ما هي الشبكة البصرية الذكية IONS

بالنسبة لجميع الاستراتيجيات تحتاج الشبكة الضوئية إلى تثبيت سعة أكبر من تلك الخاصة بدعم شبكة “IP” المنطقية الاسمية، كما أنّ “ION” هو مخطط المرونة متعدد الطبقات الأكثر فعالية من حيث التكلفة، حيث كان من المتوقع انخفاض اتجاه التكلفة من الحماية المزدوجة إلى حماية “IP” غير المحمية إلى التجمع المشترك، كما يتم دعم موارد “IP” الاحتياطية بشكل أكثر كفاءة من خلال موارد “OTN”.

ما هي الأنظمة الذكية لتصميم الشبكات الضوئية؟

الأنظمة الذكية لتصميم الشبكات الضوئية: هي التقنيات المتقدمة والتي عبارة عن مجموعة شاملة من الأبحاث تركز على الجوانب النظرية والعملية للمنهجيات الذكية المطبقة على مشاكل العالم الحقيقي، وهذا المصدر المرجعي مفيد لمهندسي البحث والتطوير والعلماء والطلاب المهتمين بأحدث التطورات في مجال الأنظمة الذكية لتصميم الشبكات الضوئية.

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

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

• “ION” هي اختصار لـ “Intelligent Optical Network”.

أساسيات الشبكة البصرية الذكية IONS:

تنمو الشبكات الضوئية بمعدلات غير مسبوقة لاستيعاب الزيادة الكبيرة في حركة البيانات الناتجة عن تطبيقات الإنترنت والشركات الجديدة، واقترن هذا النمو بإدخال أجهزة العميل على سبيل المثال أجهزة التوجيه وأجهزة التخزين وخوادم المحتوى على حافة الشبكة التي تعمل بمعدلات الخط البصري، كما يعمل هذان الاتجاهان على تغيير الطريقة الأساسية التي يتم بها تصميم شبكات النقل البصرية ونشرها وإدارتها.

تعالج الشبكات الضوئية الذكية الناشئة تحدي توسيع نطاق حركة المرور، وبالإضافة إلى ذلك عند دمجها مع تقنيات إدارة الخدمة الحديثة، تفتح هذه الشبكات فرصاً مثيرة لتقديم خدمات بصرية مخصصة جديدة مباشرة إلى المستخدمين النهائيين، ممّا يسمح لشركات الاتصالات بالاستفادة الكاملة من اقتصاديات النقل البصري.

تجمع الشبكات البصرية الذكية من الجيل التالي بين موضوعين مهمين بشكل متزايد، كم الشبكات الضوئية وأمن الشبكات، كما يوفر علاجاً شاملاً للشبكة الضوئية من الجيل التالي ومعالجة شاملة لخوارزميات التشفير والشبكة البصرية الكمية، بما في ذلك الموضوعات المتقدمة مثل النقل الآني وكيفية استخدام استراتيجيات الكشف والتدابير المضادة، ونظراً لتطور الشبكة الضوئية فقد أصبحت الشبكة المفضلة.

ومن المتوقع أن تبقى كذلك لأجيال عديدة قادمة، لكل من الحمولات المتزامنة وغير المتزامنة من الصوت والبيانات والفيديو والفيديو التفاعلي والألعاب والموسيقى والنص، وشهدت السنوات القليلة الماضية أيضاً زيادة في هجمات الشبكة نتيجة تخزين العقد المستندة إلى الكمبيوتر وإعادة توجيهها، كما يواجه مهندس الشبكة ومصمم النظام حالياً تحديات تتمثل في تضمين ميزات محسّنة مثل اكتشاف الدخيل واستعادة الخدمة والإجراءات المضادة وتجنب الدخيل وما إلى ذلك.

تُعتبر شبكة الجيل التالي الضوئية ذكية وقادرة على اكتشاف الدخلاء الخبيثين والتفوق عليهم، حيث تقدم الشبكات البصرية الذكية من الجيل التالي نهجا شاملاً لمعالجة الشبكات الضوئية الآمنة، بما في ذلك الألياف إلى المنزل “FTTH” والفضاء البصري الحر “FSO”، ويضع الاتجاه الحتمي لتطوير “5G” وما بعده متطلبات أعلى على ذكاء الشبكات الضوئية.

وفي تشغيل الشبكة الضوئية يمكن للعديد من العمليات الاستفادة من التقنيات الناشئة من أجل التحسين الفعال، مثل تخصيص الموارد وتشغيل الأعطال وتصنيف حركة المرور والتنبؤ وكذلك الإقناع الأمني، والذكاء الاصطناعي “AI” هو طريقة تحدد الهياكل المنطقية الرقمية اتباع بنية الشبكة العصبية البيولوجية لإعادة إنتاج عملية التحليل والتعلم، وإلى جانب ذلك تُعد “blockchain” أيضاً بنية لامركزية آمنة تدعم مصداقية الاتصالات الموزعة والتخزين.

تُعتبر هاتان التقنيتان لهما إمكانات كبيرة في تحسين الشبكة الضوئية الذكية في جوانب مختلفة، كما يتم استخدام بعض الأساليب الممكنة، لدمج الذكاء الاصطناعي والبلوك تشين بشكل منفصل مع الشبكة الضوئية لتحسين أدائها، حيث أدى التضخيم البصري وتعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف “DWDM” إلى تغيير شبكات النقل البصري بشكل أساسي، وبعد أن تم اعتماد هذه التقنيات على نطاق واسع انتقل التطور من مصنع الخط الخارجي إلى المكاتب المركزية العقدية، حيث لم تواكب معدات التحويل الكهربائي السرعة.

بينما كانت تقنية “OEO” ضرورية للاستمالة وتجميع حركة المرور فقد تغيرت شبكة النقل بشكل كبير ممّا يتطلب إعادة التفكير بشكل كبير في كيفية تصميم الشبكات وتشغيلها، وبينما تحمل شبكات النقل اليوم كميات ملحوظة من عرض النطاق الترددي فإنّ طبقتها الضوئية ثابتة بشكل أساسي وتوفر فقط النقل البسيط من نقطة إلى نقطة، كما لا يمكن إدارة العدد المتزايد من الأطوال الموجية بكفاءة إلّا من خلال سلالة جديدة من عناصر الشبكات.

يمكن لأنظمة التبديل الضوئية “PSS” تنفيذ هذه الوظائف بكفاءة لأنّها تمتلك معدل البت وطول الموجة وبروتوكول شفاف، ومع كل نوى وواجهات التبديل الضوئية يمكن لـ “PSS” تبديل الإشارات الضوئية عند مستويات مختلفة من الطول الموجي الحبيبي والنطاق الفرعي ومستويات ألياف “DWDM” المركبة.

وعلى الرغم من توفر أنظمة التوصيل المتقاطع مع مراكز التبديل الكهربائية إلّا أنّها تؤدي هذه الوظائف بتكاليف رأسمالية عالية جداً وأوجه قصور تشغيلية، كما يتم استخدام تقنيات التمكين لنشر شبكات النقل البصري الذكية “OTN”، وتأخذ منظوراً عملياً حول قضايا ترحيل بنية الاستمرارية والتنفيذ.

• “FTTH” هي اختصار لـ “Fiber to the home”.

• “DWDM” هي اختصار لـ “Dense wavelength division multiplexing”.

• “PSS” هي اختصار لـ “Photovoltaic switching systems”.

• “AI” هي اختصار لـ “Artificial intelligence”.

• “FSO” هي اختصار لـ “Free-space optical”.

تصميم ومحاكاة أمان الطبقة المادية للشبكات البصرية الذكية من الجيل التالي:

مع أحدث التطورات التكنولوجية والميزات الجذابة للشبكات الضوئية الذكية من الجيل التالي مثل النطاق الترددي العالي وانخفاض استهلاك الطاقة وفقدان الإرسال المنخفض، فقد تم اعتبارها الحل الأكثر قابلية للتطبيق لتلبية متطلبات النطاق الترددي المتزايدة بسرعة، ومع ذلك تطرح مكونات الشبكة الضوئية الرئيسية مجموعة من التحديات الأمنية ومشكلات الموثوقية مصحوبة بنقاط ضعف جديدة داخل الشبكة.

حيث يتوفر تصميم للتشفير البصري وطريقة فك التشفير لتعزيز أمان الشبكة الضوئية باستخدام الثنائي الضوئي الذي يولد التسلسل الثنائي العشوائي الزائف “PRBS”، كتقلبات ضوضاء اللقطة وتصميم قائم على محول الطول الموجي باستخدام بوابة “XOR” على أساس أشباه الموصلات “SOA”، والذي يستخدم التعديل عبر الطور “XPM”.

يتم تحليل أداء النظام بناءً على معدل الخطأ في البت “BER” وعامل “Q” بمعدلات بيانات مختلفة لأطوال ارتباط مختلفة تصل إلى “100 كم” باستخدام “Opti System”، كما أنّ الإرسال الخالي من الأخطاء مع معدل الخطأ في البتات “BER” من “10 إلى 12” يتم تحقيقه بمعدل بيانات يبلغ “10 جيجابت في الثانية” لطول ارتباط يبلغ “30 كم” فقط للنظام مع ضوضاء اللقطة الخاصة بـ “PIN” الضوئي المستخدم في إنشاء تسلسل “PRBS”.

ومع ذلك يتيح النظام القائم على تحويل الطول الموجي نقل الإشارة بسرعة “10 جيجابت في الثانية” حتى طول ارتباط يبلغ “90 كيلو متر”، كما تتطلب المرونة العالية اللازمة لتحسين طوبولوجيا “IP” المنطقية في كل سيناريو خطأ معين في إعادة التكوين العالمي “ION” قدراً أكبر من السعة، والمعدات المثبتة في الطبقة الضوئية من إعادة التكوين المحلي “ION”، ممّا يجعل هذه الإستراتيجية العالمية أكثر تكلفة.

وبالتالي فإنّ حل إعادة التكوين المحلي “ION” أقل تكلفة من حل المجمع المشترك، ويكمن فرق التكلفة الرئيسي في التكلفة الفرعية، وتحتاج إعادة التوجيه المحلية “ION” إلى عدد أقل من بطاقات خط توجيه “IP” وبما أنّ هذه المعدات باهظة الثمن نسبياً، فإنّ توفير هذه المعدات يؤدي إلى توفير كبير في التكلفة.

• “PRBS” هي اختصار لـ “Pseudorandom Binary Sequence”.

• “BER” هي اختصار لـ “Bit error rate”.

• “XPM” هي اختصار لـ “Cross-Phase Modulation”.

• “SOA” هي اختصار لـ “Service-oriented architecture”.