الفرق بين DWDM و OTN

DWDM و OTN هما نظامان تقنيان تم تطويرهما بواسطة تقنية نقل تقسيم الطول الموجي في السنوات الأخيرة: يمكن اعتبار DWDM بمثابة PDH السابق (نقل من نقطة إلى نقطة)، ويتم إكمال الخدمات عبر الإنترنت وغير المتصلة بالإنترنت على ODF من خلال وصلات صلبة؛ OTN يشبه SDH (أنواع مختلفة من الشبكات)، مع وظيفة التوصيل المتقاطع (سواء كان التوصيل المتقاطع للطبقة الكهربائية أو الطبقة البصرية).

 مع التسارع المستمر لعملية اعتماد بروتوكول الإنترنت بالكامل (ALL IP)، أصبح نظام OTN هو الخيار الأمثل عند اختيار المعدات في المراحل الأولى من بناء الشبكة، بغض النظر عن نوع الشبكة الأساسية (وطنية، إقليمية، أو محلية). وقد حلت معدات OTN تدريجيًا محل معدات DWDM بفضل مزاياها الفريدة (كما هو الحال مع معدات SDH التي حلت محل معدات PDH). وباعتبارها تقنية جديدة وشكلًا جديدًا للمنتجات، أصبحت OTN محط اهتمام الصناعة حاليًا. ستتناول هذه المقالة تحليل ومقارنة معدات وتقنيات DWDM وOTN.

1. المفاهيم الأساسية لتقنية DWDM وتقنية OTN

مع تغير متطلبات الخدمة ودقتها، بات من الضروري دمج خدمات عالية الدقة عبر الألياف الضوئية (أحادية أو ثنائية الألياف) ثم تقسيمها إلى أطوال موجية مختلفة لنقلها لمسافات طويلة. وقد ظهرت تقنية دمج تقسيم الطول الموجي استجابةً لمتطلبات العصر.

تقنية DWDM هي اختصار لتقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي، حيث يتم فيها دمج إشارات ضوئية ذات أطوال موجية مختلفة في نفس الليف الضوئي لنقلها. تُعد تقنية WDM تقنية تقليدية راسخة في مجال تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي، إذ يعود تاريخها إلى أكثر من عشر سنوات. ويمكن تقسيمها إلى نوعين: تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي المتباعد (CWDM)، بفواصل طول موجي كبيرة (20 نانومتر)؛ وتعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM)، بفواصل طول موجي صغيرة (أقل من أو تساوي 0.8 نانومتر). ونظرًا لقصر مسافة الإرسال في تقنية CWDM، يتم نشر عدد كبير من أجهزة DWDM في شبكات الإرسال الحالية لمختلف شركات الاتصالات.

يتكون نظام DWDM المفتوح من الأجزاء التالية: OTM: يقوم بتحميل وتفريغ الخدمة لمحطة طرفية الخط البصري، OA: يقوم بمعالجة تضخيم الترحيل البصري الخالص للإشارة المتعددة لمحطة تضخيم الخط البصري، OTU: يقوم بتحويل إشارة الضوء ذات الطول الموجي غير القياسي لتلبية وظيفة تحويل الطول الموجي G.694.1(2) لإشارة الضوء ذات الطول الموجي القياسي، OMU/ODU: يقوم بتعدد/فك تعدد إرسال إشارة الضوء ذات الطول الموجي الثابت G.694.1(2)، OBA (مضخم الطاقة): يعمل على تحسين طاقة الإشارة الضوئية المجمعة عن طريق زيادة ، وبالتالي زيادة طاقة الخرج الضوئية لكل طول موجي، وOPA (التضخيم المسبق): يعمل على تحسين حساسية الاستقبال لكل طول موجي عن طريق زيادة الطاقة الضوئية لإشارة الإدخال المتعددة.

شبكة النقل الضوئي (OTN) هي شبكة نقل ضوئية، تُعرف أيضًا باسم التسلسل الهرمي للنقل الضوئي (OTH) في الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU-T). طُوّرت هذه الشبكة بالاعتماد على تقنية تقسيم الطول الموجي التقليدية، ودمجت مزايا تقنيتي DWDM وSDH. فهي تجمع بين مزايا معالجة المجالين الضوئي والكهربائي، وتوفر سعة نقل هائلة، واتصالًا شفافًا تمامًا بين طرفي الشبكة على مستوى الطول الموجي/الطول الموجي الفرعي، وحماية على مستوى الناقل، ما يجعلها تقنية ممتازة لنقل خدمات النطاق العريض ذات الجسيمات الكبيرة. خلال السنوات الخمس الماضية، قام مشغلو الشبكات بنشر معدات OTN على نطاق واسع في مختلف شبكات النقل.

2. مقارنة الخصائص التقنية لتقنية DWDM وتقنية OTN

على الرغم من أن نظام DWDM يُحسّن بشكل كبير كفاءة نقل البيانات عبر الألياف الضوئية ويدعم نقل الخدمات ذات الدقة العالية، إلا أنه نظرًا لمحدودية تقنية تقسيم الطول الموجي، يتم تكوين الأطوال الموجية بشكل مباشر بين نقطتين، ولا يمكن تعديلها ديناميكيًا. وبالتالي، فإن معدل استخدام الموارد ليس مرتفعًا، ومرونة تعديل الخدمة غير كافية. وقد تغير تدفق العمل، وأصبح التعديل معقدًا للغاية. ويعتمد جدولة خدمات DWDM بشكل أساسي على الجدولة الفيزيائية على لوحة توزيع الألياف الضوئية (ODF). وتقتصر إدارة الشبكة على مراقبة أداء الطبقة الضوئية فقط (حيث أن بايتات إدارة الشبكة قليلة ومعلومات إدارة الشبكة بسيطة)، كما أن طرق استكشاف الأخطاء وإصلاحها محدودة، وصعوبة الصيانة عالية.

ترث تقنية OTN وظيفة الإرسال عالية السعة لتقنية DWDM، وتتمتع بقدرات مرنة في جدولة وحماية الإشارات الكهروضوئية المشتركة. ومن خلال إدخال تقنيات ROADM وOTH، بالإضافة إلى تغليف G.709 وطبقة التحكم، تتغلب على مشكلة شبكات WDM التقليدية التي تفتقر إلى إمكانيات جدولة خدمات الأطوال الموجية/الأطوال الموجية الفرعية، وضعف قدرات الشبكة والحماية، وغيرها من المشكلات. تُنفذ الطبقة الكهربائية جدولة تعتمد على الأطوال الموجية الفرعية (مثل GE و2.5G و10G و40G و100G)، بينما تعتمد جدولة الطبقة الضوئية بشكل أساسي على أطوال موجية 10G أو 40G أو 100G، مما يوفر استخدامًا عاليًا للنطاق الترددي. كما تتميز بتوفر وحدات بايت إضافية، ووظيفة OAM/P أقوى من WDM.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام تقنيتي OTN وDWDM بشكل مشترك على الطبقة الضوئية، ويكمن الاختلاف في أن OTN تحتوي على إطار فرعي للطبقة الكهربائية. لذلك، يتم إضافة إطارات فرعية للتوصيل الإلكتروني إلى بعض أجهزة DWDM الموجودة على الشبكة الحالية، ثم يتم ترقيتها إلى OTN.

مقارنة بين شبكات DWDM و OTN

سيؤدي الربط الشبكي المختلط بين OTN و DWDM إلى فقدان مزايا OTN (يختلف هيكل الإطار عن WDM التقليدي، وسيكون للاتصال تأثير).

بما أن التوصيل البصري المتقاطع OTN يتم تنفيذه بشكل أساسي بواسطة وحدة ROADM (المحملة بمفتاح WSS)، ونظرًا لارتفاع سعر ROADM، يتم استخدام OM/OD وOADM لتشكيل شبكة حلقية وشبكة متسلسلة في شبكات OTN.

بالنسبة للشبكات المتسلسلة (مثل خطوط النقل لمسافات طويلة)، فإن مزايا OTN لا تظهر بالضرورة بشكل كامل بسبب الخدمات الوسيطة الثابتة نسبيًا وطرق الحماية، ولكن لا تزال هناك مزايا في بعض الجوانب (كفاءة القناة العالية تؤدي إلى تكاليف أقل من WDM التقليدي)، وتستخدم شبكة النقل الحالية في الغالب DWDM وOTN للشبكات المتراكبة.

بالنسبة للشبكة المحلية، ونظرًا لحاجة الخدمات إلى الاتصال بشكل متكرر، وتغيير بنية الشبكة وجدولتها باستمرار، وضرورة تغيير أسلوب الحماية بمرونة، فإن تقنية WDM التقليدية غير قادرة على تلبية هذه المتطلبات. أما مزايا استخدام شبكات OTN فهي واضحة.

توفر تقنية OTN القدرة على إدارة كل طول موجي على كل ليف، ويمكن لتقنية OTN التكيف بشكل أفضل مع تطور الشبكة في المستقبل.

4. مقارنة خدمات حامل DWDM و OTN

ينشأ الطلب على التوصيل الكهربائي المتقاطع في شبكات النقل الضوئي (OTN) من ظهور معدل نقل بيانات أحادي الموجة بسرعة 10 جيجابت في الثانية. فعندما تصل سرعة القناة إلى 10 جيجابت في الثانية، يمكن لوحدة النقل الضوئي (OTU) الخاصة بها نقل 4 × 2.5 جيجابت في الثانية، أي ما يعادل 8 إلى 9 جيجابت في الثانية؛ وتعتمد تقنية DWDM على طريقة التوصيل من نقطة إلى نقطة. إذا كان الطلب على الخدمة منخفضًا، فإن الاستثمار في وحدة النقل الضوئي (OTU) يبدو غير مجدٍ. ولذلك، من الضروري إدخال وظيفة التوصيل المتقاطع المشابهة لتقنية SDH في تقنية DWDM، وذلك لتطوير وظيفة التوصيل الكهربائي المتقاطع في شبكات النقل الضوئي (OTN).

تتمتع تقنية OTN بإمكانية التبديل الكهربائي، أي إمكانية التبديل بين معدلات فرعية لكل قناة (كما هو الحال في SDH). في الوقت نفسه، يكون التبديل الضوئي والتبديل الكهربائي مستقلين عن بعضهما البعض. إذا توفرت إمكانية التبديل الضوئي دون وجود تبديل كهربائي، أو العكس، يُمكن تسمية النظام بتقنية OTN.

نظراً للاختلافات في نماذج بناء الشبكة (التكلفة، وجزيئات الخدمة، واتجاه التدفق)، فإن طريقة التقاطع الكهربائي هي الأكثر استخداماً في الصين، بينما تُستخدم طريقة التقاطع البصري في الغالب في الخارج.

5. الخاتمة

من خلال التحليل والمقارنة السابقين، يتضح أن تقنيتي OTN وDWDM تختلفان اختلافًا كبيرًا من حيث التقنية والتطبيق. فمن منظور سعة الربط البيني، ودقة الخدمة، ومرونة الشبكة، تتمتع OTN بقدرات فائقة وتلبي احتياجات الربط البيني للشبكات المستقبلية بشكل أفضل.

نظراً لشفافية نقل خدمة نظام OTN، وقدرته القوية على تصحيح الأخطاء، وقدرته المرنة على جدولة الطبقة البصرية/الكهربائية، وقدرته على إدارة الصيانة، وقابلية توسيع سعة المعدات (حيث تم تسويق معدات 80*100G تجارياً الآن)، أصبح إدخال معدات OTN في مختلف شبكات النقل أمراً لا مفر منه.