اقرأ في هذا المقال
- ما هي الشبكة البصرية السلبية passive optical network؟
- مكونات وأجهزة الشبكة الضوئية السلبية
- هندسة الشبكة البصرية السلبية
- عملية الشبكة البصرية السلبية
- أنواع خدمة PON
- تطبيقات PON
- فوائد الشبكات البصرية السلبية
على عكس الشبكة الضوئية النشطة فإنّ الطاقة الكهربائية مطلوبة فقط عند نقاط الإرسال والاستقبال ممّا يجعل “PON” فعالاً بطبيعته من وجهة نظر تكلفة التشغيل، كما تُستخدم الشبكات الضوئية السلبية لنقل الإشارات في وقت واحد في كلا الاتجاهين العلوي والمصب من وإلى نقاط نهاية المستخدم.
ما هي الشبكة البصرية السلبية passive optical network؟
الشبكة البصرية السلبية “PON”: هي عبارة عن شبكة ألياف ضوئية تستخدم طوبولوجيا من نقطة إلى عدة نقاط ومقسمات بصرية لتوصيل البيانات من نقطة إرسال واحدة إلى نقاط نهاية متعددة للمستخدم، والسلبي في هذا السياق يُشير إلى حالة عدم القدرة على الألياف وتقسيم أو تجميع المكونات.
- “PON” هي اختصار لـ “passive optical network”.
مكونات وأجهزة الشبكة الضوئية السلبية:
تُعتبر الألياف الضوئية والمقسمات بمثابة لبنات البناء “السلبية” حقاً لـ “PON” ودون الحاجة إلى طاقة كهربائية، كما لا تُعتبر المقسمات الضوئية انتقائية للأطوال الموجية وتقوم ببساطة بتقسيم أي أطوال موجية بصرية في اتجاه المصب، وكذلك يؤدي تقسيم الإشارة الضوئية إلى فقدان الطاقة الذي يعتمد على عدد الطرق التي تنقسم بها الإشارة.
لا تتطلب المقسمات أياً من التبريد أو الصيانة المستمرة الأخرى الملازمة لمكونات الشبكة النشطة مثل المكبرات الضوئية ويمكن أن تستمر لعقود إذا تركت دون عائق، وبالإضافة إلى المكونات السلبية يلزم وجود أجهزة نهائية نشطة لإنشاء شبكة “PON” بالكامل.
1- محطة الخط البصري “OLT”:
محطة الخط البصري “OLT”: هي نقطة البداية للشبكة الضوئية المنفعلة، وهو متصل بمحول أساسي من خلال مقابس إيثرنت، كما تتمثل الوظيفة الأساسية له في تحويل الإشارات وإطارها وإرسالها لشبكة “PON” وتنسيق تعدد إرسال محطة الشبكة الضوئية “ONT” للإرسال الأولي المشترك.
كما أنّ أجهزة المستخدم النهائي المشار إليها باسم وحدة الشبكة الضوئية “ONU”، وهذا ببساطة اختلاف في المصطلحات بين هيئتي المعايير الرئيسيتين “ITU-T” الذين يستخدمون “ONT” و”IEEE” الذين يستخدمون “ONU”، والمصطلحان قابلة للتبديل بشكل فعال ولكنّها تعتمد على خدمة “PON” والمعيار المستخدم.
- “OLT” هي اختصار لـ “Optical Line Terminal”.
- “ONU” هي اختصار لـ “Optical Network Unit”.
- “ONT” هي اختصار لـ “Optical Network Terminal”.
- “IEEE” هي اختصار لـ “Institute of Electrical and Electronics Engineers Standards Association”.
- “ITU-T” هي اختصار لـ “International Telecommunication Union Telecommunication”.
2- جهاز “ONT”:
جهاز “ONT”: هو الجهاز الذي يعمل بالطاقة لنظام الشبكة الضوئية المنفعلة في الطرف المقابل المستخدم للشبكة ويتضمن منافذ “Ethernet” للجهاز المنزلي أو اتصال الشبكة.
هندسة الشبكة البصرية السلبية:
تتبنى شبكات “PON” بنية من نقطة إلى عدة نقاط “P2MP” والتي تستخدم المقسمات الضوئية لتقسيم إشارة المصب من “OLT” واحد إلى مسارات متعددة في اتجاه التيار إلى المستخدمين النهائيين، وتجمع نفس الفواصل بين مسارات المنبع المتعددة من المستخدمين النهائيين إلى “OLT”.
تم اختيار نقطة إلى عدة نقاط باعتبارها بنية “PON” الأكثر قابلية للتطبيق لشبكات الوصول الضوئية مع الكفاءات المتأصلة في مشاركة الألياف واستهلاك الطاقة المنخفض، وتم توحيد هذه البنية في عام 1998م، وتبدأ شبكة “PON” بمحطة الخط البصري “OLT” في موقع مصدر مزود الخدمة المعروف عادةً باسم المكتب المحلي أو المركزي، أو يشار إليه أحياناً باسم التبادل أو العنوان.
ويتم توجيه كابل التغذية بالألياف الضوئية أو الألياف المغذية إلى فاصل سلبي، جنباً إلى جنب مع ألياف احتياطية إذا تم استخدام أحدها، ثم يتم توصيل ألياف التوزيع من الفاصل إلى محطة الإسقاط والتي يمكن وضعها في خزانة شارع أو في مبيت متين مثبت في حفرة أو على عمود تلغراف أو حتى على جانب المباني.
وتوفر الألياف المتساقطة بعد ذلك الاتصال الأخير من طرف إلى واحد من المنفذ الطرفي المسقط إلى المستخدم النهائي “ONT / ONU”، وفي بعض الحالات يتم استخدام أكثر من جهاز تقسيم واحد على التوالي ، ويشار إلى ذلك على أنّه بنية التقسيم المتتالية.
يمكن تقسيم الإشارات المحمولة على ألياف المغذي لتوفير الخدمة لما يصل إلى “256 مستخدماً” مع “ONU” أو “ONT” لتحويل الإشارات وتزويد المستخدمين بالوصول إلى الإنترنت، ويُعرف عدد الطرق التي يتم بها تقسيم أو تقسيم إشارة “OLT” النهائية قبل الوصول إلى المستخدم النهائي باسم التقسيم أو نسبة الانقسام.
في التكوينات الأكثر تعقيداً، حيث يتم بث فيديو “RF” بالتوازي مع خدمة بيانات “PON” أو تتواجد خدمات “PON” الإضافية معاً على نفس شبكة “PON”، يتم استخدام أجهزة دمج سلبية “MUX” في المكتب المركزي أو المحلي لدمج طول موجة تراكب الفيديو وأطوال موجية إضافية لخدمة “PON” على ألياف مغذي “OLT” الصادرة.
- “P2MP” هي اختصار لـ “point-to-multipoint communication”.
- “MUX” هي اختصار لـ “Multiplexer”.
“RF” هي اختصار لـ “radio frequency”.
عملية الشبكة البصرية السلبية:
يُعد تعدد الإرسال بتقسيم الموجة “WDM” أحد الابتكارات التي تُعد جزءاً لا يتجزأ من عملية “PON” وتستخدم لفصل تدفقات البيانات بناءً على الطول الموجي لضوء الليزر، ويمكن استخدام طول موجي واحد لنقل بيانات المصب بينما يستخدم طول آخر لنقل البيانات الأولية، وتختلف هذه الأطوال الموجية المخصصة اعتماداً على معيار “PON” المستخدم ويمكن أن توجد في نفس الوقت على نفس الألياف.
الوصول المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA” هي تقنية أخرى تُستخدم لتخصيص عرض النطاق الترددي المنبع لكل مستخدم نهائي لفترة زمنية محددة، والتي تتم إدارتها بواسطة “OLT” ممّا يمنع تصادم الطول الموجي أو البيانات في مقسمات “PON” أو “OLT” بسبب تعدد “ONT” أو “ONU” لنقل البيانات المنبع في نفس الوقت.
- “TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.
- “WDM” هي اختصار لـ “wavelength division multiplexing”.
أنواع خدمة PON:
- “G-PON”.
- “E-PON”
- “10G-EPON”.
- “XG(S)-PON”.
- “NG-PON2”.
- “RF Video Overlay”.
تطبيقات PON:
يُشار إلى “PON” أحياناً باسم “الميل الأخير” بين الموفر والمستخدم أو الألياف “FTTX” مع “X” للدلالة على المنزل “FTTH” أو المبنى “FTTB” أو المباني “FTTP” أو أي موقع آخر، واعتماداً على مكان إنهاء الألياف الضوئية، وكانت تقنية الألياف إلى المنزل “FTTH” هي التطبيق الرئيسي لـ “PON”.
جعلت البنية التحتية المنخفضة للكابلات بدون عناصر نشطة وسمات نقل الوسائط المرنة للشبكات الضوئية المنفعلة من أنّها مناسبة تماماً لتطبيقات الإنترنت والصوت والفيديو المنزلية، ومع استمرار تحسين تقنية “PON” توسعت التطبيقات المحتملة أيضاً، كما يستمر طرح “5G” وقد وجدت شبكات “PON” تطبيقاً جديداً مع “5G fronthaul”، والواجهة الأمامية هي الاتصال بين وحدة التحكم في النطاق الأساسي ورأس الراديو البعيد في موقع الخلية.
نظراً لمتطلبات النطاق الترددي والكمون التي تفرضها “5G”، فإنّ استخدام شبكات “PON” لإكمال اتصالات الواجهة الأمامية يمكن أن يقلل من عدد الألياف ويحسن الكفاءة دون المساس بالأداء، وبنفس الطريقة التي يتم بها تقسيم إشارة المصدر بين المستخدمين لـ “FTTH” يمكن توزيع الإشارة من وحدات النطاق الأساسي على مجموعة من رؤوس الراديو البعيدة.
يتيح “PON” تكامل وظائف الحرم الجامعي مثل إدارة المباني والأمن ومواقف السيارات مع تقليل المعدات المخصصة وأنظمة الكابلات والإدارة، وبالمثل يمكن لمجمعات الأعمال المتوسطة إلى الكبيرة أن تجني فوائد فورية من تنفيذ “PON”، مع انخفاض تكاليف التركيب والصيانة التي تؤثر بشكل مباشر على المحصلة النهائية.
- “FTTP” هي اختصار لـ “Fiber To The plant”.
- “FTTB” هي اختصار لـ “Fiber To The Building”.
- “FTTH” هي اختصار لـ “Fiber to the home”.
- “FTTX” هي اختصار لـ “Fiber to the x”.
فوائد الشبكات البصرية السلبية:
- الاستخدام الفعال للطاقة.
- بنية تحتية مبسطة وسهولة الترقية.
- الاستخدام الفعال للبنية التحتية.
- سهولة الصيانة.
- حدود الشبكات البصرية المنفعلة.
- المسافة.
- اختبار الوصول.
- قابلية عالية للانهيار في خط التغذية أو “OLT”.
