منو دسترسی
1403/03/18 در ساعت 00:00:01

FTTX چیست؟

با پیشرفت و گسترش اینترنت و در نتیجه تولید داده‌های حجیم، نیاز به انتقال این داده‌ها با سرعت بالا در دهه اخیر بیشتر از هر زمان دیگری احساس می‌شود. به عبارت دیگر، خطوط ارتباطی قدیمی مبتنی بر زوج سیم‌های مسی و بی‌سیم (Wireless)، توانایی فراهم کردن پهنای باند شبکه‌های مخابراتی جدید را ندارند.

FTTX چیست؟

FTTX چیست؟

با پیشرفت و گسترش اینترنت و در نتیجه تولید داده‌های حجیم، نیاز به انتقال این داده‌ها با سرعت بالا در دهه اخیر بیشتر از هر زمان دیگری احساس می‌شود. به عبارت دیگر، خطوط ارتباطی قدیمی مبتنی بر زوج سیم‌های مسی و بی‌سیم (Wireless)، توانایی فراهم کردن پهنای باند شبکه‌های مخابراتی جدید را ندارند.

 

در حال حاضر بهره‌گیری از فیبر‌های نوری گزینه‌ای مناسب جهت رفع این مشکل است. در واقع با جایگزین کردن خطوط انتقال مسی با فیبر‌های نوری در شبکه‌های مخابراتی و کامپیوتری، می‌توانیم شبکه‌ای پهن‌باند با سرعت انتقال بالا داشته باشیم. چنین شبکه‌های مخابراتی که در آن‌ها از فیبرهای نوری استفاده شده است، غالباً به شبکه‌های FTTX معروف هستند. FTTX که کوتاه شده عبارت Fiber To The X است، برای هر ساختار شبکه پهن‌باندی استفاده می‌شود که از فیبر‌ نوری در تمام یا قسمتی از آن استفاده شده باشد.

 

امروزه به دلیل ظرفیت زیاد فیبر‌های نوری و امکان ارائه سرویس‌های مختلف علاوه بر تلفن و اینترنت، به خصوص IPTV، کابل‌های مسی به مرور در حال جایگزین شدن با فیبرهای نوری هستند. خوشبختانه در کشور عزیزمان ایران نیز، شرکت مخابرات ایران همگام به جامعه جهانی در حال بروز رسانی خطوط انتقال داده و استفاده از فیبر‌های نوری است.

مخابرات نوری
شکل (۵): فرکانس، طول موج و انرژی فوتون وابسته ناحیه طول موجی مخابرات فیبر نوری در طیف الکترومغناطیس

ساختارهای مختلف شبکه FTTX

می‌توان گفت جهت راه‌اندازی یک لینک مخابراتی یا به طور دقیق‌تر یک سیستم یا شبکه دسترسی (Access Network) میان کاربر نهایی و مرکز مخابرات از طریق فیبر نوری، ۳ ساختار (معماری) مختلف وجود دارد :

 
در ساختار اول که اصطلاحاً به Point to Point معروف است، بین مرکز مخابرات و هر کاربر یک رشته فیبر نوری قرار می‌گیرد. این روش به دلیل افزایش تعداد فیبر‌های نوری در کاربرد‌های معمولی و عادی توجیه اقتصادی ندارد. البته در کاربرد‌هایی خاص برای مراکز مهم کشوری، با استفاده از این روش لینک مخابراتی را فراهم می‌کنند. عبارت Point to Point را غالباً به صورت خلاصه P2P مي نويسند .
P2P
 
در ساختار دوم که به Point to Multi Point معروف است، اطلاعات از طریق یک یا چند رشته فیبر نوری تا مکان خاصی (معمولاً نزدیکی محل کاربران نهایی) به یک دستگاه سوییچ (Switch) فرستاده شده و سوییچ اطلاعات مخصوص هر کاربر را جداگانه برای کاربر (از طریق فیبر یا زوج سیم مسی) ارسال می‌کند. در جهت عکس، یعنی ارسال اطلاعات از کاربر به مرکز مخابرات نیز، سوییچ مذکور اطلاعات هر کاربر را به مرکز مخابرات ارسال می‌کند. در این روش ارتباط مرکز با سوییچ مستقیم است .
P2وده و ارتباط سوییچ با کاربران P2PM
 در ساختارهای P2MP ، مشكل تعداد زياد فيبرهاي نوري در ساختار رفع مي شود.
P2MP
 

P2 اما مشکل دیگری که می‌توان به آن اشاره کرد وجود عنصر فعالی (Active) مثل سوییچ در ساختار شبکه است. عناصر فعال نیاز به تنظیمات داشته و هزینه نگه‌داری بالایی دارند.

 

در ساختار سوم که به جای عنصر فعال سوییچ، از شکافنده‌های نوری (Beam Splitter) که عناصری پسیو (Passive) هستند، استفاده می‌کنند. شکافنده‌ های پرتو (عبارت بهتر: تقسیم‌کننده‌ های پرتو) دارای یک یا دو ورودی و n خروجي است .
n
 به عبارت دیگر در میان ارتباط فیبر نوری مرکز مخابرات با کاربران نهایی عنصر غیر فعال (پسیو - بدون نیاز به تنظیمات اولیه) شکافنده‌ پرتو قرار دارد.

 

fiber optic beam splitter
شکل (۶): نمایی از یک شکافنده پرتو ۱ به ۳۲

 

ساختار یا معماری سوم، اصطلاحاً به شبکه‌های غیر فعال نوری (Passive Optical Network : PON) موسوم هستند. شبکه‌های PON خود شبکه‌ای P2MP
P2MP
 به حساب می‌آیند. اساس شبکه‌های فیبر نوری FTTX از نوع PON بوده که می‌توان سناریو‌های مختلفی جهت طراحی آن، مطابق با شکل زیر، پیشنهاد داد.

 

FTTH چیست
شکل (7): ساختارهای (سناریو) مختلف شبکه نوری FTTX

با عبارت‌های ONT و ONU که در شکل نشان داده است در ادامه مقاله آشنا خواهیم شد. لازم به ذکر است که در شبکه‌های فعال نوری (Active Optical Network : AON) به دلیل وجود عناصر فعال سوییچ و روتر که قادر به فهم سیگنال‌ و کدگذاری‌های بسته‌های داده (Data) هستند، اطلاعات مخصوص هرکاربر به صورت اختصاصی ارسال و دریافت می‌شود. در حالی که در شبکه‌های PON اطلاعات به صورت کلی ارسال شده و ONT داده‌های پرت را دراپ (drop) کرده و تنها داده مخصوص کاربر را نگه می‌دارد. به هر حال شبکه‌های PON به دلیل سادگی ساختار، تخصص کمتر جهت راه‌اندازی و هزینه نگه‌داری پایین محبوبیت بیشتری نسبت به شبکه‌های AON دارند.

مقایسه بین PON و AON
شکل (8): داده‌های ارسال شده از سمت OLT در شبکه PON به تمامی کاربران ارسال می‌شود که ONT داده‌های اضافه را دراپ می‌کند. این در حالی است که در شبکه‌های AON هر کاربر داده مخصوص به خود را دریافت می‌کند.

همچنین می‌توان در شبکه‌های AON از مدار‌های بازسازی سیگنال و تقویت کننده‌های EDFA استفاده کرد که در نتیجه شبکه می‌توان مسافت خیلی بیشتری داشته باشد. شکافنده‌های پرتو، توان نوری را بین خروجی‌های خود به طور مساوی تقسیم می‌کند، به همین دلیل ممکن است که مسافت خیلی کمتری را نسبت به شبکه‌های AON شاهد باشیم (شکل ۸).

EDFA
شکل (9): نمایی از یک تقویت کننده فیبر نوری آلاییده به عنصر اربیوم (Erbium Doped Fiber Amplifier : EDFA) که قابلیت تنظیم از طریق کابل کنسول را نیز دارد.
Regeneration
شکل (10): شماتیکی از یک مدار بازسازی سیگنال اپتیکی 

FTTH چیست؟

همان‌طور که در شکل (7) مشخص است، در دو سناریو FTTH و FTTB بین مرکز مخابرات و کاربر نهایی به طور تمام از فیبر نوری استفاده شده است. حروف H و B در دو عبارت مذکور به Home و Building\Business اشاره دارند. در واقع منظور از FTTH (کوتاه شده عبارت Fiber To The Home) این است که از مرکز مخابرات تا منزل کاربر، فیبر نوری استفاده شده است. FTTB (کوتاه شده عبارت Fiber To The Building\Business) نیز ساختاری شبیه به FTTH دارد. با این تفاوت که فیبر نوری به جای یک منزل مسکونی یا تک واحد (اداری - مسکونی) به یک ساختمان چندین طبقه وارد می‌شود و آنگاه توسط مودم‌هایی، سرویس‌های مختلف بین کاربران به اشتراک گذاشته می‌شود. بدیهی است سرعت و پهنای‌باندی که سناریو FTTH برای هر کاربر فراهم می‌کند، بیشتر از سناریوی FTTB است.

FTTH
شکل (11): مقایسه‌ بین شبکه FTTH با دیگر ساختارهای FTTX از لحاظ مصرف سیم‌های مسی و فیبر نوری

دو عبارت Fiber To The Cabinet و Fiber To The Node نیز برای سناریو‌هایی به کار می‌روند که فیبر نوری تا مکان مشخصی (تا دستگاه ONU) کشیده شده و از آن مکان تا مکان کاربر از زوج سیم‌های مسی استفاده می‌شود (شکل ۱۱).

تکنولوژی شبکه‌های غیر فعال نوری (Passive Optical Network : PON)

 

همان‌طور که اشاره کردیم، در اکثر ساختارهای FTTX از تکنولوژی‌ PON استفاده می‌کنند. ساختار کلی یک شبکه PON در شکل (12) نشان داده شده است. ملاحظه می‌کنید که در شبکه‌های PON از سه طول موج استفاده مي شود :
1310nm1550nm
 

 

PON

شکل (12): شماتیکی از یک شبکه پسیو فیبر نوری یا به اختصار PON

 
 
در حال حاضر جدید‌ترین نسل از شبکه PON که از آن در شبکه‌های نوری مختلف استفاده می‌کنند، Gigabit PON است. شبکه‌های GPON می‌توانند به حداکثر سرعت انتقال داده دست يابند .
2488Mb. شکل زیر ساختار یک شبکه GPON و محدوده سرعت انتقال داده را نشان می‌دهد.

 

 
GPON
شکل (13): شماتیکی از ساختار نسل جدید شبکه PON موسوم به Gigabit PON. اساس تمامی شبکه‌های نسل جدید FTTH بر اساس GPON است.

همان‌طور که در شکل فوق مشخص است، شبکه‌های GPON می‌توانند برای مسافت‌های به نسبت طولانی ۱۰ الی ۲۰ کیلومتر استفاده شوند. امروزه تکنولوژی GPON جایگزین نسل‌های قدیمی‌تر Broadband PON و (Ethernet Passive Optical Network : EPON) شده است. شبکه‌های نسل جدید و تمامی تجهیزات تولیدی بر اساس استاندارد‌های GPON هستند. در مقام مقایسه، به جدول زیر دقت کنید. در حال حاضر جهت بهبود شبکه‌های GPON، همچنان در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی مشغول فعالیت هستند.

 

 

______________________________________________________________

گرد آوري و تدوين توسط :

كميته صنعت ، معدن و تجارت 

كانون فارغ التحصيلان دانشكده فني دانشگاه تهران

خرداد ١٤٠٣

کمیته صنعت معدن تجارت () مقاله ()
نظر جدید
0%