ما الذي يمثله FTTx فعليًا؟

 

 

يكتب	الاسم الكامل	نقطة الإنهاء	الجزء الأخير	السيناريو النموذجي
FTTH	الألياف إلى المنزل	منزل المستخدم	جميع-الألياف	المستخدمين السكنية
فتب	الألياف إلى المبنى	مبنى	نحاسي (شبكة/خط هاتف)	المباني التجارية
FTTC	الألياف إلى الحد	جانب الطريق (المجتمع)	خط محوري (النحاس).	المجتمعات القديمة
فتن	الألياف إلى العقدة	غرفة المعدات المحلية	كابل النحاس	المناطق الريفية
FTTO	الألياف إلى المكتب	مكتب	الفيبر	خط مخصص للمؤسسة
منطقة التجارة الحرة	الألياف إلى الهوائي	هوائي	الفيبر	محطات قاعدة 5G
فتد	الألياف إلى المكتب	سطح المكتب	الفيبر	مراكز البيانات

 

المتغير "x" مهم أكثر مما تعتقد

 

إليك ما يميز علامة "x" الصغيرة-أنها تقوم بالكثير من الأعمال الثقيلة. قم بتبديلها وستتحدث عن اقتصاديات شبكة مختلفة تمامًا، وخصائص أداء مختلفة، ومشاكل تثبيت مختلفة.

FTTH تعني أن الألياف تصل مباشرة إلى غرفة معيشة شخص ما. لا يوجد نحاس في أي مكان في جزء الوصول. زجاج نقي على طول الطريق. من الواضح أن هذا هو المعيار الذهبي، لكن المعايير الذهبية تكلف -أموالًا قياسية ذهبية.

يتوقف FTTB عند غرفة الاتصالات بالمبنى. شائع في المجمعات السكنية في جميع أنحاء آسيا بشكل خاص. تتعامل الأسلاك الداخلية للمبنى-عادةً من Cat5e أو أزواج الهاتف القديمة-مع المئة متر الأخيرة أو نحو ذلك. يعمل بشكل جيد إلى حد معقول مع متطلبات النطاق الترددي المعتدل على الرغم من أن النطاق الترددي لديك -مقيد على الفور بكل ما هو موجود داخل تلك الجدران.

FTTC وFTTN يصبحان... أكثر فوضوية. تنتهي الألياف عند خزانة الشارع أو عقدة الحي، ثم يحمل النحاس القديم الإشارات على المسافة المتبقية. يحب مشغلو الاتصالات هذه الأشياء لأسباب واضحة: الاستفادة من المصنع الحالي، وتأجيل النفقات الرأسمالية الضخمة، والاستمرار في تسويق خدمة "الألياف" للعملاء الذين لا يعرفون الفرق. يمكن أن تكون فجوة الأداء بين FTTC وFTTH الأصلية كبيرة-ونحن نتحدث عن اختلافات محتملة في السرعة بمقدار 10x اعتمادًا على طول الحلقة وحالة النحاس.

هناك أيضًا FTTO للبيئات المكتبية، وFTTA التي تخدم التوصيل الخلفي لأبراج الخلايا (التي تزداد أهمية مع تكثيف 5G)، وFTTD التي تدفع الألياف إلى المكاتب الفردية في إعدادات المؤسسة. يستمر التصنيف في التوسع.

 

PON: البنية التمكينية

 

تدعم الشبكات الضوئية المنفعلة جميع عمليات نشر FTTx الحديثة تقريبًا. إن التصنيف "السلبي" لا يمثل عبثًا تسويقيًا-إنه يصف خيارًا معماريًا بالغ الأهمية. بين المكتب المركزي OLT (محطة الخط البصري) ومباني العملاء ONT (محطة الشبكة الضوئية)، لن تجد أي إلكترونيات نشطة. فقط الزجاج والموصلات والفواصل السلبية.

 

 

لماذا يهم هذا؟ الموثوقية في المقام الأول. فشل المعدات النشطة في المصنع الخارجي. تموت مصادر الطاقة، وتتآكل لوحات الدوائر، وتتوقف المراوح. المقسمات السلبية الموجودة في حاوية مقاومة للعوامل الجوية؟ إنهم في الأساس لا يفشلون. لقد رأيت فواصل عمرها 15-عامًا يتم سحبها من الركائز وقد تم اختبارها بشكل جيد تمامًا.

تخبرك نسب التقسيم بالكثير عن اقتصاديات الشبكة. التقسيم بنسبة 1:32 يعني أن منفذ OLT واحد يخدم 32 مشتركًا. اضغط على 1:64 أو 1:128 وستنخفض تكاليف أجهزتك لكل مشترك بشكل أكبر، ولكنك تقسم النطاق الترددي المتوفر بين عدد أكبر من المستخدمين. تمنحك سرعة 2.5 جيجابت في الثانية من GPON المشتركة في 64 طريقة ما يقرب من 39 ميجابت في الثانية لكل مشترك عند الحد الأقصى من الاستخدام النظري-وهو مناسب للنطاق العريض السكني، ويمثل مشكلة إذا كان الجميع يبثون بدقة 4K في وقت واحد خلال ساعات الذروة المسائية.

 

تصبح الرياضيات مثيرة للاهتمام:

نسبة الانقسام	فقدان الإدراج	المشتركون/الميناء	عرض النطاق الترددي الفعال (GPON)
1:8	~10.5 ديسيبل	8	~312 ميجابت في الثانية
1:16	~14 ديسيبل	16	~156 ميجابت في الثانية
1:32	~17.5 ديسيبل	32	~78 ميجابت في الثانية
1:64	~21 ديسيبل	64	~39 ميجابت في الثانية

عمود فقدان الإدراج هذا يقيد كل شيء. كل مرحلة مقسمة تستهلك الميزانية الضوئية. قم بتشغيل الأرقام بشكل خاطئ ولن تتمكن ONTs من الحفاظ على الارتباط.-يرى المشتركون اتصالاً متقطعًا أو فشلًا تامًا في الخدمة.

 

GPON مقابل EPON: التنافس الذي شكل الصناعة

 

ظهر معياران في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وقسما العالم بينهما بشكل أساسي.

جاءت GPON (شبكة جيجابت الضوئية السلبية) من ITU-T، وتحكمها السلسلة القياسية G.984. 2.488 جيجابت في الثانية للتنزيل، و1.244 جيجابت في الثانية للتنزيل. يستخدم إطار GEM (طريقة تغليف GPON) الذي يتعامل مع حركة مرور ATM وEthernet وTDM محليًا. إن عبء البروتوكول أعلى ولكن المرونة كبيرة.

وصل EPON (Ethernet PON) عبر IEEE 802.3ah. متماثل 1.25 جيجابت في الثانية في كلا الاتجاهين. تأطير Ethernet خالصًا-لا شيء آخر. أبسط، ويمكن القول إنها أكثر أناقة، وأرخص بالتأكيد في التنفيذ.

ظهرت أنماط التبني الجغرافي على الفور تقريبًا. اختارت شركات النقل في أمريكا الشمالية وأوروبا بأغلبية ساحقة GPON. الأسواق الآسيوية-اليابان وكوريا والصين في البداية-اتجهت إلى EPON. وكانت الأسباب فنية جزئيا، وسياسية واقتصادية في معظمها. أنظمة بيئية مختلفة للبائعين، وبيئات تنظيمية مختلفة، وتفضيلات مختلفة.

لقد تطور الوضع في الصين بشكل مثير للاهتمام. بدأت شركتا China Telecom وChina Unicom في نشر EPON في الفترة ما بين 2008 و2009 تقريبًا، ثم توجهتا بقوة نحو GPON مع نضوج التكنولوجيا وتعادل الأسعار. وبحلول عام 2015 أو نحو ذلك، كانت عمليات النشر الصينية الجديدة في الغالب عبارة عن GPON. ومع ذلك، تظل قاعدة EPON المثبتة هائلة.

 

ODN: حيث يلتقي التخطيط بالواقع

 

تمثل شبكة التوزيع الضوئية-البنية الأساسية السلبية التي تربط OLT بـ ONT-الاستثمار الدائم وغير القابل للاسترداد-في أي عملية نشر FTTx. إذا أخطأت في تصميم ODN، فسوف تعيش مع هذه الأخطاء لعقود من الزمن.

 

قرار وضع التقسيم يستحق مناقشته الخاصة. يعمل التقسيم المركزي-لكل شيء في ثاني أكسيد الكربون أو نقطة التسليم الأولى-على تبسيط العمليات ولكنه يتطلب المزيد من الألياف في وحدة التغذية. يعمل التقسيم الموزع-المراحل المتتالية الأقرب إلى العملاء-على تحسين استخدام الألياف ولكنه يضاعف نقاط الفشل المحتملة ويعقد عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

معظم المشغلين يهبطون في مكان ما بينهما. تقسيم المرحلة الأولى-(1:4 أو 1:8) في خزانة مجاورة، والمرحلة الثانية (1:8) بالقرب من المبنى. تعمل النسبة المجمعة 1:32 أو 1:64 على موازنة الاهتمامات المتنافسة بشكل مقبول.

 

ميزانيات الطاقة وطغيان الفيزياء

 

هندسة الارتباط البصري ليست رائعة ولكنها تحدد ما إذا كانت شبكتك تعمل بالفعل أم لا.

يوفر نظام GPON Class B+ ما يقرب من 28 ديسيبل من الميزانية الضوئية. هذا هو إجمالي المبلغ المسموح به لكل مصدر خسارة بين جهاز إرسال OLT وجهاز استقبال ONT:

 

 

توهين الألياف: ~0.35 ديسيبل/كم عند 1310/1490 نانومتر

خسارة إدخال الفاصل: 17-21 ديسيبل لمدة 1:32/1:64

خسائر الموصل: ~ 0.3 ديسيبل لكل منها (أكثر إذا كانت متسخة أو تالفة)

خسائر اللصق: ~0.1 ديسيبل لكل منهما

هامش النظام: يوصى بحد أدنى 3 ديسيبل

العمل من خلال مثال حقيقي. 15 تشغيل ألياف كيلومتر، مقسم 1:32، 4 موصلات، 6 توصيلات:

(15 × 0.35) + 17.5 + (4 × 0.3) + (6 × 0.1) + 3=5.25 + 17.5 + 1.2 + 0.6 + 3=27.55 ديسيبل

هذا هو قطعها قريبة. أضف موصلًا سيئًا أو فقدان انحناء غير متوقع وستكون في ورطة.

يعمل XGS-PON على تحسين الوضع إلى حد ما من خلال بصريات الفئة N2 التي تقدم ميزانية تبلغ 29 ديسيبل، ولكن تظل القيود الأساسية قائمة. الفيزياء لا تتفاوض.

 

تخصيص الطول الموجي: تقاسم الزجاج

 

تحمل الألياف المفردة خدمات متعددة في وقت واحد عبر تقسيم الطول الموجي. مهام GPON القياسية:

1490 نانومتر: البيانات النهائية

1310 نانومتر: البيانات الأولية

1550 نانومتر: تراكب فيديو التردد اللاسلكي (حيثما يتم نشره)

يتيح هذا الترتيب للمشغلين تقديم البث التلفزيوني إلى جانب خدمة الإنترنت على بنية تحتية متطابقة. أصبح تراكب الفيديو بدقة 1550 نانومتر نادرًا بشكل متزايد في عمليات النشر الجديدة-يعد تلفزيون IPTV عبر الأطوال الموجية للبيانات أكثر منطقية من الناحية الاقتصادية-لكن الأنظمة القديمة لا تزال تحمل فيديو التردد اللاسلكي.

تستفيد أنظمة الجيل التالي- من العقارات ذات الطول الموجي الإضافي. يستخدم XGS-PON 1577 نانومتر للتعايش مع GPON على نفس ODN. يتيح نظريًا الترحيل التدريجي: يظل مشتركو GPON على اتصال بينما يتم تنشيط XGS-PON ONTs على نفس الألياف ونفس المقسمات ونفس كل شيء.

تبدو قطعة التعايش بسيطة ولكنها تتطلب مرشحات حجب الطول الموجي-في GPON ONTs لمنع إشارة 1577 نانومتر من إرباك أجهزة الاستقبال الخاصة بها. التفاصيل مهمة.

 

بنية OLT: عقل المكتب المركزي

 

 

لا تشبه OLTs الحديثة سوى القليل من المعدات المبكرة. تحتوي الأنظمة الأساسية الحالية للهيكل من Huawei (سلسلة MA5800)، وZTE (ZXA10 C6xx)، وNokia (ISAM FX)، وغيرها على كثافة ملحوظة- من مئات منافذ PON، ووصلات 100GE المتعددة، والتوجيه المتكامل وإدارة المشتركين.

التكوين النموذجي ذو السعة العالية-:

هيكل ذو 16 فتحة

بطاقات تحكم مزدوجة زائدة عن الحاجة (إلزامية لعمليات نشر الناقل)

بطاقات خط PON متعددة (16 منفذًا لكل منها، GPON/XGS-PON/combo)

بطاقات الوصلة الصاعدة 100GE المتصلة بشبكة المترو/الأساسية

مراقبة البيئة، واكتشاف اللحظات المحتضرة، ومتطلبات درجة الناقل المعتادة-.

تتعامل وظيفة PON MAC (التحكم في الوصول إلى الوسائط) مع الأجزاء الصلبة: DBA (تخصيص النطاق الترددي الديناميكي) للتحكيم في الفترات الزمنية الأولية بين المئات من ONTs، وبروتوكولات النطاق التي تضمن وصول عمليات الإرسال المتقطعة من ONTs على مسافات مختلفة بشكل صحيح إلى جهاز استقبال OLT، وإدارة مفاتيح التشفير، ومصادقة ONU.

تختلف خوارزميات DBA بشكل كبير بين البائعين. تحدد المواصفات أنواع الخدمة (ثابتة، مضمونة، غير-مضمونة، أفضل-جهد) ولكن تفاصيل التنفيذ-مدى سرعة استجابة النظام لتغيرات طلب حركة المرور، ومدى توزيع عرض النطاق الترددي بشكل عادل في ظل الازدحام-تلك هي أدوات تمييز خاصة.

 

واقع التثبيت قطرة

 

لا تلتقط المستندات الهندسية أبدًا ما يتضمنه تركيب FTTH عمليًا.

يعني التثبيت السكني الواحد: تحديد موقع أقرب نقطة توزيع، وتوجيه الألياف من هناك إلى المبنى (ممرات هوائية أو مدفونة أو بناء)، واختراق الهيكل في مكان مقبول لصاحب المنزل، وتمديد الكابلات الداخلية إلى موقع ONT، وإنهاء كلا الطرفين، والاختبار، وتفعيل الخدمة.

كل خطوة لها أوضاع الفشل. تأخرت التصاريح القناة ممتلئة. صاحب المنزل يرفض الحفر. تم حظر التوجيه الداخلي بواسطة أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) أو العناصر الهيكلية. لا يحتوي موقع ONT الحالي على منفذ طاقة. تلف الألياف أثناء التثبيت. نتائج الاختبار هامشية.

يكمل الفنيون المهرة عمليات التثبيت القياسية في أقل من ساعتين. تستهلك عمليات التثبيت التي بها مشكلات أيامًا كاملة. يختلف متوسط ​​تكاليف التثبيت بشكل كبير - من 150 إلى بيئات MDU إلى 150 إلى 1،500+ للقطرات الريفية الطويلة التي تتطلب إنشاءات جوية جديدة.

غالبًا ما تحدد اقتصاديات الانخفاض صلاحية حالة أعمال FTTx أكثر من أي عامل آخر. يستحوذ المشغلون على "تكلفة المرور" (البنية التحتية المبنية) مقابل "التكلفة لكل مشترك" (يتم تنشيط البنية التحتية) لسبب وجيه.

 

استكشاف الأخطاء وإصلاحها: العثور على مشاكل بالكيلومترات من الزجاج

 

يختلف استكشاف أخطاء مصنع الألياف وإصلاحها بشكل أساسي عن تشخيص النحاس. لا يمكنك قياس المقاومة أو التحقق من الفتحات والسراويل القصيرة. أصبحت أجهزة قياس انعكاسات المجال الزمني البصري (OTDR) ضرورية-فهي تحقن نبضات ضوئية وتحلل العوائد المتناثرة لرسم خريطة للألياف وتحديد الأحداث (التوصيلات والموصلات والفواصل) وقياس الخسارة عند كل نقطة.

يعد تعلم قراءة آثار OTDR بمثابة فن. أنت تفسر التوقيعات: يشير الارتفاع العاكس إلى موصل أو لصق ميكانيكي، وتشير خطوة الخسارة غير العاكسة- إلى لصق أو انحناء اندماجي، والانخفاض المفاجئ إلى أرضية الضوضاء يعني انقطاعًا.

سيناريوهات الفشل الشائعة:

 

• انحناء الماكرو-: الألياف تنحني بشدة حول الزوايا أو يتم سحقها في القناة. غالبًا ما يظهر كخسارة مرتفعة بدون حدث انعكاسي واضح. عادة ما يكون الحل هو الفحص المادي وإعادة التوجيه.
• تلوث الموصل: يمكن لجسيم غبار واحد أن يزيد من فقدان الإدخال بعدة ديسيبل. تنظيف الألياف ليس أمرًا اختياريًا-إنه إلزامي قبل كل اتصال. تحمل تقنيات الجودة نطاقات التفتيش ومستلزمات التنظيف دينياً.
• أضرار القوارض: شائع بشكل ملحوظ في النباتات الهوائية وبعض النباتات المدفونة. يبدو أن السناجب تستمتع بمضغ كابلات الألياف. تبدو أنماط الضرر على OTDR وكأنها فواصل ولكن الفحص الميداني يكشف السبب الحقيقي. تساعد الكابلات المدرعة. في الغالب.
• فشل الفاصل: نادر ولكن غير معروف. يمكن أن يؤدي دخول الماء إلى وصلات الوصلات المملوءة غير-الجيلية- إلى إتلاف الضفائر المقسمة. تؤثر المقسمات الفاشلة على مشتركين متعددين في وقت واحد-دليل تشخيصي عندما تنقطع اتصال عدة ONTs على نفس مسار التوزيع معًا.

 

مراقبة الأداء: ما تخبرك به الشبكة

 

تقوم OLTs الحديثة بجمع القياس عن بعد على نطاق واسع: الطاقة الضوئية المستلمة من كل ONT، ومعدلات الخطأ في البتات، وأعداد تصحيح FEC، وإحصاءات حركة المرور. يقوم المشغلون الأذكياء باستخراج هذه البيانات.

يكشف اتجاه الطاقة الضوئية عن الاتصالات المهينة قبل أن تفشل تمامًا. تشير قراءة ONT -24 ديسيبل ميلي واط والتي تضعف تدريجيًا إلى -26 ديسيبل ميلي واط على مدار ستة أشهر إلى وجود مشكلة في تدهور الموصل، وتلف الكابل، ونمو النباتات في مساحات هوائية. تعالج الصيانة الاستباقية المشكلات قبل الفشل الذي يؤثر على المشترك.

تقدم إحصائيات FEC (تصحيح الأخطاء الأمامية) مؤشرًا آخر للإنذار المبكر. تعني أعداد الأخطاء المصححة المرتفعة أن الارتباط يعمل بالقرب من حدود الهامش الخاصة به حتى في حالة عدم حدوث أخطاء غير مصححة. هذا نظام يخبرك أنه يعمل بجهد أكبر مما ينبغي.

تحليلات حركة المرور ترشد تخطيط السعة. ما هي منافذ PON التي تقترب من الازدحام خلال ساعات الذروة؟ ما هي ONTs التي تستهلك عرض النطاق الترددي غير المتناسب؟ أين يجب أن تحدث ترقية التقسيم التالية؟

 

التطور: 10G، 25G، وما بعده

 

ويستمر تصاعد عرض النطاق الترددي بلا هوادة.

أصبح XGS-PON (10 جيجابت في الثانية المتماثل) هو الاتجاه السائد الآن، ويتم نشره بشكل نشط في جميع أنحاء العالم. يمكن ترقية نفس البنية الأساسية لـ ODN التي يتمتع بها مشغلو GPON- عن طريق تبديل بطاقات OLT وONTs دون لمس المصنع الخارجي.

يمثل 25G-PON و50G-PON الزيادة التالية. يحدد IEEE 802.3ca متغيرات 25/50G EPON. يغطي ITU-T G.9804 50G-PON. من المحتمل أن تصل هذه إلى النشر الحجمي في الفترة ما بين 2025-2027.

علاوة على ذلك، تلوح في الأفق تقنيات PON المتماسكة. يستخدم PON التقليدي تعديل شدة الكشف المباشر- في جهاز الإرسال، والصمام الثنائي الضوئي البسيط في جهاز الاستقبال. تضيف الأنظمة المتماسكة معلومات الطور والاستقطاب، مما يتيح حساسية أفضل للمستقبل وسرعات أعلى، ولكنها تتطلب بصريات ONT أكثر تعقيدًا (باهظة الثمن). لا يزال من غير المؤكد ما إذا كان PON المتماسك يصبح مجديًا اقتصاديًا للخدمة السكنية في السوق-الجماهيرية.

يحاول إطار عمل F5G (الشبكة الثابتة من الجيل الخامس) من ETSI تحديد الإمكانيات وحالات الاستخدام: النطاق العريض الثابت المحسن، واتصال الألياف - الكامل، وتجربة مضمونة موثوقة. التسويق يفي بالتوحيد القياسي. تشتمل المادة التقنية أدناه على 50G-PON وWi-Fi 7 وميزات الشبكات الحتمية وإدارة ODN الذكية.

 

الصناعة والمؤسسات: PON خارج نطاق السكن

 

أدى الإنترنت المنزلي إلى نشر FTTx مبكرًا، إلا أن تطبيقات المؤسسات أصبحت ذات أهمية متزايدة.

يستبدل FTTO (Fiber To The Office) الكابلات الهيكلية التقليدية بـ PON. ألياف واحدة لكل مكتب، وفواصل سلبية في مساحات السقف، وواحدة OLT في غرفة الاتصالات. يستشهد المؤيدون بتقليل الكابلات النحاسية، وتبسيط التحركات/الإضافات/التغييرات، وانخفاض استهلاك الطاقة. يشير النقاد إلى أن تحويل Ethernet القياسي هو أمر ناضج، ومفهوم جيدًا-، ولا يتطلب تدريبًا متخصصًا. لا يزال اعتماد هذه التقنية متواضعاً ولكنه ينمو، لا سيما في البناء الجديد حيث لم يتم تركيب البنية التحتية للكابلات بعد.

يستهدف PON الصناعي بيئات التصنيع. عرض القيمة: مناعة الألياف للتداخل الكهرومغناطيسي، والمكونات السلبية التي لا تفشل في الظروف القاسية، والوصول لمسافات طويلة بدون مكررات. تشمل التحديات العملية الافتقار إلى معدات PON الصناعية الموحدة والتكامل مع أنظمة التكنولوجيا التشغيلية الحالية.

يمثل 5G fronthaul فرصة هائلة لـ PON. تتطلب المحطات الأساسية وصلات توصيل ذات سعة -عالية؛ يوفر النقل البصري السلبي اقتصاديات مقنعة مقارنة بتشغيل الألياف المخصصة أو وصلات الموجات الدقيقة . 25G-PON التي تستهدف على وجه التحديد تطبيقات التوصيل الأمامي للأجهزة المحمولة ذات خصائص زمن الوصول والارتعاش المناسبة.

---

إن FTTx ليس شيئًا واحدًا-إنه عبارة عن مجموعة من البنى والتقنيات والمقايضات التي تم تكييفها مع الظروف الاقتصادية والجغرافية المختلفة. الاختصار يبدو بسيطا. يتضمن الواقع عقودًا من أعمال التقييس، ومليارات الدولارات من الاستثمار في البنية التحتية، وعدد لا يحصى من القرارات الهندسية التي تم اتخاذها في ظل -قيود عالمية حقيقية. يغطي هذا "x" الصغير مساحة كبيرة من الأرض.