نظام تقسيم الطول الموجي الوصول المتعدد WDMA

تم إثبات أنّ بروتوكولات “WDMA” يمكن أن توفر اتصالات النطاق العريض في شبكة الوصول البصري، حيث في ظل تحميل حركة المرور المتماثل، يُظهر أداء بروتوكول “WDMA” تحسناً في حالة القناة المفردة وهو أمر مهم بشكل خاص عند معدلات الإرسال الأعلى، ثم تم إثبات أنّ أداء بروتوكول “WDMA” أقل حساسية للتدهور الناجم عن أحمال المرور غير المتماثلة ممّا يؤدي إلى تحسن كبير في الحد الأقصى من الإنتاجية التي يمكن تحقيقها، ويتم استكشاف القدرة المحتملة لاستراتيجية النطاق العريض هذه لشبكة الوصول البصري.

ما هو نظام تقسيم الطول الموجي الوصول المتعدد WDMA؟

نظام الوصول المتعدد بتقسيم الطول الموجي “WDMA”: هو تقنية تحقيق اتصالات النطاق العريض في شبكة الوصول البصري المستقبلية، وكما يتم تقديم بروتوكولات تخصيص الطلب الجديدة الفعالة “WDMA” المناسبة للتشغيل في مثل هذه البيئة عالية السرعة، ويتم فحص أدائها باستخدام تقنيات محاكاة الكمبيوتر المنفصلة للأحداث.

• “WDMA” هي اختصار لـ “Wavelength-division-multiple-access”.

أساسيات نظام تقسيم الطول الموجي الوصول المتعدد WDMA:

في شبكات الوصول المتعدد بتقسيم الطول الموجي “WDMA” تسمح العديد من الاتصالات عالية السرعة عبر أطوال موجية مختلفة بإنتاجية مجمعة ضخمة دون القيود، والتي تفرضها المعالجة الإلكترونية التسلسلية للبيانات، وتعتمد معظم شبكات “WDMA” على الضبط الديناميكي للأطوال الموجية المرسلة أو المستقبلة، وبالتالي فإن التحكم الفعال في حركة المرور متعددة الأطوال الموجية له أهمية رئيسية.

تتضمن بروتوكولات التحكم “WDMA” المقترحة مؤخراً استخدام مرشح قابل للضبط للاستقصاء من خلال أطوال موجات جهاز الإرسال لطلبات الإعداد الموجهة إلى نفسه، واستخدام طول موجي مشترك مخصص للتحكم في الإشارات، وهو عبارة عن جهاز اتصال ألياف بصرية بتقسيم طول الموجة “WDM” أو وصول متعدد بتقسيم الشفرة “CDMA“، كما إنّه يوفر اتصالات متعددة ومتزامنة وغير متزامنة ومتفجرة بمعدل بيانات كامل في كل منفذ.

يتضمن البروتوكول تقنية تخليط القنوات المادية الجديدة التي تسمح للمشفرات ومفككات التشفير باختيار أي قناة مشفرة بسهولة وتزيد من إنتاجية الاتصالات، كما يجمع هذا النهج بين إدارة الطلب على الألياف وشكل من أشكال تعدد الإرسال بتقسيم المكان أو الوقت أي رموز المصفوفة المطبقة على كل بت بيانات، بحيث يمكن تحديد ما يصل إلى قنوات “P” واستخدامها في نفس الوقت دون الحاجة إلى متطلبات الأجهزة الصارمة للأطوال الموجية المختلفة “P” أو فترات زمنية مختلفة “P”.

ولتخفيف التداخل عبر القنوات الذي يمكن أن ينتج حداً لمعدل الخطأ في كل من الشفرات الهجينة للمصفوفة الضوئية “CDMA” و”WDM / CDMA”، تم تصميم تعديل لهذا البروتوكول، حيث يتضمن هذا التعديل تحديداً جديداً لعتبة الكشف البصري عالي السرعة، والذي يمكنه إلغاء أو تمييز جزء من التداخل عبر القنوات المعتمد على البيانات.

شهدت السنوات القليلة الماضية اهتماماً متزايداً بإدارة الطلب على الألياف للشبكات الضوئية من أجل زيادة السعة والتغلب على الاختناق الإلكتروني، وإلى جانب التحسين في مكونات إدارة الطلب على الألياف كان هناك تطوير مستمر لشبكات “WDMA”، وتم التحقيق في عدد كبير من استراتيجيات “WDMA” المختلفة من حيث بنية الشبكة ومتطلبات البروتوكول المرتبطة بها.

• “CDMA” هي اختصار لـ “Code-Division-Multiple Access”.

• “WDM” هي اختصار لـ “Wavelength-division-multiple”.

شبكة وصول متعددة بتقسيم الطول الموجي لاتصالات الكمبيوتر:

تم وصف تصميم من الجيل الأول ويسمى قوس قزح لشبكات الكمبيوتر متعددة الوصول بتقسيم الطول الموجي البصري “WDMA”، ويأخذ النموذج الأولي للبحوث قوس قزح شكل العمود الفقري لشبكة منطقة العاصمة “MAN” ذات الدائرة الكهربية المباشرة للكشف الذي يتكون من “32 جهاز كمبيوتر” شخصي كمحطات بوابة وتتواصل مع بعضها البعض بمعدلات بيانات “200 ميجا بايت / ثانية” وأوقات تبديل فرعية من الثانية.

تمت مناقشة الخيارات المعمارية للنموذج الأولي لتحقيق شبكات “WDMA” بالإضافة إلى أسباب اختيار نقطة التصميم هذه، ويتم عرض القياسات التجريبية على النموذج الأولي ويتم إعطاء طرق لتوسيع هذا النموذج الأولي ليشمل المزيد من المحطات ومعدلات بت أعلى وأوقات إعداد أسرع.

• “MAN” هي اختصار لـ “Metropolitan-Area-Network”.

تقسيم الطول الموجي تقسيم متعدد قناة الوصول إلى وحدة المعالجة المركزية hypercube:

يتم تقديم هيكل قائم على المكعب الفائق، حيث تمتد قنوات الوصول المتعددة البصرية على محاور الأبعاد، ويؤدي هذا إلى تقليل الدرجة المطلوبة بشدة نظراً لأنّ منفذ إدخال أو إخراج واحد فقط مطلوب لكل بُعد، ومع ذلك يتم الحفاظ على الأداء الجيد من خلال الخصائص عالية السعة للاتصال البصري، وتبين أنّ التخفيض في الدرجة له ​​آثار كبيرة على تعقيد النظام.

وتتوفر أربعة تكوينات مقترنة بالنجوم كأساس لقنوات الوصول المتعددة البصرية تعرض ثلاثة منها خاصية التوجيه الذاتي البصري، ويوضح تحليل الأداء أنّه من خلال تكامل المصادر أو أجهزة الاستقبال الرشيقة والوصول المتعدد بتقسيم الطول الموجي، يمكن تطوير الأنظمة مع زيادات كبيرة في الأداء ولكن مع تقليل تعقيد النظام الفرعي للاتصالات.

بروتوكول وصول متعدد بتقسيم الطول الموجي لشبكات المنطقة المحلية عالية السرعة مع طوبولوجيا نجمية سلبية:

بروتوكول وصول متعدد لنظام يتألف من العديد من محطات المرور المتدفقة عالية السرعة المترابطة عبر مقرن نجمي منفعل ضوئي، وكل محطة لديها وصول عبر مجموعة من الأطوال الموجية والوقت مقسم “intp” فتحات ذات حجم ثابت، ويجب أن تحتفظ المحطة بطول موجة أولاً ثم تنقل البيانات على هذا الطول الموجي.

يمكن للمحطات الجديدة الانضمام إلى النظام في أي وقت دون أي إعادة تكوين للنظام، ويمكن أيضاً دعم حركة البث والبث المتعدد بسهولة، كما تم نمذجة وتحليل أداء كل من الحالات السكانية اللانهائية والمحدودة، وتظهر النتائج العددية أنّه يمكن تحقيق تأخير منخفض وإنتاجية عالية أي أكبر من السرعة الإلكترونية لمحطة واحدة، ويُظهر التحليل أيضاً أنّه يتم الحصول على أفضل أداء عندما تكون قدرات قنوات الحجز وقنوات البيانات متوازنة.

تم تقديم بروتوكول الوصول المتعدد بتقسيم الطول الموجي غير المتصادم “WDMA” لشبكة ضوئية سلبية مقترنة بالنجوم وأظهر أنّه يمتلك مزايا كبيرة في الأداء والمرونة، كما تم تقديم تقنية نمذجة الأداء على أساس نموذج تحليلي شبه “ماركوف” الذي يلغي العديد من الافتراضات غير الواقعية للنهج السابقة، ويتم تحليل أداء البروتوكول باستخدام هذا النموذج ومحاكاة الأحداث المنفصلة.

يتم تحقيق تحكيم الوصول إلى قناة التحكم من خلال تعدد الإرسال بتقسيم الوقت “TDM” ممّا يتيح لجميع العقد النشطة الإرسال مرة واحدة في كل دورة تحكم، ويتم تقليل تأخيرات المزامنة الطويلة النموذجية لأنظمة “TDM” بشكل كبير، لأنّ طول دورة التحكم يتناسب مع حجم حزمة التحكم بدلاً من حجم حزمة البيانات، ويزيل البروتوكول تضارب الحزم ويتم دعم حزم البيانات متغيرة الحجم دون تدهور الاستخدام.

يتم تقديم بروتوكول هجين للوصول المتعدد بتقسيم الطول الموجي “WDMA” أو الوصول المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA” مصمم خصيصاً للوصول، ومع مصادر الليزر القابلة للضبط المشتركة الموجودة في المكتب المركزي “CO” ووحدات الشبكة الضوئية الانعكاسية “ONUs” وبروتوكول تخصيص الوقت الديناميكي، كما أنّها ليست هناك حاجة لمزامنة الإرسال الأولي لأنّ الوصول إلى الوسائط المشتركة يتم توفيره بواسطة “CO”.

بروتوكول الوصول الهجين هذا قابل للتطوير من حيث عدد الليزر ويوفر تخصيصاً مرناً لعرض النطاق الترددي وهو مناسب لجميع هياكل الشبكات الانتقائية لطول الموجة، وتم تقييم البروتوكول المقترح من خلال التحليل الرياضي والمحاكاة.

• “CO” هي اختصار لـ “central-office”.

• “ONUs” هي اختصار لـ “Optical-Network-Units”.

• “TDM” هي اختصار لـ “Time-division-multiplexing”.