بالمقارنة مع طرق الوصول السابقة لشبكة WAN ، فإن شبكة الوصول إلى الألياف الضوئية المقدمة هنا مختلفة بشكل واضح ، حيث إنها لم تعد طريقة وصول ، ولكنها فئة منفصلة تمامًا عن طرق الوصول السابقة. هذا لأنه لم يعد ينقل الإشارات الكهربائية في الخط ، ولكنه يستخدم بدلاً من ذلك الإشارات الضوئية. نتيجة لذلك ، تستلزم شبكة الوصول إلى الألياف البصرية مجموعة مختلفة تمامًا من المعدات وتعمل كنظام قائم بذاته. توجد طرق وصول مختلفة داخل شبكة الوصول إلى الألياف البصرية. يقدم هذا القسم وصفًا عامًا لها.
طوبولوجيا شبكة الوصول إلى الألياف الضوئية هي بنية خطوط وعقد النقل ، والتي تشير إلى الموقع المتبادل وتخطيط التوصيل البيني للعقد في الشبكة. في شبكات الوصول إلى الألياف البصرية ، هناك ثلاث هياكل أساسية للشبكات هي الناقل والحلقة والنجمة. ومع ذلك ، في الشبكات الكبيرة ، يمكن أيضًا اشتقاق بعض الهياكل الهجينة ، مثل هيكل نجم الحافلة ، والشجرة ، والحلقة المزدوجة ، ومجموعات أخرى من التطبيقات ، ولكل منها خصائصها الخاصة وتكمل بعضها البعض. في هذا القسم ، نقدم بإيجاز فقط الهياكل الأساسية الثلاثة لشبكات الوصول إلى الألياف. لاحظ أن بنية الشبكة المعروضة في هذا القسم هي أبسط هيكل معياري ، لكن شبكة الألياف البصرية الفعلية تتضمن أيضًا العديد من توصيلات الأجهزة والمعدات.
1. هندسة من نوع الحافلة
الهيكل من نوع الناقل هو طوبولوجيا شائعة جدًا لشبكات الوصول إلى الألياف الضوئية ، والتي تستخدم الألياف الضوئية كحافلة مشتركة ، ويتم توصيل أحد الطرفين مباشرة بشبكة ترحيل مزود الخدمة ، والطرف الآخر متصل بكل مستخدم. يتم توصيل كل طرف مستخدم مباشرة بحافلة الألياف الضوئية من خلال نوع من أدوات التوصيل ، ويمكن أن يكون الاتصال بين كمبيوتر المستخدم والناقل عبارة عن كبل متحد المحور أو كبل زوج مجدول أو ألياف بصرية. هذا مشابه لطوبولوجيا نوع الناقل التي قدمناها في LAN ، كما هو موضح في الشكل 1. يمكن أن تكون إحدى شبكات الترحيل أيًا منها مثل PSTN و X.25 و FR و ATM وما إلى ذلك. طريقة الوصول لمودم الكبل التي قدمناها يستخدم سابقًا طريقة الوصول هذه.
هذه البنية عبارة عن هيكل ترادفي ، وتشمل مزاياها مشاركة الألياف الأساسية ، وتوفير استثمار الخط ، وسهولة إضافة العقد وإزالتها ، وتقليل التداخل مع بعضها البعض. ومع ذلك ، فإن عيوبه هي أنه يشترك في وسيط الإرسال ، ويتأثر أداء الاتصال بعدد المستخدمين.
2. هيكل الحلقة
يشبه هيكل الحلقة الهيكل الدائري في شبكة LAN ، مما يعني أن جميع العقد تشترك في رابط حلقة ليفي واحد. يتم توصيل الوصلات الليفية الأولى والأخيرة لتشكيل بنية شبكة حلقة مغلقة. بالطبع ، يجب توصيل أحد طرفي الألياف بشبكة الترحيل الخاصة بمزود الخدمة. يتم أيضًا إنشاء الاتصال بين المستخدمين وحلقة الألياف من خلال قارنات مختلفة ، ويمكن أن يكون وسيط النقل المستخدم عبارة عن كبل متحد المحور أو كبل مزدوج مجدول أو ، بالطبع ، ليف.
الميزة البارزة لهذه البنية هي أن الشبكة تتمتع بقدرة ذاتية الإصلاح ، مما يعني أنه بدون تدخل خارجي ، يمكن للشبكة التعافي من فشل الخدمة في فترة زمنية قصيرة نسبيًا. العيب هو أن أداء الاتصال ضعيف ، لأنه يشترك أيضًا في وسيط الإرسال. لذلك ، عادة ما تكون مناسبة لعدد أقل من المستخدمين في شبكة الوصول ؛ ومعدل الفشل مرتفع ، يمكن أن يكون للفشل تأثير واسع النطاق. إذا تم كسر حلقة الألياف ، فستتوقف الشبكة بالكامل.
3. هيكل النجم
البنية النجمية المذكورة هنا هي نفسها "البنية النجمية" في شبكة LAN ، لكن التركيز هنا ينصب على وسيط الإرسال للألياف الضوئية بدلاً من الكابلات المزدوجة المجدولة. في شبكة الوصول إلى الألياف الضوئية هذه ذات الهيكل النجمي ، يتبادل كل طرف مستخدم المعلومات من خلال مقرن نجمي مع وظائف التحكم والتبديل الموجودة في العقدة المركزية (في المكتب النهائي). إنه هيكل موازٍ ، ولا توجد مشكلة في تراكم الخسارة ، ويسهل تحقيق الترقية والتوسع. كل مستخدم مستقل نسبيًا ، ويوفر قابلية جيدة للتكيف مع الخدمة. ومع ذلك ، فإن العيب هو الحاجة إلى مزيد من الألياف الضوئية (واحد لكل مستخدم) مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف ؛ بالإضافة إلى ذلك ، في هذا الهيكل ، تحتاج جميع العقد إلى المرور عبر بيانات العقدة المركزية للاتصال بشبكة الترحيل ، مما ينتج عنه عبء عمل ثقيل للمقرن النجمي في العقدة المركزية ومتطلبات كبيرة للاعتمادية. إذا فشلت العقدة المركزية ، فستصاب الشبكة بأكملها أيضًا بالشلل.
ينقسم الهيكل النجمي إلى ثلاثة أنواع: هيكل النجمة المفردة النشط ، والهيكل النشط ثنائي النجمة ، والبنية السلبية ذات النجمة المزدوجة.
(1) بنية النجمة الواحدة النشطة
يستخدم هذا الهيكل الألياف الضوئية لتوصيل OLT الموجود في مكتب تبديل مزود الخدمة مباشرة بالمشتركين ، اتصال من نقطة إلى نقطة ، والذي هو في الأساس نفس بنية نجمة LAN النحاسية الملتوية الحالية. في هذا الهيكل ، يكون لكل أسرة زوج منفصل من الخطوط المتصلة مباشرة بـ OLT في مكتب مزود الخدمة المتصل بشبكة الاتصال الرئيسية. يظهر الهيكل الأساسي للوصول إلى الشبكة في الشكل 3.
تتجلى مزايا طريقة الوصول المنظم هذه بشكل أساسي في الاستقلالية والسرية بين المستخدمين. من السهل ترقية السعة وتوسيعها ، حيث يمكن تمكين الخدمات الجديدة ببساطة عن طريق استبدال المعدات في كلا الطرفين. تعرض هذه الطريقة قدرة ممتازة على التكيف. العيب هو أن التكلفة مرتفعة للغاية. تتطلب كل أسرة زوجًا منفصلاً من الألياف الضوئية أو الألياف (ثنائية الاتجاه WDM). لخدمة آلاف المنازل ، سيتطلب الأمر آلاف النوى من كبلات الألياف الضوئية ، والتي قد يكون من الصعب التعامل معها. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب كل أسرة مصدر ضوء وكاشف خاصين ، مما يجعل الإعداد معقدًا للغاية.
(2) هيكل النجمة المزدوجة النشط
الهيكل ذو النجمة المزدوجة هو في الواقع هيكل من نوع الشجرة من مستويين. يضيف عقدة نشطة بين مكتب تبديل مزود الخدمة OLT والمشترك. يشترك مكتب التبادل والعقدة النشطة في نفس الألياف ، ويستخدمان تعدد إرسال بتقسيم الوقت (TDM) أو تعدد إرسال بتقسيم التردد (FDM) لإرسال معلومات ذات سعة أكبر إلى العقدة النشطة ثم التبديل إلى تدفقات معلومات ذات سعة أصغر للوصول إلى آلاف الأسر. يظهر الهيكل الأساسي للشبكة في الشكل 4.
تتمثل مزايا هيكل الشبكة هذا في المزيد من المرونة ، والألياف المشتركة بين العقد النشطة في المكتب المركزي ، وتقليل المتطلبات الأساسية لكابل الألياف الضوئية ، مما يؤدي إلى خفض التكلفة. ومع ذلك ، فإن العيوب هي التعقيد والتكلفة العالية لمكون العقدة النشط ، مما يجعل الصيانة غير مريحة. بالإضافة إلى ذلك ، سيتطلب إدخال خدمات النطاق العريض الجديدة وتحديث النظام استبدال جميع المعدات الإلكترونية الضوئية أو تنفيذ مخطط تراكب لإدارة الطلب على المياه أكثر تحديًا.
(3) هيكل نجمة مزدوجة سلبية
تحافظ هذه البنية على مزايا مشاركة الألياف في بنية نشطة ثنائية النجمة ، ولكن بدلاً من العقدة النشطة ، فإنها تستخدم جهاز تقسيم سلبي. ينتج عن هذا صيانة أسهل وموثوقية أعلى وتكاليف أقل. مع تنفيذ تدابير مختلفة ، يتم تعزيز السرية أيضًا ، مما يجعلها بنية شبكة وصول أفضل.
4. طوبولوجيا اتصال EPON WAN
تتبنى شبكة EPON طوبولوجيا من نقطة إلى عدة نقاط لتحل محل بنية نقطة إلى نقطة ، مما يوفر بشكل كبير مقدار الألياف وتكلفة الإدارة. تحل أجهزة الشبكة السلبية محل أجهزة إعادة الإرسال ومكبرات الصوت والليزر المستخدمة في أنظمة الوصول إلى النطاق العريض ATM / SONET التقليدية ، مما يقلل من عدد أجهزة الليزر المطلوبة في المكتب المركزي ، ويتم مشاركة OLT بين العديد من مستخدمي ONU. علاوة على ذلك ، تستخدم EPON تقنية Ethernet وإطارات Ethernet القياسية لنقل الخدمات الرئيسية الحالية - خدمات IP - دون الحاجة إلى أي تحويل. لذلك ، فإن EPON واضحة وفعالة ولها تكلفة إنشاء وتكاليف صيانة منخفضة ، مما يجعلها مناسبة للغاية لمتطلبات شبكة الوصول إلى النطاق العريض.
يتكون نظام EPON النموذجي أيضًا من OLT و ONU و ODN ، كما هو موضح في الشكل 5.
يتم وضع OLT في غرفة الخادم المركزية ، بينما تعمل ONU كمعدات من جانب العميل. بالإضافة إلى توفير مركزية الشبكة والوصول إليها ، يمكن لـ OLT أيضًا توفير تخصيص عرض النطاق الترددي ، وضمان أمان الشبكة وتكوين الإدارة لمتطلبات المستخدم المختلفة QoS / SLA (اتفاقية مستوى الخدمة). يحتوي Splitter على معدل انقسام يبلغ 2 أو 4 أو 8 ويمكن توصيله على مستويات متعددة. في EPON ، يمكن أن تصل المسافة من OLT إلى ONU إلى 20 كيلومترًا ، ويمكن تمديدها أكثر إذا تم استخدام مضخم ليفي (مكرر نشط).
كما هو مبين في الشكل 5 ، يتم تقسيم الإشارة الضوئية إلى قنوات متعددة لكل وحدة شبكة بصرية (ONU) من خلال مقسم ضوئي ، ويتم دمج إشارة المنبع من كل وحدة ONU في ألياف مفردة باستخدام مقرن بصري وإرسالها إلى OLT. تشتمل معدات الشبكة المنفعلة على كبلات الألياف الضوئية أحادية الوضع ، والمقسمات / المقرنات الضوئية المنفعلة ، والمحولات ، والموصلات ، ومفاتيح الربط الانصهار. يتم وضعها بشكل عام خارج المنطقة المحلية ويشار إليها على أنها معدات خارجية. معدات الشبكة السلبية بسيطة للغاية ومستقرة وموثوقة وطويلة الأمد وسهلة الصيانة وفعالة من حيث التكلفة. تشتمل معدات الشبكة النشطة على معدات رفوف المكاتب المركزية ووحدات الشبكة البصرية وأنظمة إدارة المعدات (EMS). تشتمل معدات رف المكتب المركزي على محطات طرفية لخط الألياف الضوئية ووحدات واجهة الشبكة (NIMs) ووحدات التحويل (SCMs). لذلك ، يشار إلى هذه الأنواع الثلاثة من المعدات مجتمعة بمعدات رف المكتب المركزي.
تعمل معدات رف المكتب المركزي كواجهة بين نظام EPON والشبكات الأساسية للبيانات والفيديو والصوت لمزود الخدمة. وهي مسؤولة عن الاتصال بالشبكة التشغيلية الأساسية لمزود الخدمة من خلال نظام إدارة الجهاز.
