصري الإضافي الذي يضيف القدرة على تبديل حركة المرور عن بُعد من نظام تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي “WDM” عند طبقة الطول الموجي.

يوفر استخدام “ROADMs” تحكماً أكبر في القنوات التي يتم إسقاطها والتي يتم تمريرها، ممّا يزيد من مرونة القناة وقابلية التوسع، وخفض نفقات التشغيل عن طريق تقليل لفات الشاحنات إلى المواقع البعيدة.

• “OTN” هي اختصار لـ “Optical Transport Network”.

• “ROADM” هي اختصار لـ “Reconfigurable optical add-drop multiplexer”.

• “ONE” هي اختصار لـ “Optical Network Elements”.

ما هي فيديو الشبكة؟

فيديو الشبكة: هو نوع من الاتصال يستخدم بروتوكولات الإنترنت “IP” لنقل إشارة الفيديو، وتشبه هذه التقنية تقنيات اتصال “IP” الأخرى، مثل البريد الإلكتروني ونقل معلومات الويب والاتصال الهاتفي بالكمبيوتر، ومع ذلك بدلاً من البيانات المكتوبة تُستخدم تقنية فيديو الشبكة لنقل إشارات الفيديو الرقمية أو الصوت، كما إنّها تقنية توفر الوصول إلى أنظمة الفيديو المفتوحة المدمجة مع ميزات مثل الشبكات وذكاء الكاميرا والتصوير الرقمي.

يمكن أن يكون سلكياً أو لاسلكياً، حيث إنّه ينقل تدفقات الصوت وإشارات الفيديو الرقمية عبر بروتوكول الإنترنت “IP”، ويُعرف أيضاً باسم المراقبة بالفيديو القائمة على تكنولوجيا المعلومات أو تقنية مراقبة “IP” وتوجد الاستخدامات الأكثر شيوعاً لهذه التقنية في مجالات المراقبة وإنتاج الفيديو، وعند دمجها مع تقنية اتصالات الألياف الضوئية تُعرف باسم تقنية فيديو الشبكة القائمة على الألياف.

المكونات الأساسية لشبكة اتصالات الألياف الضوئية مع نظام الفيديو الشبكي:

1- جهاز المصدر:

يتم توفير إشارات الفيديو الرقمية التي سيتم إرسالها عبر نظام فيديو الشبكة بواسطة الأجهزة المصدر وفي نظام فيديو الشبكة تكون الأجهزة المصدر هي كاميرات الشبكة، وتقوم كاميرات الشبكة بالتقاط الصور في نظام المراقبة أو الكاميرا وتنقل المزيد من إشارات الفيديو، كما يتم توصيل الكاميرا بمحولات الوسائط بفتحة وحدة “SFP”، ويتم إدخال الوحدات في هذه الفتحة وتقوم بتحويل إشارة البيانات المستلمة من المصدر إلى إشارة ضوئية.

2- كابلات الألياف الضوئية:

كابلات الألياف الضوئية: هي عناصر تجسير أو عناصر إرسال تنقل هذه الإشارات الرقمية إلى الأمام وبناءً على متطلبات التشغيل قد يختلف نوع كابلات الألياف الضوئية، ويمكن أن تكون المتطلبات التشغيلية هي مسافة إرسال محددة ومعدل نقل البيانات وقوة الإشارة وتوافق وسيط للجهاز، ويمكن دعم نظام فيديو الشبكة عن طريق الإرسال البسيط أو أحادي الاتجاه أو الازدواج الكامل، والإرسال باستخدام أنواع محددة من كابلات الألياف الضوئية.

3- جهاز الاستقبال:

تتكون أنظمة فيديو الشبكة من لوحات استقبال أو لوحات مراقبة النظام، وتجمع لوحة الاستقبال بيانات الفيديو المنقولة بواسطة كابلات الألياف الضوئية وتراقبها أو تعالجها وفقاً لمتطلبات التشغيل، وجهاز الاستقبال متصل بمحول شبكة بفتحة “SFP” لوحدة “SFP”، وتقوم هذه الوحدة بتوصيل الإشارة بجهاز الاستقبال أو الأجهزة التي قد تكون شاشة ومسجل فيديو أو أياً من هذه الأجهزة، وتقوم وحدة “SFP” بتغيير الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية لإرسالها إلى جهاز الاستلام.