نظام الألياف البصرية FTTH

تشكل شبكات “FTTH” جزءاً مهماً من تركيبات الاتصالات الحديثة في المباني السكنية والوحدات السكنية الأخرى، كما إنّ الشعبية المتزايدة لأنظمة الألياف الضوئية “في الميل الأخير” هي نتيجة للتشريعات المعتمدة في العديد من البلدان والوعي المتزايد للمستثمرين، وفي الوقت الحاضر أصبح الوصول السريع والموثوق إلى الإنترنت وخدمات الوسائط المتعددة أولوية.

ما هو نظام الألياف الضوئية إلى المنزل FTTH؟

نظام الألياف الضوئية إلى المنزل “FTTH”: والتي تسمى أيضاً الألياف إلى المباني، وهي تركيب واستخدام الألياف الضوئية من نقطة مركزية مباشرة إلى المباني الفردية مثل المساكن والمباني السكنية والشركات لتوفير اتصال إنترنت عالي السرعة، ويزيد النظام بشكل كبير من سرعات الاتصال المتاحة لمستخدمي الكمبيوتر مقارنة بالتقنيات المستخدمة الآن في معظم الأماكن.

تُعد “FTTH” بسرعات اتصال تصل إلى “100 ميجابت في الثانية”، وهذه السرعات هي 20 إلى 100 مرة أسرع من مودم الكابل النموذجي أو اتصالات خط المشترك الرقمي “DSL“، كما قد يكون تنفيذ “FTTH” على نطاق واسع مكلفاً؛ لأنّه يتطلب تركيب مجموعات كابلات جديدة عبر “الروابط الأخيرة” من كابلات الألياف الضوئية الحالية إلى المستخدمين الفرديين.

تمتلك بعض المجتمعات حالياً خدمة الألياف الضوئية “FTTC”، ويشير “FTTC” إلى تركيب واستخدام كابلات الألياف الضوئية في الحواجز بالقرب من المنازل أو الشركات، مع وسيط “نحاسي” يحمل الإشارات بين الحاجز والمستخدمين النهائيين، ومن الممكن أيضاً تعميم الألياف الضوئية بسبب الحلول التكنولوجية الرخيصة والفعالة، حيث لاحظ مقدمو خدمة الإنترنت مزايا الشبكات الضوئية المنفعلة “xPON”، ويجب على مصمم نظام الألياف الضوئية لمبنى معين أن يأخذ في الاعتبار العديد من القضايا التي لها تأثير على اختيار الكابلات وتقنيات الكابلات:

• نوع المبنى، أي مبنى إداري و مبنى سكني.

• طوبولوجيا النظام، بما في ذلك مواقع أعمدة الكابلات.

• تطبيقات النظام المرتبطة بالتكنولوجيا ونوع الخدمات.

• عامل استخدام الشبكة، من توصيل جميع المنافذ أو الاتصالات اللاحقة للمستخدمين الجدد.

ملاحظة:“FTTH” هي اختصار لـ “Fiber to the home” و”FTTC” هي اختصار لـ “Fiber to the curb/cabinet”.

ملاحظة:“DSL” هي اختصار لـ “Digital subscriber line” و”xPON” هي اختصار لـ “X Version Of passive Optical Network”.

أنواع كابلات نظام FTTH:

1- كابلات “اندلاع” داخلية وكابلات المشتركين:

تشبه الطريقة التي تعتمد على كابلات توزيع الاختراق تلك المعروفة من أنظمة توزيع تلفاز الكابل، كما يتم تشغيل الكابلات من إطار التوزيع البصري الموجود في الجزء السفلي من المبنى إلى جميع أو الطوابق المحددة، حيث يتم توصيلها بكابلات المشتركين المنتهية بمنافذ، وعدد الألياف في كل كابل هو نفس عدد المنافذ في الطابق المقابل.

يدخل الكابل الموجود على أرضية معينة إلى صندوق التوزيع، حيث يتم تقطيع الألياف بألياف كابلات المشترك، كما يجب أن تتميز ألياف كابلات المشترك بنصف قطر الانحناء المنخفض، وطريقة الكابلات هذه هي الأكثر شيوعاً ويمكن تطبيقها في أي مبنى تقريباً بغض النظر عن نوعه والتخطيط أو الهيكل، ومقارنةً بالطرق المقدمة في الأجزاء الإضافية، فإنّها تتضمن تنفيذ النظام بأكمله في مرحلة التثبيت، ولا تخلو من الأهمية أيضاً الحاجة إلى صندوق التوزيع في كل طابق.

2- الكابلات القائمة على الأنابيب الدقيقة:

التقنية الثانية مفيدة بشكل خاص في حالة عدم معرفة عدد المشتركين أو المنافذ مسبقاً، كما يتكون نظام الكابلات على أساس الأنابيب الدقيقة، أو المنتجات الدقيقة من حزم مصممة خصيصاً من الأنابيب المرنة الصغيرة، كما يتم توفير كل أنبوب منفرد للمشترك المحتمل، ومن الممكن أيضاً توصيل حزم فردية من الأنابيب الأفقية في القناة باستخدام موصلات خاصة.

تقدم الحلول المتاحة تجارياً عدداً من الفرص في اختيار الهيكل لكل من الحزم والأنابيب الدقيقة الفردية كما يمكن أن تختلف في الشكل والأبعاد والمرونة واللون، وعادةً ما يتم نفخ الألياف في المنتجات الدقيقة المنفذة في المبنى باستخدام آلات النفخ والعملية سهلة وسريعة، ومع هذا النهج لا يتحمل المشغل التكاليف المرتبطة بالوصلات غير المستخدمة ويتم توفير الألياف فقط للمشتركين الفعليين.

3- الكابلات على أساس الكابلات سهلة الوصول:

تعمل تقنية “FTTH” هذه بمعنى الجمع بين النهجين الموصوفين سابقاً، وهي تنفيذ الكابلات بناءً على ما يسمى كابلات الوصول السهل، كما يبدو أنّ هذه الطريقة هي الطريقة الأكثر تنوعاً ومرونة لجلب الألياف إلى الشقق في المباني متعددة العائلات، وكابل الوصول السهل هو كابل ألياف بصرية يتكون من ألياف متعددة مع طبقات عازلة ضيقة” 0.9 مم”، وتقع في أنبوب “LSZH”.

يمكن تشعب الألياف مباشرةً إلى المشتركين الفرديين دون الحاجة إلى الربط داخل الناهض للمبنى، كما يتم استخراجها بسهولة من كسر النوافذ في الأنبوب الخالي من الجل، والنوافذ المكسورة محمية بوحدات الكسر ويتم سحب الألياف الفرعية من الكابل ويتم توصيلها داخل أنابيب واقية لمنافذ المشتركين.

“LSZH” هي اختصار لـ “Low Smoke Zero Halogen cable”.

4- الكابلات في طوبولوجيا النجمة وبناءً على كابلات المشتركين:

في هذه الطريقة يتم استخدام كابل توزيع داخلي منفصل من الغرفة الفنية إلى كل شقة أو مبنى تجاري، وهذه الطريقة شائعة بسبب انخفاض سعر كابلات التوزيع هذه وتقليل تكلفة الأدوات اللازمة، وفي حالة العديد من المنافذ الطرفية يمكن أن يواجه عامل التركيب مشاكل في الترتيب المناسب للكابلات المتعددة في إطار التوزيع؛ للحفاظ على الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء لكل كابل أو ليف.

آلية عمل FTTH:

السمة المميزة لـ “FTTH” هي أنّها تربط الألياف الضوئية مباشرة بالمساكن، كما يستخدم الألياف الضوئية لمعظم أو كل اتصالات الميل الأخير، وتنقل الألياف الضوئية البيانات باستخدام إشارات ضوئية لتحقيق أداء أعلى.

يتم تنظيم شبكات الوصول إلى “FTTH” بشكل أساسي على النحو التالي، حيث يتم تشغيل كابلات الألياف الضوئية من مكتب مركزي عبر محور توزيع الألياف “FDH”، وبعدها عبر نقطة وصول للشبكة “NAP” وبعد ذلك إلى المنزل من خلال محطة تعمل كنقطة اتصال صندوق.

ملاحظة:“FDH” هي اختصار لـ “fiber distribution hub” و”NAP” هي اختصار لـ “Network Access Point”.

معمارية ومكونات FTTH:

يسمح نوعان من الأنظمة لكابلات الألياف الضوئية بنقل البيانات باستخدام الضوء، ممّا يجعل “FTTH” ممكناً، وهم شبكات بصرية نشطة “AONs” وشبكات بصرية سلبية “PONs”.

تستخدم “AONs” معدات التحويل التي تعمل بالكهرباء لتوجيه الإشارات بنشاط إلى مستخدمين محددين، وتستخدم “PONs” المقسمات الضوئية لتوجيه الإشارة بدلاً من المفاتيح التي تعمل بالكهرباء ممّا يعني أنّ مستخدمي “PON” يحتاجون فقط إلى معدات تعمل بالكهرباء في الطرف المستقبل للشبكة، كما يتم استخدام كلا النوعين في تطبيقات “FTTH” ولكل منهما فوائده، ولكن معظم تطبيقات “FTTH” تستخدم “PONs” لأنّها أرخص في التثبيت وتوفر أداءً عالياً.

طوبولوجيا شبكة “PONs” هي كما يلي:

• محطة خط ضوئي “OLT” في المكتب المركزي للمزود.

• وحدات الشبكة الضوئية “ONUs” الأقرب إلى أماكن عمل المستخدم النهائي.

• شبكة توزيع بصري “ODN” بين “OLT” و”ONU” لتقسيم وتوزيع الإشارة التي تنتقل على طول “PON”.

ملاحظة:“PONs” هي اختصار لـ “passive optical networks” و”AONs” هي اختصار لـ “Active Optical Networks”.

ملاحظة: “OLT” هي اختصار لـ “Optical line termination” و”ONUs” هي اختصار لـ “optical line terminal”.

ملاحظة:“ODN” هي اختصار لـ “Optical Distribution Network”.

فوائد استخدام FTTH:

تتمثل الميزة الرئيسية لشبكة “FTTH” في زيادة أداء الشبكة وتحديداً السرعات العالية عبر مسافة طويلة، والتي لا تستطيع الطريقة القديمة لاستخدام الكابلات المحورية والموصلات المزدوجة الملتوية و”DSL” الوصول إليها، ونظراً لعرض النطاق الترددي العالي بشكل ملحوظ، يعتبر الخبراء “FTTH” أفضل تقنية للتعامل مع متطلبات شبكة المستهلك في العقود القادمة، بعض الفوائد التي تأتي مع هذا تشمل:

• أداء محسّن لدفق الفيديو عالي الدقة على تطبيقات مثل “YouTube” و”Roku”.

• يسمح بإجراء ترقيات متعددة دون الحاجة إلى استبدال الألياف، ممّا دفع البعض إلى تسمية “FTTH” بأنّه دليل مستقبلي، ويمكن تحديث البنية التحتية المحيطة بالألياف دون الحاجة إلى تحديث الألياف نفسها.

• سرعات أعلى لمسافات أطول من التقنيات السابقة.

• أفضل من تكوينات الألياف الأخرى؛ لأنّ الألياف تتصل مباشرة بالمساكن ويمكنها إكمال أجزاء الشبكة المتبقية باستخدام “Ethernet” أو الكابل المحوري.