توصیف ساختار شبکه FTTH

• توصیف ساختار شبکه FTTH

شبکه فیبر به خانه (FTTH) متشکل از یک شبکه با دسترسی مبتنی بر فیبر است که اتصال‌دهنده‌ی تعداد زیادی کاربر نهایی به نقطه مرکزی با عنوان نُود دسترسی یا نقطه حضور (POP) است. هر نُود دسترسی دربرگیرنده تجهیزات انتقال اکتیو ضروری برای فراهم‌سازی امکان ارائه برنامه‌های کاربردی و سرویس‌ها با استفاده فیبر نوری برای مشترکین است. هر نُود دسترسی، در یک شهر یا منطقه بزرگ، به شبکه فیبر شهری یا یا مرکز آن منطقه متصل می‌شود.

شبکه‌های دسترسی ممکن است برخی از موارد زیر را اتصال دهند:

• آنتن شبکه بی‌سیم ثابت، به‌عنوان‌مثال LAN بی‌سیم یا WiMAX و WLL
• ایستگاه‌های پایه شبکه سیار (BTS ها)
• مشترکین در SFU ها (واحدهای تک خانوار) یا MDU ها (واحدهای مسکونی چندگانه)
• ساختمان‌های بزرگ مانند مدارس، بیمارستان‌ها و شرکت‌های تجاری.
• ساختارهای امنیتی و نظارتی کلیدی مانند دوربین‌های نظارتی، آلارم­های امنیتی و دستگاه‌های کنترلی.

شبکه FTTH ممکن است بخشی از شبکه دسترسی یا سطح گسترده‌ای را تشکیل دهد.

• محیط شبکه FTTH

برای استقرار فیبر تا نزدیکی مشترکین لازم است که زیرساخت فیبر در موقعیت عمومی و/یا خصوصی با ویژگی‌های عمومی و/یا خصوصی قرار گیرد.

Type of FTTH Site

• نوع سایت FTTH

محیط فیزیکی شبکه FTTH را می‌توان در یک دید کلی به صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:

• شهر
• مسکونی پراکنده (ویلایی)
• روستایی
• نوع و تراکم ساختمان- خانه‌های تک واحده یا خانه‌های چند واحده

نه‌تنها هر محیط فیزیکی، تراکم‌های مسکونی مشترکین مختلفی را تشکیل می‌دهد (به ازای هر کیلومترمربع)، بلکه شرایط محیطی نیز باید در نظر گرفته شوند. ماهیت سایت، عامل کلیدی در تعیین مناسب‌ترین طرح و معماری شبکه خواهد بود. انواع آن‌ها شامل موارد زیر هستند:

• گرین فیلد – منطقه جدیدالاحداث و در حال ساخت و ساز می­باشد و شبکه FTTH همزمان با احداث ساختمانها ایجاد می­شود.
• براون فیلد- ساختمان‌ها از قبل در محل مستقر هستند، ولی زیرساخت استاندارد FTTH وجود ندارد (شبکه اکسس قدیمی می­باشد).
• فراساختمان– ساختمانها در حال توسعه هستند و بایستی زیرساختهای مورد نیاز به زیرساختهای موجود افزوده شوند.

تأثیرات عمده ماهیّت سایت روی روش استقرار زیرساخت، شامل موارد زیر هستند:

• نوع سایت FTTH
• اندازه شبکه FTTH
• هزینه اولیه استقرار زیرساخت (CAPEX)
• هزینه‌های راه‌اندازی عملیات و نگهداری شبکه (OPEX)
• زیرساخت مورد نیاز شبکه، به ‌عنوان ‌مثال: PON یا اترنت
• شرایط محلی، به‌عنوان‌مثال: هزینه‌های نیروی کار محلی، محدودیت‌های مسئولین محلی (اخذ مجوزهای لازم و یا هماهنگی با ادارات) و سایر موارد.

انتخاب روش و تکنولوژی استقرار فیبر، CAPEX و OPEX و همچنین قابلیت اطمینان شبکه را مشخص می‌سازد. این هزینه‌ها می‌توانند با انتخاب مناسب‌ترین راه‌حل در ترکیب با مناسب‌ترین متدولوژی استقرار زیرساخت، بهینه‌سازی شوند. این روش‌ها شامل موارد زیر هستند:

• کابل و داکت زیرزمینی معمولی
• کابل و میکرو داکت ها
• کابل مستقیم زیرزمینی
• کابل هوایی
• سایر راه‌حل‌های مناسب

نیازهای اجرایی کلیدی برای شبکه FTTH شامل موارد زیر هستند:

• تهیه سرویس‌های پهن باند و مبتنی بر محتوا برای هر مشترک
• طراحی معماری شبکه انعطاف‌پذیر و دارای ظرفیت تأمین نیازهای آتی
• اتصال فیبری مستقیم هر کاربر به تجهیزات فعال، با تضمین ماکزیمم ظرفیت در دسترس برای تقاضاهای سرویسهای آتی
• پشتیبانی از ارتقاءها و استقرارهای آتی شبکه
• حداقل قطعی در طول استقرار شبکه، به‌منظور تضمین پذیرش شبکه‌های فیبری توسط مالکان شبکه و فراهم‌سازی منافع برای مشترکین FTTH

هنگام طراحی و ساخت شبکه‌های FTTH، درک چالش‌ها و روابطی که مالکان و اپراتورهای شبکه بالقوه با آن‌ها مواجه می‌شوند، مفید واقع می‌شود. برخی از چالش‌ها ممکن است منجر به تعارض‌هایی بین تقاضاهای اقتصادی و عملیاتی شوند.

سازنده شبکه FTTH باید وضعیت تجاری سودآوری را ارائه کرده و هزینه‌های سرمایه را با هزینه‌های اجرایی ضمن تضمین تولید عایدات، به تعادل برساند. آنالیز کامل‌تر تأثیرات عمده روی وضعیت تجاری برای شبکه‌های FTTH در کتاب راهنمای تجارت FTTH از سوی انجمن اروپایی FTTH در دسترس می‌باشد.

• معماری شبکه‌های FFTx

انواع معماری‌های شبکه پایه مذکور، بسته به تعداد فیبرها، موقعیت تقسیم‌کننده‌ها (اسپلیتر) (نقاط انشعاب) و نقاط تراکم قابل‌تعریف هستند. انتخاب معماری شبکه صحیح اغلب منجر به بحث‌های عمده‌ای می‌شود، مخصوصاً، ازآنجایی‌که اغلب هیچ برنده‌ی مشخصی در بازار تجاری امروز وجود ندارد و معماری‌های مختلف، نیازهای اپراتوری مختلف و اولویت‌های فنی و تجاری متفاوتی دارند.

فیبر به خانه (FTTH): هر مشترک توسط یک فیبر اختصاصی به پورتی بر روی تجهیزات در POP، یا تقسیم‌کننده نوری غیرفعال، با استفاده از فیبر فیدر مشترک در POP و انتقال 100BASE-BX10 یا 1000BASE-BX10 برای تکنولوژی اترنت یا تکنولوژی GPON (EPON) در حالت توپولوژی یک نقطه به چند نقطه متصل می‌شود.

فیبر به ساختمان (FTTB): هر جعبه ترمینال نوری در ساختمان (که اغلب در زیرزمین یا پارکینگ ساختمان قرار دارد) توسط یک فیبر اختصاصی به پورت موجود در تجهیزات در POP، یا به تقسیم‌کننده نوری که از فیبر فیدر مشترک برای POP استفاده می‌کند، متصل می‌شود. اتصالات بین مشترکین و سوییچ ساختمان، فیبر نیستند، بلکه ممکن است مسی بوده و شامل برخی فرم‌های انتقال اترنت مناسب برای وسایل در دسترس برای کابل‌کشی عمودی باشند. در برخی موارد، سوییچ‌های ساختمان به‌طور مجزا به POP متصل نمی‌شوند، بلکه در یک ساختار زنجیره‌ای یا حلقه‌ای به‌منظور استفاده از فیبرهای موجود گسترده در توپولوژی‌های خاص به هم متصل می‌شوند که همچنین فیبرها و پورت‌های موجود در POP را حفظ می‌کند. مفهوم فیبر مسیریابی مستقیم به خانه از POP یا از طریق استفاده از تقسیم‌کننده‌های نوری، بدون نیاز به سوییچ‌ها در ساختمان، ما را به سناریوی FTTH بازمی‌گرداند.

فیبر به کابینت مخابراتی (FTTC): هر سوییچ یا مولتی پلکسر دسترسی DSL (DSLAM) که اغلب در کابینت مخابراتی کنار خیابان یافت می‌شود، از طریق یک فیبر یا زوجی از فیبرها، با حمل ترافیک متراکم همسایگی از طریق اتصال Gigabit Ethernet یا 10 Gigabit Ethernet به POP متصل می‌شود. سوییچ‌های موجود در کابینت مخابراتی خیابانی فیبر نیستند، بلکه می‌توانند مبتنی بر مس و با استفاده از تکنولوژی VDSL2 یا VDSL2 Vectoring  باشند. این معماری گاها اترنت فعال نامیده می‌شود، زیرا به عناصر شبکه فعال نیاز دارد.

فیبر به نقطه توزیع (FTTDp): این راه‌حل در دو سال اخیر پیشنهاد شده است. اتصال POP به نقطه توزیع از طریق کابل نوری و سپس از نقطه توزیع به کاربر نهایی از طریق زیرساخت مسی موجود صورت می‌گیرد. نقاط توزیع می‌توانند در زیرزمین ساختمان قرار گیرند. این معماری می‌تواند از تکنولوژی VDSL یا G.Fast برای مسافت کوتاه معمولاً کمتر از 250 متر پشتیبانی کند. بااین‌حال، این کتاب راهنما روی توپولوژیهای FTTH/B متمرکز خواهد بود، زیرا در بلندمدت به دلیل مقیاس‌پذیری تقریباً نامحدود این توپولوژیها، به‌عنوان معماری هدف در نظر گرفته می‌شوند.

FTTH

• انواع مختلف شبکه‌های FTTx
  • توپولوژی و تکنولوژی FFTH

معماری شبکه اشاره به طراحی شبکه ارتباطی داشته و چارچوبی برای مشخصات شبکه است که مؤلفه‌های فیزیکی و سرویس‌ها را فراهم می‌سازد. شبکه دسترسی، قسمتی از شبکه ارتباطات است که به‌طور مستقیم به کاربران نهایی متصل می­شود. به‌منظور شناسایی تقابل زیرساخت پسیو و اکتیو، ایجاد تمایز واضح بین توپولوژی‌های استفاده شده برای استقرار فیبرها (زیرساخت پسیو) و تکنولوژی‌های استفاده شده برای انتقال داده‌ها بر روی فیبرها (تجهیزات اکتیو) حائز اهمیت است. دو توپولوژی رایج شامل توپولوژی یک نقطه به چند نقطه که اغلب با تکنولوژی شبکه نوری پسیو (PON) ترکیب می‌شود، و تکنولوژی نقطه‌به‌نقطه که معمولاً از تکنولوژی‌های انتقال اترنت استفاده می‌کند، می‌باشند.

توپولوژی یک نقطه به چند نقطه (P2MP)

توپولوژی نقطه‌به‌نقطه (P2P)

توپولوژی‌های یک نقطه به چند نقطه (P2MP)، یک فیبر فیدر مجزا از اداره مرکزی (یا POP) به نقطه انشعاب دهنده فراهم می‌سازند. تکنولوژی شبکه نوری پسیو مانند GPON از تقسیم‌کننده‌های نوری پسیو (اسپلیتر) در نقاط انشعاب استفاده می‌کند و داده‌ها رمزگذاری می‌شوند  به‌طوری‌که کاربران تنها داده‌های در نظر گرفته شده برای آن‌ها را دریافت می‌کنند.

تکنولوژی اترنت اکتیو همچنین می‌تواند برای کنترل دسترسی مشترک در توپولوژی یک نقطه به چند نقطه استفاده شود که به تعبیه سوییچ‌های اترنت در منطقه موردنظر نیاز دارد. هر مشترک، یک اتصال نقطه‌به‌نقطه منطقی دارد و کاربر نهایی، تنها داده‌های در نظر گرفته شده برای آن‌ها را ارسال و دریافت می‌کند.

توپولوژی‌های نقطه‌به‌نقطه (P2P)، فیبرهای اختصاصی بین گره دسترسی (یا POP) و مشترک فراهم می‌سازند. هر مشترک یک اتصال مستقیم با فیبر اختصاصی دارد. مسیر از اداره مرکزی (CO) به مشترک متشکل از بخش‌های متعددی از فیبرهای متصل شده با سیم‌ها یا کانکتورها خواهد بود، درحالی‌که یک مسیر نوری پیوسته از گره دسترسی به خانه فراهم می‌سازد.

اکثر استقرارهای FTTH نقطه‌به‌نقطه موجود از اترنت استفاده می‌کنند که می‌توانند با سایر طرح‌های انتقال برای کاربردهای تجاری (مانند داکت فیبر، SDH/SONET) ترکیب شوند. این توپولوژی همچنین می‌تواند شامل تکنولوژی‌های PON با قرار دادن تقسیم‌کننده‌های نوری غیرفعال در گره دسترسی باشد. معماری شبکه هر چه باشد، در نظر گرفتن نحوه تأثیرگذاری طراحی بر روی تکامل شبکه در آینده حائز اهمیت است. شبکه FTTH، سرمایه‌گذاری بلندمدتی بوده و طول عمر پیش‌بینی‌شده‌ی کابل در زمین حداقل 25 سال است، بااین‌حال، طول عمر کاری ممکن است طولانی‌تر نیز باشد. با تجهیزات فعالی که به‌احتمال‌زیاد در این بازه زمانی چندین برابر ارتقا یابند، استفاده مجدد از زیرساخت نیز باید امکان‌پذیر باشد. بنابراین، تصمیم‌های گرفته شده در ابتدای پروژه FTTH پیامدهای بلندمدتی خواهند داشت.

• لایه‌های شبکه

شبکه FTTH می‌تواند متشکل از تعدادی لایه مختلف باشد: زیرساخت پسیو شامل داکت ها، فیبرها، حوضچه­ ها و سایر تجهیزات بیرونی؛ بخش اکتیو شبکه هم شامل تجهیزات الکتریکی؛ سرویس‌های جزئی با فراهم‌سازی اتصال اینترنتی و سرویس‌های مدیریت‌شده مانند IPTV؛ و کاربران نهایی. یک لایه اضافی نیز می‌تواند در نظر گرفته شود: لایه محتوا، مستقر بر بالای لایه سرویس‌های جزئی و کاربران نهایی که می‌تواند از نظر تجاری توسط فراهم‌کننده‌های برتر محتوا بکار گرفته شود.

لایه‌های شبکه FTTH

این ساختار تکنولوژی، استنباط‌هایی در نحوه سازمان‌دهی و عملکرد شبکه FTTH دارد. به‌عنوان‌مثال: زیرساخت پسیو شامل عناصر فیزیکی می‌باشند که برای ساخت شبکه فیبر موردنیاز هستند و شامل فیبر نوری، ترانشه ها، داکت ها و دکل‌هایی که بر روی آن‌ها استقرار می‌یابد (تیرهای فلزی و لوله پست­ها)، محفظه‌های فیبر (FAT)، فریم‌های توزیع نوری (ODC)، پچ­پنلها، کاست­های فیبر و مواردی از این قبیل می‌باشد. واحد مسئول برای طراحی و اجرای این لایه، مسئول طراحی شبکه انتقالات بر روی مسیر و همچنین امور ساختمان و تأسیسات استفاده شده برای نصب، نیز خواهد بود.

شبکه اکتیو اشاره به تجهیزات الکترونیکی موردنیاز شبکه برای فراهم نمودن امکان دسترسی و بهره­برداری از زیرساخت پسیو و همچنین ارائه سرویسهای تجاری موردنیاز برای اتصال به فیبر را دارد. گروه یا واحد مسئول این لایه، بخش تجهیزات اکتیو شبکه را طراحی کرده و راه‌اندازی خواهد کرد.

امکان ارائه سرویسهای مختلف زمانی فراهم خواهد شد که لایه پسیو و لایه اکتیو و همچنین زیرساخت اصلی مستقر و آماده شده باشند. لایه اکتیو در واقع محلی است که در آن اتصال اینترنت پایه، سرویس صوت و سایر سرویس‌های مدیریت‌شده مانند IPTV، ویدئو کنفرانس، به مشتریان و شرکت‌های تجاری عرضه می‌شوند. علاوه بر فراهم‌سازی پشتیبانی فنی، واحد مسئول یا متولّی این لایه، مسئول اکتساب مشتری، استراتژی‌های بازاریابی و خدمات مشتری نیز می‌باشد (شاید در شرکت مخابرات ایران این ساختار کمی متفاوت­تر باشد). هر لایه شبکه دارای یک عملکرد متناظر است. مالک شبکه، مسئول لایه اول است، گرچه ممکن است ساخت آن را به شخص ثالث واگذار کنند. اپراتور شبکه مالک تجهیزات فعال است، درحالی‌که سرویس‌های جزئی توسط فراهم‌کننده­های سرویس اینترنت (ISP) تهیه می‌شوند.

• شبکه‌هایی با دسترسی باز

عبارت “دسترسی باز” دلالت بر منبعی دارد که علاوه بر مالک در دسترس کلاینت‌ها به حالت منصفانه و بدون تبعیض قرار می‌گیرد؛ به‌عبارت‌دیگر، قیمت دسترسی، برای تمام کلاینت‌ها یکسان است و خوشبختانه کمتر از هزینه ساخت یک زیرساخت مجزا است. در متن شبکه‌های مخابراتی، دسترسی باز معمولاً به مفهوم دسترسی اعطا شده به چندین فراهم‌کننده سرویس و به سرویس‌های عمده‌فروشی در شبکه با دسترسی محلی است که این امکان را به آن‌ها می‌دهد تا بدون نیاز به استقرار شبکه دسترسی فیبر جدید، به مشترک دست یابند. ساختار قیمت‌گذاری عمده‌فروشی شفاف بوده و برای تمام فراهم‌کننده‌های سرویس، یکسان است. محصولات عمده‌فروشی در سطوح مختلف به‌واسطه زیرساخت مبتنی بر نوع مدل دسترسی باز عرضه می‌شوند:

زیرساخت دسترسی باز غیرفعال مانند داکت ها، مجراها، دکل‌ها، فیبرهای تیره و طول‌موج‌ها، فرصت به اشتراک‌گذاری زیرساخت غیرفعال و استقرار زیرساخت‌های اختصاصی را بر روی سرویس‌های تحویل‌دهنده به اپراتورهای مخابراتی می‌دهد.

زیرساخت دسترسی باز فعال مانند اترنت لایه 2 و IP لایه 3، عرضه سرویس‌های مسکونی، تجاری و عمومی را به‌منظور به اشتراک‌گذاری زیرساخت فعال مشترکی که توسط عامل زیرساخت غیرفعال ساخته شده و توسط عامل زیرساخت فعال راه‌اندازی می‌شود، برای فراهم‌کننده‌های سرویس امکان‌پذیر می‌سازد.

شکل 6:مدل‌های دسترسی باز

مخفف و علامت اختصاری: