با پیشرفت روز به روز فناوری اطلاعات و ارتباطات IT & ICT در دنیای امروزی نیاز به داشتن سرویس هایی با پهنای باند بالا رو به افزایش است و بسترهای ارتباطی که اکنون در دسترس میباشند همانند DSL , Wireless  و ... دیگر قادر به جوابگویی نیازهایی با پهنای باند بالا نیستند و این پهنای باند قطعا با استفاده از سیم مسی امکان پذیر نخواهد بود.

اینجاست که مبحث فیبرهای نوری به میان کشیده میشود...

معرفی فناوری هایی بر پایه فیبرنوری  :

FTTX  چیست ؟

در این تکنولوژی که به صورت Point To Multipoint  میباشد ساختارهای مختلفی برای انتقال توسط فیبر نوری وجود دارد که در اینجا X نشانگر هرکدام از این ساختارها میباشد. این کلمه مخفف عبارت ( Fiber To The X ) میباشد. در ادامه به بررسی 4 ساختار ( FTTN – FTTC – FTTB - FTTH ) خواهیم پرداخت.

1-    FTTN  :  Fiber To The Active Node

این ساختار ترکیبی از فیبر نوری و سیم مسی است و برای زمانی که نمیتوان از فیبر نوری با مسافت های زیاد استفاده کرد و بستر سیم مسی از قبل موجود باشد مناسب است و کاربرد دارد و برای برخی از فناوری هایی مانند VDSL مناسب میباشد.

2-    FTTC : Fiber To The Cabinet  به معنی اتصال شبکه فیبرنوری به کابینت های دسترسی

در این نوع از ساختار فیبر نوری تا فاصله ای به میزان تقریبی 300 الی 500 متری کاربران کشیده میشود و ارتباط مشترکان با سیم مسی خواهد بود.

3-    FTTB : Fiber To The Building  - اتصال شبکه فیبرنوری به ساختمان

در این ساختار فیبرنوری تا ورودی ساختمانهای کاربران کشیده میشود و از محل ورودی ساختمان تا محل استقرار کاربران از طریقی دیگر ( به جز فیبر ) مثل سیم مسی استفاده میشود.

4-    FTTH : Fiber To The Home – اتصال شبکه فیبر نوری به منازل یا به اصطلاح فیبر در خانه

در این ساختار ادامه دادن مسیر فیبر نوری در ساختار FTTB به داخل منازل و محل استقرار کاربران انجام میپذیرد.

این ساختار ( FTTH ) دارای پهنای باند بسیار مطلوب تر و پرسرعت تر و امن تر میباشد همچنین میتواند برای ارائه چند سرویس همانند تلفن و اینترنت و ... در دسترس مشترکین قرار گیرد. FTTH تنها ساختاری میباشد که کل مسیرها دارای فیبرنوری میباشند که از مراکز تلفن محلی به تجهیزات مشترک در منزل مسکونی کشیده شده اند. FTTH دارای مشترکین متعددی میباشد و برخلاف نام آن تنها مشترکین این ساختار مشترکین خانگی با مصارف خانگی نیست. FTTO ( Fiber To The Office ) را نیز میتوان همانند FTTH در نظر گرفت با این تفاوت که مشترک مورد نظر در این ساختار اداره و یا یک ارگان دولتی و یا خصوصی میباشد و این قضیه کاملا مشخص میکند که این ساختار محدود به مصارف خانگی نمیباشد و مشتریان تجاری و سازمانهای مختلف نیز جزو مشتریان این ساختار میباشند.

انواع توپولوژی در ساختار شبکه های FTTX  :

برای ارتباط کاربران و مشترکین با مراکز مخابراتی از طریق فیبرنوری راه های مختلفی وجود دارد که در ادامه به معرفی این روشها خواهیم پرداخت .

1-     ایجاد یک ارتباط نقطه به نقطه ( P2P ) میباشد. در این نوع ارتباط از مرکز  مخابراتی یک رشته فیبر جداگانه برای هر کاربر کشیده میشود و اگر برای مثال 40 کاربر داشته باشیم, 40 رشته فیبرنوری از مرکز مخابراتی خارج مشیود که این روش به دلیل حجم بسیار بالای رشته های فیبر عملا به جز برخی از موارد خاص مورد استفاده قرار نمیگیرد.

2-     کلیه اطلاعات کاربران بر روی یک تک رشته یا 2 رشته از فیبر نوری به یک سوئیچ در محلی که نزدیک به محل سکونت کاربران است منتقل شده و از آن سوئیچ به مشترکین انتقال میباید که این ارتباط بین سوئیچ و کاربران نیز از نوع P2P میباشد. مزیت این روش کاهش کابل های خروجی از مرکز مخابرات میباشد و عیب آن وجود دستگاه خارجی (سوئیچ) میباشد که باید برای تغذیه و همچنین نگهداری آن متحمل وقت و نیرو و هزینه شد.

3-     شبکه نوری پسیو Passive Optical Network

همانند روش دوم عمل میکند با این تفاوت که به جای سوئیچ از یک اسپلیتر نوری استفاده میکند. از مزیت هایی که این Splitter به نسبت سوئیچ دارد میتوان به این نکات اشاره کرد که این دستگاه نیاز به تغذیه ندارد و میتواند سینگال نوری را که دریافت میکنند روی N خروجی خود منعکس کند به عبارتی یک ورودی و N خروجی دارد. با این روش دیگر دستگاه خارجی که نیاز به صرف هزینه تعمیر و نگهداری داشته باشد را نداریم. که در اصطلاح به این روش PON گفته میشود. و میتوان تا حدودی گفت که بهترین گزینه برای راه اندازی پروژه های FTTX میباشد. لازم به ذکر است که در تمامی ساختارهای گفته شده FTTN- FTTC – FTTB – FTTH از این تکنولوژی (PON) بهره گرفته شده است.

معرفی دستگاه های OLT و ONT  :

دستگاه OLT  : (Optical Line Terminal)

این دستگاه در مرکز مخابراتی قرار دارد و از یک طرف با استفاده از یک رشته فیبرنوری اطلاعات کاربران را دریافت و ارسال میکند و از طرفی امکان ارتباط با سایر شبکه ها از جمله ارائه سرویس هایی مثل اینترنت را امکان پذیر میسازد.

دستگاه ONU  : (Optical Network Unit )

این دستگاه سمت کاربران قرار دارد و به مشترکین سرویس میدهد و وظیفه تبدیل سیگنال نوری به سیگنال الکترونیکی و استخراج محتوای دیجیتال را برعهده دارد.

نقش ONU را دستگاهی به نام ONT ایفا میکند. و در اصطلاح بیشتر با نام ONT شناخته شده میباشد و پرکاربرد است.

در FTTC این دستگاه در کافو قرار دارد ، در FTTB این دستگاه در ساختمان نصب میشود و در FTTH این دستگاه در داخل منزل مشترکین نصب و راه اندازی میشود.

تکنولوژی PON  : (معماری مورد استفاده در FTTX)

در این فناوری اطلاعات تمامی کاربران بر روی یک رشته به محل تقسیم کننده ارسال میشود و از محل تقسیم کننده به سمت کاربران ارسال میگردد.

همانطور که گفته شد بسته ها به سمت تمامی کاربران ارسال میگردد و کاربران فقط بسته هایی که آدرس خودشان در داخل آن است را دریافت میکنند به این مسیر یعنی از سمت شبکه به سمت کاربر Down Stream گفته میشود.

 و عکس این عمل را Up Stream یعنی از سمت کاربر به سمت شبکه مینامند. در این حالت اطلاعات کاربران به سمت اسپلیتر رفته و پس از عبور کردن از آن بر روی یک رشته فیبر نوری به سمت شبکه ارسال میشود.

انواع تکنولوژی ها در PON  :

بع معرفی تاریخچه و جزئیات انواع PON ها در این مقاله پرداخته نشده و فقط به معرفی اجمالی آنها پرداخته و در نهایت با رسم مثالها و شکلهایی تکنولوژی GPON که یکی از پرکاربرد ترین نوع این تکلنولوژی میباشد را معرفی خواهیم کرد.

ابتدا APON استاندارد مورد استفاده بود که بعد از آن استاندارد BPON و سپس EPON و درنهایت GPON معرفی و پرکاربرد شدند. در سالهای اخیر نیز از استانداردهای جدیدی به نام های NGPON و TWDM-PON و چند استاندارد دیگر برای افزایش پهنای باند روی هر پورت OLT معرفی شدند.

این تکنولوژی ها OLT میتوانند چندین سرویس از جمله سرویس اینترنت – اینترانت – MPLS – سرویس خط تلفن و .... را بصورت همزمان از طریق یک رشته فیبر نوری برای مشترکین ارسال کنند و از طرفی مشترکین نیز میتوانند از طریق ONT  سرویسهای مورد نیاز را برداشته و از آنها استفاده نمایند.

 لازم به ذکر است که هر ONT باید در OLT که قرار است از آن سرویس بگیرد Register شود. 

در شکل بالا مشخص است که OLT ما که در مرکز مخابراتی X قرار دارد قادر به ارائه 3 سرویس همزمان میباشد. حال پس از ارسال این سرویس ها ازطریق یک رشته فیبر نوری به نقطه تقسیم دوباره کلیه این سرویس ها از طریق Splitter به سمت مشترکین ارسال میشود. پس از رسیدن سرویس مورد نظر هر ONT سرویس مربوط به خود را برمیدارد. به عنوان مثال اولین مشترک ما که یک ساختمان میباشد به عنوان مثال یک هتل، خط فیبر نوری را در ورودی ساختمان تحویل گرفته و به مشترکین خود در واحد های مختلف از طریق سیم مسی و ... سرویسهای گرفته شده را ارائه میکند در اصطلاح این سیستم را FTTB مینامند.

دومین مشترک یک شخص در یک منزل شخصی بوده که فیبر تا منزل مشترک کشیده میشود. اصطلاحا به آن فیبر در خانه و یا FTTH میگویند.

و سومین مشترک ما یک اداره یا سازمان دولتی یا خصوصی بوده که خط فیبر نوری در محل کار کارمند و در محل میزکار او تحویل داده میشود. و کلیه مسیر ها همانند FTTH از طریق فیبرنوری میباشد. که اصطلاحا FTTO و یا FTTD مینامند.

معماری استفاده شده در این مثال GPON بوده و این معماری از پرکاربرد ترین معماری ها برای اجرای پروژه های FTTH و سایر پروژه ها میباشد.