طراحی شبکه فیبر نوری – FTTH

طراحی شبکه فیبر نوری – FTTH ، طراحی شبکه ستاره ای فعال  Active Optical Network به اختصار AON در پروژه های  فیبر نوری رساندن فیبر به منازل FTTH از جمله اولین معماری های پروژه های FTTH به شمار می آید و در واقع ساده ترین راه جهت اتصال منازل به شبکه FTTH می باشد، با استفاده از لینک فیبر نوری ، هر خانه، شرکت و یا آپارتمان به طور مجزا توسط یک کابل فیبر نوری تک رشته دراپ Drop به سوئیچ های مرکز مخابرات یا به نزدیکترین مرکز داده مخابرات  FTTH  (CO)  و یا به یکی از سوئیچ های فعال محلی متصل می گردد. فیبر های نوری پر ظرفیت توزیعی تا کافو های نوری از مرکزیت سیستم کشیده می شوند و در ادامه برای هر مشتری یک کابل دراپ تک رشته کشیده می شود.

شبکه ستاره ای اکتیو (AON) FTTH

 

طراحی شبکه فیبر نوری - FTTH

طراحی شبکه فیبر نوری – FTTH

 

شبکه ستاره ای اکتیو (AON) FTTH

 

 

 

 

مشترکین موجود در شبکه اکتیو ستاره ای اعم از خانگی و دفاتر تجاری هر کدام دارای یک فیبر اختصاصی به محل خانه (یا مکان ، مشاغل ، آپارتمان ها یا کاندو ها.) می باشند. این معماری حداکثر پهنای باند و انعطاف پذیری را ارائه می نماید البته راه اندازی برای مشتریان پر هزینه تمام می شود.

 

 

شبکه ستاره ای اکتیو j (AON) FTTH2 

 

شبکه فیبر نوری پسیو ( PON) – FTTH

 

معماری شبکه غیر فعال  Passive Optical Network به اختصار PON با طراحی و ساختار مقرون به صرفه تر در پروژه های فیبر نوری FTTH در سال های اخیر به شکل گسترده ای پیاده سازی شده است، این طراحی با بکار گیری فناوری تقسیم طول موج WDM ( مالتی پلکسینگ ) به مشتریان این امکان را میدهد تا با پرداخت اشتراکی هزینه تجهیزات و مولفه ها از شبکه FTTH پرسرعت برخوردار شوند ، در واقع در سیستم PON مولفه ها و تجهیزات گران قیمت پروژه هایFTTH  بین مشتریان تقسیم و بصورت اشتراکی تامین می گردد. اسپلیتر های نوری پسیو با تنها یک ورودی جهت ارسال و دریافت دیتا بر روی تنها یک تار نوری و سپس بوسیله تقسیم طول موج WDM پهنای باند را بین کاربران توزیع می نمایند و هزینه راه اندازی لینک ها را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهند. در لینک های FTTH ارتباط روی یک فیبر صورت می پذیرد، در برخی از کشورها از جمله کشور عزیزمان این فناوری هنوز مورد استفاده نمی باشد و همچنان از دو تار نوری جهت انتقال دیتا استفاده می گردد که امروزه منسوخ می باشد. اسپلیتر های  ) Splitters ( شبکه FTTH یا اسپلیتر های PON دو طرفه می باشند ، یعنی سیگنال ها را می توانند در هر دو جهت انتقال دهند، اسپیلیتر های امروزی می توانند تا بیش از 64 مشترک را به شبکه FTTH متصل نمایند و با راه اندازی تقسیم طول موج در طول موج های بالاتر در باند های L و U به زودی مشترکین بیشتری تا 144 مشترک می توانند با این فناوری به شبکه FTTH متصل گردند، بر خلاف تصور موجود پهنای باند های گسترده ای در شبکه PON قابل دسترس می باشد.

 

برقراری ارتباط با کمترین میزان افت و درنتیجه کیفیت بالای لینک در شبکه PON بسیار حائز اهمیت می باشد، از این رو بیشتر کانکتور های مورد استفاده در این بستر ها از نوع APC با حداقل افت و معمولا SC، LC و E-2000 می باشند.

شبکه فیبر نوری پسیو ( PON) - FTTH

اسپلیتر فیبر نوری – splitter

تقسیم کننده ( اسپلیتر‌ splitter ) می تواند به صورت تکی یا یک واحد در یک مکان مورد استفاده قرار گیرد همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است، و یا میتوان از  چندین اسپلیتر به صورت دنباله دار ( متصل به هم ) همانند تصویر زیر استفاده نمود. استفاده از اسپلیتر Splitter ها به شکل دنباله دار ( متصل به هم ) جهت کاهش تعداد فیبر نوری مورد نیاز ( میزان تار فیبر نوری) در شبکه می باشد. ضریب تقسیم کننده (اسپلیت  Split )، به شکل ضرب تعداد تقسیم کوپلر های متصل شده به یکدیگر محاسبه می گردد ، بنابراین یک اسپلیت 4 طرفه که به یک اسپلیت 8 طرفه متصل و تقسیم می شود در نهایت یک اسپلیت 32 طرفه ایجاد می نماید. اتصال به شبکه PON معمولاً زمانی انجام می پذیرد که منازل ( مشترکین ) ابتدا‌ در گروه های کوچکتر دسته بندی شوند. سپس اسپیلیتر ها در مرکز انتقال داده FTTH و همچنین کافو های نوری قرار گرفته و فعال می شوند و با استفاده از فیبرهای جداگانه توسط مرکز داده به شبکه متصل می شوند. این موضوع می تواند باعث افزایش قابلیت خدمات شبکه شود زیرا تمام سخت افزار ها ی شبکه فقط با یکبار سرمایه گذاری و پرداخت هزینه های کلی به شکل اشتراکی برای مناطق شهری متراکم یا سیستم های روستایی، در یک مکان قرار می گیرند.

 

 

شبکه فیبر نوری PON - FTTH

 

ضریب تقسیم ( ضریب توزیع )  – Splitter Ratio

اسپلیتر های فیبر نوری نقش بسیار مهمی را در شبکه های FTTH برعهده دارند، بیشتر اسپیلیتر های PON تقسیم کننده های طول موج 1 به 32 ( 1X32 ) ، 2 به 32 ) 2X32 ( و یا با تعداد تقسیمات کمتر در یک توالی باینری (2 ، 4 ، 8 ،  16 ، 32 و … ) می باشند.  کوپلر ها نیز به طور کلی از هر طرف متقارن و یکسان می باشند به طور مثال 32X32 ، البته از ویژگی های برتر شبکهPON  این که  در این معماری تنها یک فیبر جهت اتصال به مرکز داده مورد نیاز می باشد،

اما در عمل برای هر تار نوری یک تار نوری ذخیره نیز در نظر گرفته می شود، این فیبر مضاعف صرفا به عنوان لینک یدک در نظر گرفته میشود و همچنین در سیستم مانیتورنیگ و تست مورد استفاده می باشد و فیبر اصلی نیز در کنار این فیبر مضاعف مورد استفاده بوده و بار ترافیکی را انتقال می دهد.

کوپلرها  ( تقسیم کننده ها ) با تقسیم سیگنال به طور مساوی در طول لینک های فیبر نوری، ترافیک را به سمت مشترک هدایت می نمایند ، اسپلیتر ها افت قابل توجهی را در یک لینک FTTH ایجاد می نمایند و سبب ایجاد محدودیت در فاصله قابل پشتیبانی لینک های FTTH می گردند. در این جدول دستورالعمل های مربوط به میزان افت در کوپلر ها ، اسپلیتر های PON نشان داده شده است.

 

Splitter Ratio 1:2 1:4 1:8 1:16 1:32
Ideal Loss / Port (dB) 3 6 9 12 15
Excess Loss (dB, max) 1 1 2 3 4
Typical Loss (dB) 4 7 11 15 19

 

 

اسپلیترفیبر نوری

مشترکین به صورت جداگانه با یک فیبر سینگل مود از طریق یک اسپلیتر نوری به دفتر مرکز داده محلی متصل می شود.  هر خانه دارای یک لینک ارتباطی فیبر نوری سینگل مود می باشد که یا از طریق سیستم مجرای زیرزمینی به کافو های نوری  و یا به صورت هوایی و با اتصال به کابل های نوری هوایی شرکت مخابرات که در خیابان کشیده شده اند منتقل و سپس به شبکه متصل می شود.

با وجود راه حل های بی شمار در ایجاد اتصال مکانیکی و یا اتصال فیوژن همواره انتخاب با مشتریان می باشد، البته همواره پیشنهاد استاندارد های مطرح، مبنی بر استفاده از راه حل اسپلایس حراراتی ( فیوژن فیبر نوری با قوس الکتریکی )  می باشد، کورنینگ Corning و متز کانکت  METZ Connect به عنوان پیشگامان و تولید کنندگاه عمده در صنعت FTTH  در نصب لینک های فیبر پیش‌ساخته که نیاز به اسپلایس میدانی کوچک دارند و همچنین تجهیزات اتصال مکانیکی راه حل های مناسب و گسترده و جامعی را ارائه می نمایند.

مقایسه شبکه PON با AON

 

اسپلیتر ها در مرکز داده FTTH محلی و همچنین در کافو های نوری اطراف منازل قرار می گیرند. از مزیت های  شبکه PON  این می باشد که این بستر در لایه پسیو عملیاتی می گردد و این بدان معناست که سوئیچ یا روتر های پیچیده و پر هزینه برای هر لیتک فیبر محدود نمی گردند و  میزان توان مورد نیاز برای تجهیزات در مقایسه با شبکه FTTC  بسیار کمتر می باشد.

 

 

دستگاه های رابط شبکه –  Network Interface Device

دستگاه های رابط شبکه شامل فرستنده (transmitter) و  گیرنده (receiver)  فیبر نوری می باشد که طسدر قسمت بیرونی خانه نصب می شود. کابل ورودی بایستی در خانه سر بندی شود، مورد آزمایش قرار گیرد و سپس به رابط و سرویس تست شده متصل گردد. یک کابل فیبر نوری پر ظرفیت “فیدر” از OLT (پایانه خط نوری) در مرکزیت داده CO (دفتر مرکزی سیستم) تا FDH (مرکز توزیع فیبر) کشیده می شود که در آن PON (شبکه نوری پسیو) قرار دارد.

سپس به کابل های “توزیعی” متصل می شود و به سمت مکان مشترکین می رود و در نهایت کابل های “درآپ” برای اتصال لینک نهایی به ONT (پایانه شبکه نوری) مورد استفاده قرار می گیرند.

شبکه FTTH

سیستم توزیع سه گانه

 

اکثر شبکه های FTTH سیستم های ” سه گانه ای” هستند که صدا (تلفن) ، تصویر (تلویزیون) و دیتا (دسترسی به اینترنت) را به مشترکین ارائه می نمایند. جهت ارائه هر سه سرویس بر روی یک تار فیبر نوری لازم است تا سیگنال ها به صورت دو طرفه بر روی یک فیبر با طول موج های متفاوت و جداگانه ارسال و دریافت شوند.

امروزه سه پروتکل مختلف در این باره مورد استفاده قرار میگیرد ، پروتکل BPON  که از طول موج سوم برای ارسال و دریافت تصاویر AM Video استفاده می نماید، همچنین پروتکل های  EPON و GPON مورد استفاده می باشند که هر دو از انتقال تصویر دیجیتال  IPTV بهره میبرند.

دیتا سنتر FTTH

 

سیگنال های دیجیتال دریافتی از مرکز سیستم CO از طریق اسپلیتر بر روی طول موج 1490nm نانومتر و یا   1550nm   نانومتر به سمت منازل ارسال می شوند. این سیگنال هم صدا و هم دیتا را به خانه منتقل می نماید. تصویر در سیستم های BPON از همان فن آوری CATV بهرع می برد ، یک سیگنال مدولار آنالوگ ( analog modulated signal) که به طور جداگانه با استفاده از منبع لیزری 1550 نانومتر منتشر می شود که ممکن است به یک تقویت کننده فیبر برای تأمین توان سیگنال کافی برای غلبه بر افت اسپلیتر نوری نیاز داشته باشد، در انتقال BPON طول موج لیزری سوم سوار بر سیگنال های دیگر تصاویر  AM را انتقال می دهد. سیگنال های دیجیتالی بالاتر برای صدا و دیتا با استفاده از منابع لیزری مقرون به صرفه تر 1310 نانومتر از خانه به CO ارسال می شوند. کوپلر های WDM سیگنال های  خانه و CO را از یکدیگر جدا می نماید.

 

مرکز مخابراتی FTTH

 

سیستم الکتریکی شبکه FTTH

 

خدمات دهنده های شبکه تلفن سنتی یا سرویس تلفن ساده قدیمی که به اختصار  “POTS”  ( plain old telephone service  ) نامیده می شدند ، از طرف مرکز مخابراتی تأمین انرژی می گشتند. تلفن های POTS در واقع در یک لوپ قرار داشتند که از سیستم های شارژ خودکار یا نوعی دیگر از برق اضطراری ارسال شده از مرکز مخابراتی CO  استفاده می نمودند.  زمانی که برق یکی از مشترکین قطع می گشت ، انتظار بر این بود که مشترکین بتوانند از سیستم تلفن بدون مشکل قطعی استفاده نمایند و با اداره برق تماس گرفته و قطعی برق را گزارش دهند.

بدیهی است که شبکه FTTH (رساندن فیبر به منازل ) بدین صورت عمل نمی نماید. فیبر به راحتی انرژی الکتریکی را انتقال نمی دهد ، اگرچه سیستم هایی برای حسگرهای انرژی در برابر نور در فیبر ایجاد شده اند ، اما تا به امروز این فناوری های نوین ناکارآمد و  بسیار پر هزینه می باشند.

بسیاری از سیستم های FTTH  یک نسخه پشتیبان باتری را در محل زندگی مشتری قرار می دهند که در  حالت عادی از سیستم الکتریکی مشتری استفاده می نمایند و سیستم را در حین قطع برق حفظ می نماید. برخی سیستم ها از سیم های مس قدیمی جایگزین شده با فیبر نوری استفاده می نمایند تا بتوانند توان لازم سیستم برای دسترسی دائمی به توان الکتریکی را فراهم نمایند ، بنابراین ارائه دهندگان شبکه FTTH هزینه مورد نیاز سیستم را معمولا از همه لحاظ می پردازند، برخی از سیستم ها نیز با تشخیص اینکه اکثر مردم دارای تلفن همراه می باشند و معمولا دسترسی شبکه ای دارند، اقدامات لازم جهت پشتیبانی الکتریکی را انجام نمی دهند و با بروز قطعی در سیستم الکتریکی منازل مشترکین به صورت موقت از دسترسی به شبکه قطع می گردند.

 

اطلاعات بیشتر در مورد کابل های فیبر نوری :

link

مقالات فیبر نوری:


link

 

با سپاس فراوان

شیوا سلطانی / مجتبی منتخبی

دیدگاه‌ها (1)

*
*