باعتبارها جيلاً جديداً من تقنيات الوصول عبر الألياف الضوئية، تتمتع تقنية XPON بمزايا هائلة في مقاومة التداخل، وخصائص عرض النطاق الترددي، ومسافة الوصول، والصيانة والإدارة، وغيرها. وقد حظي تطبيقها باهتمام كبير من شركات الاتصالات العالمية. تُعد تقنية XPON للوصول الضوئي ناضجة نسبياً، بينما تتكون كل من تقنيتي EPON وGPON من وحدة طرفية ضوئية (OLT) في المكتب المركزي، ومعدات وحدة الشبكة الضوئية (ONU) في جانب المستخدم، وشبكة توزيع ضوئية سلبية (ODN). ومن بين هذه المكونات، تُشكل شبكة ومعدات ODN جزءاً هاماً من الوصول المتكامل لتقنية XPON، حيث تتضمن إنشاء وتطبيق شبكة ألياف ضوئية جديدة. وقد أصبحت تكاليف معدات ODN والشبكات ذات الصلة من العوامل المهمة التي تحد من تطبيقات XPON.
مفهوم
في الوقت الحالي، تشمل تقنيات xPON المتفائلة بشكل عام في هذا القطاع EPON و GPON.
تُعدّ تقنية GPON (Gigabit-CapablePON) أحدث جيل من معايير الوصول البصري السلبي المتكامل عريض النطاق، والمستندة إلى معيار ITU-TG.984.x. تتميز هذه التقنية بالعديد من المزايا، مثل عرض النطاق الترددي العالي، والكفاءة العالية، والتغطية الواسعة، وواجهات المستخدم المتعددة. ويعتبرها مشغلو الشبكات تقنية مثالية لتحقيق نقل عريض النطاق وتحول شامل لخدمات شبكات الوصول. تبلغ أقصى سرعة تنزيل في GPON 2.5 جيجابت في الثانية، وسرعة رفع تبلغ 1.25 جيجابت في الثانية، ونسبة تقسيم قصوى تبلغ 1:64.
تُعدّ تقنية EPON نوعًا من تقنيات الوصول إلى النطاق العريض الناشئة، والتي تُتيح الوصول المتكامل إلى خدمات البيانات والصوت والفيديو عبر نظام واحد للألياف الضوئية، وتتميز بكفاءة اقتصادية عالية. ومن المتوقع أن تُصبح EPON تقنيةً سائدةً في مجال الوصول إلى النطاق العريض. ونظرًا لخصائص بنية شبكة EPON، ومزاياها الخاصة في توفير الوصول إلى النطاق العريض للمنازل، وتكاملها الطبيعي مع شبكات الحاسوب، يتفق الخبراء في جميع أنحاء العالم على أن الشبكات الضوئية السلبية تُجسّد مفهوم "الشبكات الثلاث في شبكة واحدة"، وتُمثّل الحل الأمثل لشبكة المعلومات، وتُعدّ أفضل وسيلة نقل لـ"الميل الأخير".
نظام شبكة PON من الجيل التالي xPON:
على الرغم من اختلاف تقنيات EPON وGPON، إلا أنهما تشتركان في نفس بنية الشبكة وهيكل إدارة الشبكة. كلاهما موجه لتطبيق شبكة الوصول الضوئية نفسه، ولا يوجد بينهما أي تعارض. يدعم نظام شبكة PON من الجيل التالي xPON كلا المعيارين في آن واحد. أي أن معدات xPON توفر أشكالًا مختلفة من الوصول إلى PON وفقًا لاحتياجات المستخدمين المختلفة، مما يحل مشكلة عدم التوافق بين التقنيتين. في الوقت نفسه، يوفر نظام xPON منصة إدارة شبكة موحدة قادرة على تلبية مختلف احتياجات الأعمال، وتحقيق دعم كامل للخدمات (بما في ذلك ATM وEthernet وTDM) مع ضمان جودة خدمة صارمة، ودعم نقل تلفزيون الكابل عبر WDM. كما يمكنه التعرف تلقائيًا على بطاقات الوصول EPON وGPON عند إضافتها أو إزالتها، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع شبكات EPON وGPON. بالنسبة لمديري الشبكات، فإن جميع عمليات الإدارة والتكوين تتم لأغراض العمل، بغض النظر عن الاختلافات التقنية بين EPON وGPON. بمعنى آخر، فإن التنفيذ التقني لتقنيتي EPON وGPON شفاف لإدارة الشبكة، ويتم إخفاء الفرق بينهما وتوفيره للواجهة الموحدة للطبقة العليا. وتُعد منصة إدارة الشبكة الموحدة إحدى أهم مزايا هذا النظام، إذ تُحقق فعلياً توحيد تقنيتي PON المختلفتين على مستوى إدارة الشبكة.
المعايير الرئيسية والمؤشرات الفنية
تتمثل المعايير الرئيسية لشبكة xPON فيما يلي:
● إمكانيات دعم الخدمات المتعددة: لتحقيق إمكانيات دعم الخدمة الكاملة (بما في ذلك ATM و Ethernet و TDM) مع ضمان صارم لجودة الخدمة، من أجل تحسين الأعمال، ودعم نقل تلفزيون الكابل من خلال WDM؛
●التعرف التلقائي على بطاقات الوصول EPON و GPON وإدارتها؛
● يدعم قدرة التفرع بنسبة 1:32؛
● مسافة الإرسال لا تزيد عن 20 كيلومترًا؛
● معدل خط متناظر للتحميل والتنزيل 1.244 جيجابت/ثانية. يدعم وظيفة إحصائيات حركة مرور المنفذ؛
● يدعم وظيفة تخصيص النطاق الترددي الديناميكي والثابت.
● يدعم البث المتعدد ووظائف البث المتعدد
المؤشرات الفنية الرئيسية لشبكة xPON:
(1) سعة النظام: يحتوي النظام على نواة تبديل IP ذات سعة كبيرة (30G) لتوفير واجهة شبكة إيثرنت 10G، ويمكن لكل OLT دعم 36 شبكة PON.
(2) واجهة متعددة الخدمات: تدعم تقنيات TDM وATM وEthernet وCATV، وتوفر ضمانًا صارمًا لجودة الخدمة، مما يتيح دمج الخدمات الحالية بالكامل. وهذا يدعم بشكل فعلي الترقية السلسة للأعمال.
(3) متطلبات الموثوقية العالية والتوافر للنظام: يوفر النظام آلية تبديل حماية اختيارية 1+1 لتلبية متطلبات شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية بشكل كامل من أجل موثوقية الشبكة، ويكون وقت التبديل أقل من 50 مللي ثانية.
(4) نطاق الشبكة: مسار شبكة قابل للتكوين بطول 10.20 كم، يلبي متطلبات شبكة الوصول بشكل كامل.
(5) منصة برمجيات إدارة النظام الموحدة: بالنسبة لطرق الوصول المختلفة، يجب توفير منصة موحدة لإدارة الشبكة
بناء
نظام شبكة الألياف الضوئية السلبية هو نظام نقل بيانات واسع النطاق عبر الألياف الضوئية، ويتكون من محطة طرفية ضوئية (OLT)، وشبكة توزيع ضوئية (ODN)، ووحدة شبكة ضوئية (ONU)، ويُشار إليه بنظام PON. يوضح الشكل 1 النموذج المرجعي لنظام PON.
يعتمد نظام PON على بنية شبكة من نقطة إلى عدة نقاط، ويستخدم شبكة توزيع ضوئية سلبية كوسيط نقل، ويعتمد نمط البث في الوصلة الهابطة، ونمط TDM في الوصلة الصاعدة، مما يحقق نقل إشارة ثنائي الاتجاه عبر ليف ضوئي واحد. بالمقارنة مع شبكة الوصول التقليدية، يُقلل نظام PON من استهلاك الوصول إلى غرفة الحاسوب وكابلات الألياف الضوئية، ويزيد من تغطية الشبكة لعقدة الوصول، ويرفع معدل الوصول، ويقلل من معدل أعطال الخطوط والمعدات الخارجية، ويُحسّن موثوقية النظام. كما يُوفر تكاليف الصيانة، لذا يُعد نظام PON التقنية التطبيقية الرئيسية لشبكة الوصول ثنائية الاتجاه NGB.
بحسب تنسيقات نقل الإشارة المختلفة للنظام، يُمكن الإشارة إليه باسم xPON، مثل APON وBPON وEPON وGPON وWDM-PON. وقد انتشر استخدام GPON وEPON على نطاق واسع حول العالم، كما تُستخدم تطبيقاتهما على نطاق واسع في تحويل شبكات الراديو والتلفزيون ثنائية الاتجاه. أما WDM-PON فهو نظام يستخدم قنوات طول موجي مستقلة بين OLT وONU لتكوين اتصال من نقطة إلى نقطة. وبالمقارنة مع TDM، مثل EPON وGPON، يتميز كل من PON وWDM-PON بعرض نطاق ترددي عالٍ، وشفافية البروتوكول، والأمان والموثوقية، وقابلية التوسع الكبيرة. وهما يمثلان اتجاه التطوير المستقبلي. على المدى القريب، ونظرًا لتعقيد مبادئ WDM-PON، وارتفاع أسعار الأجهزة، وارتفاع تكاليف النظام، فإنه لا يزال غير مهيأ للتطبيقات واسعة النطاق.
المؤشرات الفنية الرئيسية لتقنية xPON
① سعة النظام: يحتوي النظام على نواة تبديل IP ذات سعة كبيرة (30 جيجابت في الثانية)، ويوفر واجهة شبكة إيثرنت 10 جيجابت في الثانية، ويمكن لكل OLT دعم 36 شبكة PON؛
② واجهة متعددة الخدمات: تدعم TDM و ATM و Ethernet و CATV، وتوفر ضمانًا صارمًا لجودة الخدمة، ويمكنها استيعاب الأعمال الحالية بالكامل، ودعم الترقية السلسة للأعمال بشكل حقيقي؛
③ متطلبات الموثوقية العالية والتوافر للنظام: يوفر النظام آلية تبديل حماية اختيارية 1+1 لتلبية متطلبات شبكة الاتصالات السلكية واللاسلكية بشكل كامل من أجل موثوقية الشبكة، ويكون وقت التبديل أقل من 50 دقيقة؛
④ نطاق الشبكة: يمكن تهيئة قطر الشبكة من 10 إلى 20 كم لتلبية متطلبات شبكة الوصول بشكل كامل؛
⑤ منصة برمجيات إدارة النظام الموحدة: بالنسبة لطرق الوصول المختلفة، فهي تحتوي على منصة إدارة شبكة موحدة.
تُنتج شركة هواوي العديد من طرازات أجهزة xPON ONU و xPON ONT، بما في ذلك 1GE xPON ONU، و 1GE+1FE+CATV+WIFI xPON ONT، و 1GE+1FE+CATV+POTS+WIFI xPON ONU، و 1GE+3FE+POTS+WIFI xPON ONT. كما نوفر أيضًا أجهزة xPON ONT من هواوي.
تاريخ النشر: ٢٤ يونيو ٢٠٢١