فناوری FTTX

با مروری بر تاریخچه شبکه‌های دسترســی، انگیزه حرکت به سمت فناوری FTTX و دسترسی به باند پهن آشکار خواهد شد.
ظهور شبکه جهانی منجربه آن شد تا، اپراتـورهای مخـابراتِ بخش دولتـی ( ILECها) و اپراتـورهای ارائه دهنده سرویس‌های مختلف (MSOها) بدنبال برآورده کردن نیاز جامعه برآیند.
آن‌ها بـا بهره‌گیری از مودم‌های Dial up و ADSL و سپس ترکیب مودم و کابل به این مهم دست یافتند. در نتیجه رقابت برای جذب هر چه بیشتر مشتریان آغاز گردید.
اگر چه پهنـای باند تامین شده توسـط شبکه های HFC و DSL بطـور نسبـی تقاضـای کاربران کنـونی را تـا اندازه‌ای پاسخگو می‌باشد.
لیکن ماهیت ترافیک اینترنت در حال تغییر و برنامه‌های کاربردی جدید، نیاز به پهنای باند بالاتری دارند.

انقلاب وب و نیاز به فناوری FTTX

در دو دهه گذشته شاهد یکی از مهمترین انقلاب‌های تکنولوژیک در عصر مدرن بوده‌ایم که، “انقلاب وب” بوده است.وب نه تنها مدل انجام کار، ‌مطالعه، سرگرمی و اداره زندگی ما را تغییر می‌دهد.
بلکه با سرعتی باور نکردنی گسترش یافته و تاثیرات عمیق‌تری در زندگی و کسب و کارها ایجاد می‌کند.
استفاده روز افزون از وب،‌ اینترنت، ‌تجـارت الکترونیک، روش‌های هوشمند سازی و بطور کلی فناوری‌های جدید اطلاعات. تقریباً تمام جوانب معمول زندگی را تغییر می‌دهد.
بطوریکه ایجاد ارتباط از طریق سیستم‌ها و شبکه‌های قدیمی و خطوط ارتباطی DSL- Wireless – BPL جوابگوی نیازهای پهنای باند شبکه‌های جدید نمی‌باشد.
بطور مسلم چنین پهنای باندی با توسعه فناوری‍‌‌های مبتنی بر سیم مسی نیز بدست نخواهد آمد. بنابراین نیاز هرچه بیشتر به فناوری جدید برای شرکت‌های مخابراتی نمود پیدا می‌کند.
در نتیجه در حال حاضر تنها فناوری مبتنی بر FTTX و در نهایت FTTH جوابگوی نیازهای آتی خواهد بود.

ساختار شبکه FTTx

براي راه‌اندازي يک سيستم دسترسي ميان کاربر و مرکز مخابراتی از طريق فيبر نوری، راه‌هاي متعددي وجود دارد. در شکل زير برخي از این راه‌ها مشاهده مي‌شوند.
در حالت اول بين مرکز و هر کاربر يک رشته فيبر جداگانه کشيده مي‌شود. این روش را اصطلاحاً (Point-to-Point: P2P) می‌نماند.
در اين ساختار همه ارتباطات نقطه به نقطه مي‌باشد. به علت تعداد زياد رشته‌های فيبر نوری و گيرنده-فرستنده‌هاي مورد نياز، اين ساختار در عمل به جز در کاربردهاي ويژه به کار نمي‌رود.

در ساختار دوم تمام اطلاعات کاربر بر روي يک تک رشته (يا دو رشته) فيبر به يک سوئيچ ساده در نزديکي محل اقامت کاربران منتقل گردیده است.
از طریق سوئیچ، اطلاعات مربوط به هر کاربر براي او ارسال و اطلاعات دريافتي از وي براي مرکز مخابراتی ارسال می‌گردد.
با اين عمل تعداد فيبرهاي خارج شده از مرکز و نيز تعداد فرستنده-گيرنده‌ها کاهش مي‌يابد.
اشکال عمده اين معماري وجود عنصر اکتیو “سوئيچ” در محيط خارجي است.  اين معماري نيز ارتباط ميان CO و سوئيچ به صورت P2P است.

در معماري سوم، به جاي سوئيچ از يک اسپلیتر نوري استفاده مي‌شود. اين المان که پسیو است داراي يک ورودي و n خروجي می‌باشد.
به اين ترتيب هيچ‌گونه المان اکتيو در فضاي خارجي وجود نخواهد داشت و لذا از پيچيدگي شبکه کاسته شده و هزينه نگهداري به شدت کاهش مي‌يابد.
به این روش اصطلاحا PON (Passive Optical Network) می گویند. این روش را اصطلاحاً (Point-to-MultiPoint: P2MP) می‌نماند.
در شکل زير انواع مختلف شبکه‌هاي FTTx  با معماري PON نشان داده شده است.

همان‌گونه که ديده مي‌شود در برخي از اين ساختارها ممکن است قسمتي از مسير انتقال داده ميان مرکز مخابراتی و کاربر از محيط هاي ديگري مانند زوج سيم مسي تشکيل شده باشد.

مفاهیم فناوری FTTX :

فناوری FTTX یک فناوری در لایه دسترسی است که به صورت P2M کار میکند. X به ساختارهای مختلف انتقال سیگنال توسط فیبر نوری (به همراه کابل مسی) اشاره دارد.  می‌توان به ساختارهای FTTN ، FTTC، FTTB ، FTTHو… اشاره نمود.

ساختار FTTN : اتصال شبکه فیبرنوری به توزیع کننده ها( Active node)

در ساختار FTTN ترکیبی از فیبر نوری و سیم مسی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این روش برای مواقعی که نتوان از فیبر نوری با مسافت طولانی استفاده نمود و فناوری سیم مسی از قبل موجود باشد مناسب خواهد بود.
این ساختار برای فناوری‌هایی نظیر VDSL و … مفید می‌باشد .

ساختار FTTC : اتصال شبکه فیبرنوری به کابینت های دسترسی

در این ساختار فیبر نوری تا فاصله حدود ۳۰۰ متری محل کاربر کشیده خواهد شد.
ارتباط کاربران و مشترکین از طریق سیم مسی با فناوری XDSL یا کابل کواکسیال خواهد بود.

ساختار FTTB : اتصال شبکه فیبرنوری به ساختمان ها

به ساختاری گفته می‌شود که در آن یک مسیر ارتباطی برروی کابل‌های فیبر نوری از تجهیزات سوئیچ اپراتور مخابراتی تا ورودی ساختمان کاربر کشیده شده باشد. و از آنجا تا محل استفاده کاربر از طریق دیگری به جز فیبر (حلقه های مسی) ادامه یافته و پایان می‌یابد. با امتداد فیبر از نقطه پایانی تا محل زندگی یا محل کار مشترکین، FTTB می تواند به FTTH کامل تبدیل گردد .
این تبدیل مطلوب است زیرا FTTH ظرفیت ایده آل تر و پایدارتری در مقایسه با FTTB خواهد داشت.

ساختار FTTH :اتصال شبکه فیبر نوری به منازل مسکونی

این مسیر با هدف ایجاد پهنای باند بسیار بالا به منظور انتقال اطلاعات و دیتا با سرعت و امنیت بسیار بالا از مراکز تلفن به یک یا چند مشترک و برای ارائه یک یا چند سرویس (مثلا دسترسی به اینترنت، تلفن ، ویدئو و …) کشیده می‌شود.
FTTH تنها ساختاری است که کل مسیر تماما توسط فیبر نوری پیاده سازی می‌شود.
در ساختارFTTH ، فیبر نوری از مرکز تلفن محلی (تجهیزات OLT) تا تجهیزات مشترک (ONT) در محل مشترک کشیده می‌شود .

درست است که از کلمه  FTTH برداشت می‌شود که فیبر نوری به منزل مشترکین برده می‌شود.
در واقع این سرویس مشتریان مختلفی می تواند داشته باشد.
FTTO (fiber to the Office)- اتصال شبکه فیبر نوری به ادارات- نیز یکی  از همین موارد است،
در نتیجه این تکنولوژی صرفاً برای مشتریان خانگی نیست.
مشتریان تجاری و سازمان‌ها توجه به سرویس درخواستی می توانند حتی تا ۲٫۵ Gb/s پهنای باند دریافت کنند.
در واقع این تکنولوژی می‌تواند هر مشتری با هر نوع سرویس درخواستی را راضی کند.

انواع توپولوژی شبکه مبتنی بر فناوری FTTX :

انواع توپولـوژی‌های طراحی، در ساختـار شبکه FTTX، ماننـد توپولوژی ستاره‌ای، توپولوژی درختی، توپولوژی حلقوی و توپولـوژی مش بکار برده می‌شود.
این توپوتوپولـوژی‌ها بـر اساس طراحی، نیاز و خصوصیات هر کدام می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد.
توپولوژی های FTTH می تواند به صورت نقطه به نقطه (P2P) یا نقطه به چند نقطه (P2MP) طراحی شود.
بنابراين طبق گفته‌های قبلی، در عمل ساختار سوم براي راه‌اندازي شبکه‌هاي مبتنی بر فناوری FTTX بهترین گزینه است.
در شکل زیر به وضوح این دو توپولـوژی‌ مشهود است.

تكنولوژي PON (معماری مورد استفاده در  فناوری FTTX)

در تمام ساختارهاي ذکر شده برای شبکه های FTTx از تکنيک PON استفاده شده است.
در ساختار PON، اطلاعات تمامي کاربران برروي يک رشته فيبر به محل تقسيم‌کننده ارسال مي‌گردد.
از محل تقسيم‌کننده نيز اين سيگنال عيناً (البته با تواني کمتر) براي تمامي کاربران ارسال مي‌گردد.
در واقع OLT در مسير  Downstream  (از سمت شبکه به سمت کاربر) از تکنيک Broadcast استفاده مي‌کند.
شکل زير مکانيزم ارسال کاربران در مسير Downstream را نشان مي‌دهد.

نکته بسيار مهم آن است که هر کاربر قادر خواهد بود بسته‌‌هاي تمامي کاربران را دريافت ولي تنها بسته‌هايي را که آدرس خود او در آنها نوشته شده است را برمي‌دارد.
**براي جلوگيري از استراق سمع از رمزهاي ويژه‌اي در مسير Downstream  استفاده مي‌گردد.

شکل زير مکانيزم ارسال کاربران در مسير Upstream ( از سمت کاربر به سمت شبکه) را نشان مي‌دهد.
در اين حالت نيز از آنجا که اطلاعات تمامي کاربران در نهايت پس از عبور از اسپلیتر بر روي يک فيبر به سمت OLT ارسال مي‌گردد. کاربران نبايد همزمان اقدام به ارسال بسته خود کنند. بنابراين يک نوع هماهنگی ميان کاربران لازم است. ايجاد اين هماهنگی بر عهده OLT است به اين معني که OLT جداول تقسيم زماني تهيه مي‌نمايد که در آنها مشخص شده که هر کاربر در چه زماني مي‌تواند اقدام به ارسال نمايد. اين جداول از طريق لينک Downstraem براي تمامي کاربران، Broadcast  مي‌گردد و ONTها موظفند مطابق اين جداول زماني اطلاعات خود را ارسال نمايند.

چه کسانی از فناوری FTTX استفاده می کنند؟

– منازل مسکونی برای دسترسی به اینترنت با سرعت و پهنای باند بالاتر
– سازندگان منازل مسکونی برای بالا بردن کیفیت و ارزش ملک مسکونی ساخته شده
– ارائه دهندگان زیرساخت‌های شهری
-ارائه دهندگان سرویس‌های IPTV ، HDTV و Video on demand