تحليل استراتيجي لتقنية الألياف الضوئية إلى المنزل (FTTH)

وفقًا للبيانات ذات الصلة، ستصل نسبة مستخدمي النطاق العريض العالميين بتقنية FTTH/FTTP/FTTB إلى 59% في عام 2025. وتشير البيانات التي قدمتها شركة أبحاث السوق Point Topic إلى أن هذا الاتجاه التنموي سيكون أعلى بنسبة 11% من المستوى الحالي.

تتوقع شركة Point Topic أن يصل عدد مستخدمي النطاق العريض الثابت في جميع أنحاء العالم إلى 1.2 مليار مستخدم بحلول نهاية عام 2025. وفي العامين الأولين، تجاوز إجمالي عدد مستخدمي النطاق العريض العالمي حاجز المليار.

يتواجد ما يقارب 89% من هؤلاء المستخدمين في أكبر 30 سوقًا عالميًا. في هذه الأسواق، ستستحوذ تقنية الألياف الضوئية إلى المنازل (FTTH) والتقنيات المرتبطة بها بشكل رئيسي على حصة سوقية من تقنية xDSL، حيث ستنخفض حصة xDSL السوقية من 19% إلى 9% خلال فترة التوقعات. على الرغم من أنه من المتوقع أن يرتفع إجمالي عدد مستخدمي تقنية الألياف الضوئية إلى المباني (FTTC) وتقنية VDSL وتقنية الألياف الضوئية الهجينة/الكابلات المحورية (HFC) القائمة على معيار DOCSIS خلال فترة التوقعات، إلا أن الحصة السوقية ستبقى مستقرة نسبيًا. ومن بين هذه التقنيات، ستشكل FTTC ما يقارب 12% من إجمالي عدد الاتصالات، بينما ستشكل HFC ما يقارب 19%.

من المتوقع أن يؤدي ظهور تقنية الجيل الخامس إلى تثبيط تطبيقات النطاق العريض الثابت خلال الفترة المتوقعة. وقبل نشر تقنية الجيل الخامس فعلياً، لا يزال من المستحيل التنبؤ بمدى تأثيرها على السوق.

ستقارن هذه المقالة بين تقنيتي الوصول عبر الشبكة الضوئية السلبية (PON) والشبكة الضوئية النشطة (AON) بناءً على خصائص الأحياء السكنية في الصين، وستحلل مزايا وعيوب تطبيق كل منهما في هذه الأحياء. كما ستوضح المقالة بعض المشكلات البارزة في تطبيق تقنية الوصول عبر الألياف الضوئية إلى المنازل (FTTH) في الأحياء السكنية، وستناقش بإيجاز الاستراتيجيات المناسبة لتطوير هذه التقنية.

1. خصائص السوق المستهدف لتقنية الألياف الضوئية للمنازل في بلدي

في الوقت الحالي، يُعدّ سكان المجمعات السكنية في المدن الكبيرة والمتوسطة والصغيرة السوق المستهدف الرئيسي لتقنية الألياف الضوئية إلى المنازل (FTTH) في الصين. وتتميز هذه المجمعات عادةً بطابعها الحدائقي، ومن أبرز سماتها الكثافة السكانية العالية. إذ يتراوح عدد سكان المجمعات السكنية ذات الحدائق الواحدة عادةً بين 500 و3000 نسمة، وقد يصل في بعضها إلى عشرات الآلاف. كما تُجهّز هذه المجمعات (بما فيها المباني التجارية) بغرف مخصصة لمعدات الاتصالات، وذلك لتركيب أجهزة الوصول إلى الاتصالات وتوصيل الخطوط في جميع أنحاء المجمع. هذا التكوين ضروري لشركات الاتصالات للتنافس فيما بينها ودمج خدمات الاتصالات المتعددة. وعادةً ما تكون المسافة من غرفة الحاسوب إلى المستخدم أقل من كيلومتر واحد. وقد قامت شركات الاتصالات الكبرى وشركات التلفزيون الكبلي بمدّ كابلات ضوئية ذات عدد قليل من الألياف (عادةً من 4 إلى 12 ليفًا) إلى غرف الحاسوب في المساكن أو المباني التجارية. وتُعدّ موارد الكابلات الخاصة بالاتصالات المنزلية والتلفزيون الكبلي في المجمع ملكًا لكل شركة اتصالات. ومن السمات الأخرى لسوق الألياف الضوئية المستهدفة في بلدي وجود عوائق صناعية في تقديم خدمات الاتصالات: لا يُسمح لمشغلي الاتصالات بتشغيل خدمات الكابلات التلفزيونية، ولا يمكن تغيير هذا الوضع الراهن لفترة طويلة في المستقبل.

2. اختيار تقنية الوصول عبر الألياف الضوئية إلى المنزل في بلدي

1) المشاكل التي تواجهها شبكة الألياف الضوئية السلبية (PON) في تطبيقات FTTH في بلدي

يوضح الشكل 1 بنية الشبكة وتوزيعها في شبكة بصرية سلبية مثالية (PON). وتتمثل سماتها الرئيسية فيما يلي: توضع محطة الخط البصري (OLT) في غرفة الحاسوب المركزية لمشغل الاتصالات، وتوضع مقسمات بصرية سلبية (Splitter) بالقرب من وحدة الشبكة البصرية (ONU) لدى المستخدم. تساوي المسافة بين OLT وONU المسافة بين غرفة الحاسوب المركزية لمشغل الاتصالات والمستخدم، وهي مسافة مشابهة لمسافة الوصول الحالية للهواتف الثابتة، والتي تبلغ عادةً عدة كيلومترات، بينما يقع المقسم عادةً على بعد عشرات إلى مئات الأمتار من ONU. تُبرز هذه البنية والتصميم لشبكة PON مزاياها: فالشبكة بأكملها من غرفة الحاسوب المركزية إلى المستخدم هي شبكة سلبية؛ كما يتم توفير كمية كبيرة من موارد كابلات الألياف الضوئية من غرفة الحاسوب المركزية إلى المستخدم. لأنه من واحد إلى كثير، يتم تقليل عدد المعدات في غرفة الكمبيوتر المركزية، كما يتم تقليل عدد الأسلاك في غرفة الكمبيوتر المركزية.

التصميم الأمثل لشبكة الألياف الضوئية السلبية (PON) في منطقة سكنية: يتم وضع وحدة OLT في غرفة الحاسوب المركزية لشركة الاتصالات. وبناءً على مبدأ تقريب جهاز التوزيع (Splitter) من المستخدم قدر الإمكان، يتم وضعه في صندوق توزيع الأرضية. من الواضح أن هذا التصميم الأمثل يُبرز المزايا الكامنة في شبكة PON، ولكنه سيؤدي حتمًا إلى المشكلات التالية: أولًا، يتطلب الأمر كابل ألياف ضوئية عالي الكثافة من غرفة الحاسوب المركزية إلى المنطقة السكنية، فعلى سبيل المثال، في منطقة تضم 3000 وحدة سكنية، وبنسبة تفرع 1:16، يلزم كابل ألياف ضوئية يحتوي على ما يقارب 200 نواة، بينما لا يتوفر حاليًا سوى 4-12 نواة، مما يجعل زيادة طول كابل الألياف الضوئية أمرًا بالغ الصعوبة. ثانيًا، لا يستطيع المستخدمون اختيار شركة الاتصالات بحرية، بل يقتصر اختيارهم على الخدمة التي تقدمها شركة واحدة، مما يؤدي حتمًا إلى احتكارها للسوق. هذا الوضع التجاري لا يُشجع على المنافسة بين شركات الاتصالات المتعددة، ولا يُمكن حماية مصالح المستخدمين بشكل فعال. ثالثًا، ستؤدي موزعات الألياف الضوئية السلبية الموضوعة في صندوق التوزيع الأرضي إلى تشتت نقاط التوزيع بشكل كبير، مما يجعل تخصيصها وصيانتها وإدارتها أمرًا بالغ الصعوبة، بل يكاد يكون مستحيلاً. رابعًا، يستحيل تحسين استخدام معدات الشبكة ومنافذ الوصول الخاصة بها، لأنه ضمن نطاق تغطية شبكة PON واحدة، يصعب تحقيق معدل وصول المستخدم بنسبة 100%.

التصميم الواقعي لشبكة الألياف الضوئية السلبية (PON) في المنطقة السكنية: تم وضع كل من وحدة OLT ووحدة التقسيم في غرفة الحاسوب بالمنطقة السكنية. تتمثل مزايا هذا التصميم الواقعي في: الحاجة إلى كابلات ألياف ضوئية منخفضة الكثافة فقط من غرفة الحاسوب المركزية إلى المنطقة السكنية، حيث تكفي موارد كابلات الألياف الضوئية الحالية لتلبية الاحتياجات؛ كما أن خطوط الوصول في جميع أنحاء المنطقة السكنية موصلة في غرفة الحاسوب، مما يتيح للمستخدمين حرية اختيار مشغلي الاتصالات. بالنسبة لمشغلي الاتصالات، تُصبح الشبكة سهلة التخصيص والصيانة والإدارة؛ ولأن معدات الوصول ولوحات التوصيل موجودة في نفس غرفة الخلية، فإن ذلك سيُحسّن بشكل ملحوظ من استخدام منافذ المعدات، ويمكن توسيع معدات الوصول تدريجيًا مع زيادة عدد المستخدمين. مع ذلك، لهذا التصميم الواقعي عيوب واضحة: أولًا، على الرغم من أن الاستغناء عن شبكة PON يُعدّ أكبر ميزة للشبكات السلبية، إلا أن الشبكة من غرفة الحاسوب المركزية إلى شبكة المستخدمين تظل شبكة نشطة؛ ثانيًا، لا يُوفّر هذا التصميم موارد كابلات الألياف الضوئية. تتميز معدات PON بتكلفتها العالية وهيكل شبكتها المعقد.

باختصار، يواجه نظام PON وجهين متناقضين في تطبيقات FTTH للمجمعات السكنية: فبحسب بنية الشبكة المثالية وتصميمها، يمكن الاستفادة من مزايا PON الأصلية: إذ تُعتبر الشبكة بأكملها، من غرفة الحاسوب المركزية إلى المستخدم، شبكةً سلبية، مما يوفر مساحة كبيرة في غرفة الحاسوب المركزية، ويقلل من عدد وحجم المعدات فيها. مع ذلك، يُسبب هذا النظام عيوبًا غير مقبولة تقريبًا: فهو يتطلب زيادة كبيرة في مدّ كابلات الألياف الضوئية، وتشتت نقاط التوزيع، وصعوبة بالغة في تخصيص الأرقام وصيانتها وإدارتها، وعدم قدرة المستخدمين على اختيار المشغلين بحرية، مما لا يُشجع المنافسة بين المشغلين، ولا يضمن مصالح المستخدمين بشكل فعال، كما أن استخدام معدات الشبكة ومنافذ الوصول إليها منخفض. أما إذا تم اعتماد تصميم واقعي لشبكة PON في المجمع السكني، فإن موارد كابلات الألياف الضوئية الحالية ستُلبي الاحتياجات، وستكون غرفة الحاسوب في المجمع موصولة بشكل موحد، مما يُسهل تخصيص الأرقام وصيانتها وإدارتها. يُتيح للمستخدمين حرية اختيار المُشغّل، مما يُحسّن بشكلٍ ملحوظ من استخدام منافذ المعدات، ولكنه في الوقت نفسه يُفقد ميزتين رئيسيتين لتقنية PON، وهما: الشبكة السلبية وتوفير موارد كابلات الألياف الضوئية. كما أنها تُعاني حاليًا من عيوبٍ تتمثل في ارتفاع تكلفة معدات PON وتعقيد بنية الشبكة.

2) اختيار تقنية الوصول إلى شبكة الألياف الضوئية للمنازل (FTTH) للمجمعات السكنية في بلدي: تقنية الوصول من نقطة إلى نقطة (P2P) لشبكة الألياف الضوئية النشطة (AON) في الأحياء السكنية

من الواضح أن مزايا تقنية PON تتلاشى في المناطق السكنية ذات الكثافة السكانية العالية. ونظرًا لأن تقنية PON الحالية ليست ناضجة تمامًا، ولا تزال أسعار المعدات مرتفعة، نعتقد أن اختيار تقنية AON لتوفير خدمة FTTH أكثر علمية وجدوى، وذلك للأسباب التالية:

- يتم عادةً إنشاء غرف الكمبيوتر في المجتمع؛

-تتميز تقنية P2P الخاصة بشركة AON بأنها ناضجة ومنخفضة التكلفة. ويمكنها بسهولة توفير نطاق ترددي يبلغ 100 ميجا أو 1 جيجا وتحقيق اتصال سلس مع شبكات الكمبيوتر الحالية؛

-لا حاجة لزيادة مد الكابلات الضوئية من غرفة الآلات المركزية إلى المنطقة السكنية؛

- بنية شبكة بسيطة، وتكاليف بناء وتشغيل وصيانة منخفضة؛

- نظام أسلاك مركزي في غرفة الكمبيوتر بالمجمع السكني، يسهل تخصيص الأرقام وصيانتها وإدارتها؛

- السماح للمستخدمين باختيار المشغلين بحرية، مما يؤدي إلى منافسة بين مشغلين متعددين، ويمكن حماية مصالح المستخدمين بشكل فعال من خلال المنافسة؛

——معدل استخدام منفذ المعدات مرتفع للغاية، ويمكن توسيع السعة تدريجياً وفقًا لزيادة عدد مستخدمي الوصول.

بنية نموذجية لشبكة FTTH قائمة على تقنية AON. يُستخدم كابل الألياف الضوئية منخفض النواة الموجود حاليًا من غرفة الحاسوب المركزية لمشغل الاتصالات إلى غرفة حاسوب المجتمع. يقع نظام التحويل في غرفة حاسوب المجتمع، ويُعتمد نمط الشبكة من نقطة إلى نقطة (P2P) من غرفة حاسوب المجتمع إلى محطة المستخدم. تُوزع معدات الاستقبال ولوحات التوصيل بشكل موحد في غرفة حاسوب المجتمع، وتعتمد الشبكة بأكملها بروتوكول إيثرنت بتقنية ناضجة وتكلفة منخفضة. تُعد شبكة FTTH من نقطة إلى نقطة من AON حاليًا تقنية الوصول إلى FTTH الشائعة الاستخدام في اليابان والولايات المتحدة. من بين 5 ملايين مستخدم حالي لتقنية FTTH في العالم، يستخدم أكثر من 95% منهم تقنية التحويل النشط P2P. ومن أبرز مزاياها:

- - عرض نطاق ترددي عالي: من السهل تحقيق وصول مستقر ثنائي الاتجاه للنطاق العريض بسرعة 100 ميجابت في الثانية؛

- يمكنه دعم الوصول إلى الإنترنت عريض النطاق، والوصول إلى الكابل التلفزيوني، والوصول إلى الهاتف، وتحقيق التكامل بين الشبكات الثلاث في شبكة الوصول؛

- دعم الأعمال التجارية الجديدة المتوقعة في المستقبل: المكالمات المرئية، وخدمات الفيديو حسب الطلب، والسينما الرقمية، والمكاتب عن بعد، والمعارض عبر الإنترنت، والتعليم التلفزيوني، والعلاج الطبي عن بعد، وتخزين البيانات ونسخها احتياطياً، وما إلى ذلك؛

- بنية شبكة بسيطة، وتقنية ناضجة، وتكلفة وصول منخفضة؛

- - غرفة الحاسوب فقط في المجمع هي عقدة نشطة. يجب مركزة توصيلات غرفة الحاسوب لتقليل تكاليف الصيانة وتحسين استخدام منافذ المعدات؛

- السماح للمستخدمين باختيار المشغلين بحرية، مما يؤدي إلى المنافسة بين شركات الاتصالات؛

- توفير موارد كابلات الألياف الضوئية من غرفة الكمبيوتر المركزية إلى المجتمع بشكل فعال، ولا حاجة لزيادة مد كابلات الألياف الضوئية من غرفة الكمبيوتر المركزية إلى المجتمع.

نعتقد أن اختيار تقنية AON للوصول إلى FTTH أكثر علمية وجدوى، وذلك بسبب عدم اليقين في تطوير معايير وتقنيات PON:

- لقد ظهر المعيار للتو، مع إصدارات متعددة (EPON و GPON)، والمنافسة بين المعايير غير مؤكدة من أجل الترويج المستقبلي.

- تتطلب الأجهزة ذات الصلة من 3 إلى 5 سنوات من التوحيد والنضج. وسيكون من الصعب منافسة أجهزة إيثرنت P2P الحالية من حيث التكلفة والانتشار خلال السنوات الثلاث إلى الخمس القادمة.

- أجهزة PON الكهروضوئية باهظة الثمن: فهي تتطلب طاقة عالية وسرعة عالية في الإرسال والاستقبال؛ والأجهزة الكهروضوئية الحالية بعيدة كل البعد عن تلبية متطلبات إنتاج أنظمة PON منخفضة التكلفة.

-في الوقت الحالي، يبلغ متوسط ​​سعر بيع معدات EPON الأجنبية 1000-1500 دولار أمريكي.

3. انتبه لمخاطر تقنية الألياف الضوئية إلى المنزل (FTTH) وتجنب طلب الدعم بشكل أعمى للوصول إلى الخدمة الكاملة

يحتاج العديد من المستخدمين إلى تقنية الألياف الضوئية إلى المنزل (FTTH) لدعم جميع الخدمات، بما في ذلك الإنترنت عريض النطاق، والتلفزيون الكبلي (CATV)، والهاتف الثابت التقليدي، أي خدمة ثلاثية (Triple Play)، آملين في تحقيق تقنية FTTH دفعة واحدة. نعتقد أن دعم الإنترنت عريض النطاق، والتلفزيون الكبلي (CATV)، والهاتف الثابت العادي هو الأمثل، لكن في الواقع توجد مخاطر تقنية كبيرة.

في الوقت الحالي، من بين 5 ملايين مستخدم لتقنية الألياف الضوئية إلى المنازل (FTTH) حول العالم، توفر أكثر من 97% من شبكات الوصول هذه خدمات الإنترنت فقط، وذلك لأن تكلفة توفير خدمة الهاتف الثابت التقليدي عبر FTTH أعلى بكثير من تكلفة تقنية الهاتف الثابت الحالية، كما أن استخدام الألياف الضوئية لنقل بيانات الهاتف الثابت التقليدي يعاني من مشكلة توفير الطاقة. على الرغم من أن تقنيات AON وEPON وGPON تدعم جميعها الوصول الثلاثي (الخدمات، الهاتف، الهاتف الثابت ... في الوقت الراهن، لا تزال الأجهزة الكهروضوئية بعيدة كل البعد عن تلبية متطلبات الإنتاج المنخفضة وتكاليف أنظمة شبكات الاتصال الضوئية السلبية (PON). ويتضح أن السعي الأعمى نحو الوصول الكامل لخدمات الألياف الضوئية إلى المنازل (FTTH) باستخدام شبكات EPON أو GPON في هذه المرحلة سيؤدي حتماً إلى مخاطر تقنية جسيمة.

في شبكة الوصول، يُعدّ استبدال كابلات النحاس المختلفة بالألياف الضوئية اتجاهًا حتميًا. مع ذلك، من غير الواقعي وغير المتوقع أن تحلّ الألياف الضوئية محلّ كابلات النحاس تمامًا بين عشية وضحاها. فكلّ تقدّم تكنولوجي وتطبيقاته عملية تدريجية، وتقنية FTTH ليست استثناءً. لذا، في المراحل الأولى لتطوير وترويج FTTH، لا بدّ من وجود الألياف الضوئية وكابلات النحاس جنبًا إلى جنب. يُمكّن هذا التعايش المستخدمين ومشغلي الاتصالات من تجنّب المخاطر التقنية لتقنية FTTH بفعالية. أولًا، يُمكن استخدام تقنية الوصول AON في المراحل المبكرة لتحقيق الوصول إلى النطاق العريض بتقنية FTTH بتكلفة منخفضة، بينما لا تزال خدمات الكابلات التلفزيونية والهواتف الثابتة التقليدية تعتمد على الكابلات المحورية والأزواج المجدولة. بالنسبة للفيلات، يُمكن أيضًا تحقيق الوصول إلى خدمات الكابلات التلفزيونية عبر الألياف الضوئية بتكلفة منخفضة. ثانيًا، توجد عوائق في قطاع الاتصالات في الصين، حيث لا يُسمح لمشغلي الاتصالات بتشغيل خدمات الكابلات التلفزيونية. على النقيض من ذلك، لا يُسمح لمشغلي الكابلات التلفزيونية بتشغيل خدمات الاتصالات التقليدية (مثل الهاتف)، وسيستمر هذا الوضع لفترة طويلة. لا يمكن تغيير هذا الوضع، لذا لا يستطيع مشغل واحد تقديم خدمات ثلاثية (ثلاثية، وثنائية، وكهربائية، وهاتفية) على شبكة الوصول FTTH. ونظرًا لأن عمر الكابلات الضوئية يصل إلى 40 عامًا، بينما يبلغ عمر الكابلات النحاسية 10 أعوام فقط، فعندما تنخفض جودة الاتصال في الكابلات النحاسية بسبب انتهاء عمرها الافتراضي، لا داعي لتمديد أي كابلات جديدة. يكفي فقط ترقية معدات الألياف الضوئية لتوفير الخدمات التي كانت توفرها الكابلات النحاسية. في الواقع، طالما أن التقنية ناضجة والتكلفة مقبولة، يمكن الترقية في أي وقت. يمكن الاستفادة من الراحة والنطاق الترددي العالي الذي توفره تقنية FTTH الجديدة.

باختصار، يتمثل الخيار الحالي في التعايش بين الألياف الضوئية وكابلات النحاس، باستخدام تقنية FiberP2P FTTH من AON لتحقيق الوصول إلى الإنترنت عريض النطاق، بينما لا تزال خدمات الكابلات التلفزيونية التقليدية والهواتف الثابتة تعتمد على الكابلات المحورية والأزواج المجدولة، مما يُجنّبنا مخاطر تقنية FTTH. في الوقت نفسه، يُمكننا الاستمتاع بسهولة الوصول إلى الإنترنت وعرض النطاق الترددي العالي الذي توفره تقنية FTTH الجديدة في أسرع وقت ممكن. وعندما تنضج هذه التقنية وتصبح تكلفتها مقبولة، وتُزال عوائق الصناعة، يُمكن ترقية معدات الألياف الضوئية في أي وقت لتحقيق خدمة FTTH كاملة.