معرفی FTTH و FTTX (Fiber To The x)

معرفی FTTH و FTTX (Fiber To The x)

دلایل روی آوردن به تکنولوژی فیبر نوری (پروژه FTTx )

Øمحدودیت های سرعت شبکه مسی

Øهزینه های نگهداری بالای شبکه مسی

Øنارضایتی مشترکین

چه کسانی از  FTTx استفاده می کنند؟

Øمنازل مسکونی برای دسترسی به اینترنت با سرعت و پهنای باند بالاتر

Øسازندگان منازل مسکونی برای بالا بردن کیفیت و ارزش ملک مسکونی ساخته شده

Øارائه دهندگان زیرساخت های شهری

ارائه دهندگان سرویس‌های IPTV ، HDTV  و Video on demand

مزایای تکنولوژی :FTTX

Øکیفیت بالا: به دلیل استفاده از امواج نوری به جای امواج الکتریکی (با نویز و قطعی های بسیار پایین)

Øسرعت بالا: در مقایسه با سایر زیرساخت های موجود دارای سرعت بالا (در حد 100Mbps) می باشد.

Øامنیت بالا: در مقایسه با سایر کانال های ارتباطی از جمله رادیو و wifi دارای امنیت بسیار بالا می باشد.

Øدریافت انواع سرویس ها: دریافت و ارسال صوت ویدئو، امکان برگزاری جلسات از طریق سیستم ویدئو کنفرانس

Øکاهش هزینه تجهیزات نگهداری شبکه

Øپاسخگو به نیازهای آینده

Øتوانایی انتقال همه سرویس ها روی یک مسیر باند پهن با سرعتی بیشتر از100 Mbps  تا 1 Gbps برای هر کاربر

Øافزایش سرویس های ارزش افزوده و ایجاد فرصتهای تجاری جدید

Øعدم تاثیرات محیطی و همچنین عدم تداخل الکترومغناطیسی

Øبالا بردن کیفیت زندگی

 

سرویس های قابل ارائه در FTTH:

سرویس های قابل ارائه شبکه های FTTH  در ساختارGPON  معروف به سرویس های Triple Play هستند.

به این معنی که هر سه نوع سرویس Voice،Video  و Data  در این ساختار قابل ارائه هستند.

انواع سرویس های ارزش افزوده قابل ارائه FTTH:

Ø

Øتلفن صوتی و تصویری

Øآموزش از راه دور

Øراه اندازی کسب و کار اینترنتی  مدیریت هوشمند ساختمان ( مسکونی، تجاری و صنعتی )

Øارائه سرویس های مانیتورینگ و حفاظتی، دوربین های مدار بسته و انتقال تصویر

Øذخیره سازی ابری (عدم نیاز به ذخیره سازی فایلهای حجیم در رایانه های شخصی و ذخیره در سرورها)

Øدورا پزشکی

Øتولید محتوا و بازی های گروهی تحت شبکه

ØE-Shopping

ØHDTV

Øبازی های آنلاین

Øمدیریت هوشمند منازل
…

انواع توپولوژی شبکه های FTTX:

براي راه‌اندازي يک سيستم دسترسي ميان کاربر و مرکز مخابراتی از طريق فيبر، راه هاي متعددي وجود دارد:
1. نقطه به نقطه (Point to Point-P2P)
2. نقطه به چند نقطه (Point to MultiPoint-P2MP)

ساختار شبکه :FTTx

ساختار اول: روش نقطه به نقطه (Point to Point-P2P)

در ساختار اول بين مرکز و هر کاربر يک رشته فيبر جداگانه کشيده مي‌شود. این روش را اصطلاحا P2P می نامند.

براي مثال اگر تعداد کاربران ۳۲ باشد در اين صورت ۳۲ فيبر از مرکز مخابراتی خارج مي‌شود و تعداد گيرنده-فرستنده‌هاي مورد نياز ۶۴ می باشد. يعني به ازاي هر کاربر يک گيرنده-فرستنده در محل کار او و ديگري در مرکز مخابراتی است. البته اگر هر کاربر بخواهد اطلاعات ارسالي خود را روي يک فيبر ارسال کرده و اطلاعات دريافتي را از فيبر ديگري دريافت کند به ناچار تعداد رشته فيبرها به ۶۴ رشته خواهد رسيد. در اين ساختار همه ارتباطات نقطه به نقطه مي‌باشد.

به علت تعداد زياد رشته فيبرها و گيرنده – فرستنده‌هاي مورد نياز، اين ساختار در عمل به جز در کاربردهاي ويژه به کار نمي‌رود.

ساختار دوم:

در ساختار دوم تمام اطلاعات ۳۲ کاربر بر روي يک تک رشته (يا دو رشته) فيبر به يک سوئيچ ساده در نزديکي محل اقامت کاربران منتقل گردیده و از آنجا اطلاعات مربوط به هر کاربر براي او ارسال گردیده و اطلاعات دريافتي از وي براي مرکز مخابراتی ارسال می گردد. با اين عمل تعداد فيبرهاي خارج شده از مرکز و نيز تعداد فرستنده-گيرنده‌ها کاهش مي‌يابد.

اشکال عمده اين معماري وجود عنصر فعال سوئيچ در محيط خارجي است که براي تغذيه و نگهداري آن بايد هزينه مصرف کرد. در اين معماري نيز ارتباط ميانCO  و سوئيچ به صورت P2P است.

ساختار سوم: روش P2MP

در معماري سوم که به شبکه نوري پسيو موسوم است به جاي سوئيچ از يک اسپلیتر نوري استفاده مي‌شود. اين المان که نياز به تغذيه ندارد داراي يک ورودي وn  خروجي می باشد (که در این مثال، n مقدار ۳۲ را دارد) و سيگنال نوري دريافتي را روي ۳۲ خروجي خود منعکس مي‌نمايد. 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.
بنابراين در عمل ساختار سوم براي راه‌اندازي شبکه‌هاي FTTx  بهترین گزینه است.

 

در این شکل انواع مختلف شبکه‌هاي FTTx   با معماري PON نشان داده شده است.

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.

مفهوم  FTTX:

FTTX یک فناوری در لایه دسترسی است که به صورت Point to Multipoint  کار میکند.

X به ساختارهای مختلف انتقال سیگنال توسط فیبر نوری (به همراه کابل مسی) اشاره دارد که می توان به ساختارهای FTTN ، FTTC، FTTB ، FTTH و… اشاره نمود.

معماری شبکه های: FTTx

ØFTTN (Fiber To The Node / Fiber To The Neighbourhood)

ØFTTC (Fiber To The Cabinet / Fiber To The Curb)

ØFTTB (Fiber To The Building / Fiber To The Basement)

ØFTTH ‎(Fiber To The Home)

ØFTTP (Fiber To The Premises)

ØFTTD ‎(Fiber to The Desktop)

ساختار FTTN:

اتصال شبکه فیبرنوری به توزیع کننده ها (Active node)

در ساختار  FTTN ترکیبی از فیبر نوری و سیم مسی مورد استفاده قرار می گیرد . 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 و برای فناوری هایی نظیر VDSL و … مفید می باشد .

ساختار FTTC : اتصال شبکه فیبرنوری به کابینت های دسترسی

در ساختار FTTC ابتدا يک تک رشته فيبر از مرکز به اسپلیتر وارد می شود و از آنجا رشته فيبرهاي منشعب شده وارد کابينتهاي مجاور می شوند. در اين کابينتها سيگنال نوري به سيگنال الکتريکي تبديل شده و روي زوج سيم مسي به کاربر تحويل می گردد. همچنین در این ساختار فیبر نوری تا فاصله حدود ۳۰۰ متری محل کاربر کشیده خواهد شد.

ساختار FTTB: اتصال شبکه فیبرنوری به ساختمان ها

به ساختاری گفته می شود که در آن یک مسیر ارتباطی برروی کابل های 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 می یابد. 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 می شود . در ساختارFTTH  يک رشته فيبر از مرکز وارد اسپلیتر شده و از آنجا به خانه و يا محل کاربر وارد مي‌شود. اسپلیتر مي‌تواند در مرکز يا در ساختمان محل استقرار کاربر و يا در يک محيط بيروني باشد. FTTH ساختاری است که کل مسیر تماما توسط فیبر نوری پیاده سازی می شود. در ساختارFTTH ، فیبر نوری از مرکز تلفن محلی ( تجهیزات OLT) تا تجهیزات مشترکONT) ) در منزل مشترک کشیده می شود .

نکته:

درست است که از کلمهFTTH  برداشت می شود که فیبر نوری به منزل مشترکین برده می شود اما در واقع این سرویس مشتریان مختلفی می تواند داشته باشد.

اتصال شبکه فیبر نوری به ادارات یا FTTO (fiber to the Office) نیز یکی  از همین موارد است و نشان می‌دهد این تکنولوژی صرفاً برای مشتریان خانگی نیست. مشتریان تجاری و سازمانها نیز می توانند جزء استفاده کنندگان این سرویس باشند که با توجه به سرویس درخواستی می توانند حتی تا Gb/s  2.5 پهنای باند دریافت کنند. در واقع این تکنولوژی می تواند هر مشتری با هر نوع سرویس درخواستی را راضی کند.

اجزای شبکه FTTx

1. ترمینال خط نوری یا (Optical Line Terminal)  OLT

دستگاهی که در مرکز نصب می شود و Uplink های FE/GE/10GE و همچنین E1/STM-1 دارد که توسط آن ها پهنای باند دیتا و همچنین Voice را دریافت میکند و در قسمت  Downlinkپورت هایxPONN  دارد که به سمت مشترک می روند. OLT   در مرکز مخابراتی قرار دارد و از يک سو توسط فيبر اطلاعات کاربران را دريافت و ارسال مي‌کند و از سوي ديگر امکان ارتباط با شبکه گسترده‌تر را براي ارائه سرويس هايي مانند اينترنت فراهم مي‌کند. ارتباط با شبکه نيز ممکن است از طريق يک لينک نوري پرسرعت باشد.

2. ترمینال شبکه نوری یا ONT

در سمت کاربر قرار دارد و مي‌تواند سيگنال نوري را دريافت و آن رابه سيگنال الکتريکي تبديل نموده و سپس محتواي ديجيتال اطلاعات را استخراج نمايد. همين طور سيگنال ديجيتال را از رابطهايي مانند يک پورت Ethernet  دريافت نموده و به صورت سيگنال نوري به سمت OLT  ارسال نمايد. البته در اين ارسال و دريافت تعاملاتي ميان ONT  وOLT  وجود دارد .

3. ODN(Optical Distribution Network)

شبکه اتصال OLT  بهODN  است و شامل المان های پسیو می‌شود مثل:

Distribution Box – Splitter – Distribution Fiber – OTB – ODC – FDB

Optical Network Unit) ONU .4)

دستگاهی که به مشترکین سرویس میدهد و وظيفه تبديل محيط انتقال را بر عهده دارد.

در FTTC این دستگاه داخل کافو نصب می شود، در FTTB  در داخل ساختمان به صورت Indoor ، در FTTH در واقع ONT  نقش ONU  را نیز ایفا می کند و در داخل منزل نصب می شود.

مفهوم پسیو و اکتیو در شبکه چیست؟

• در یک شبکه کامپیوتری به قطعاتی که معمولاً به برق متصل شده و در تولید، هدایت و یا تقویت سیگنال‌ها نقش دارند و در اصطلاح به خودی خود فعالیت دارند، قطعات « فعال » یا اکتیو گفته میشود. مثل سوئیچ و مودم و …
• به قطعاتی که به برق متصل نمی‌شوند و در تولید، هدایت و یا تقویت سیگنال‌ها نقشی ندارند و در حقیقت فعالیتی ندارند، در اصطلاح « نافعال » یا پسیو گفته میشود. مثل کابل و داکت و …

شما کدام یک را برای FTTx انتخاب می کنید؟ PON  یا  AON؟

هنگامی که بحث استقرار FTTx پیش می آید، دو راه حل برای شبکه ها وجود دارد که معروف به شبکه پسیو نوری (PON) و شبکه اکتیو نوری(AON)  می باشند.

 

شبکه پسیو نوری (PON)

PON شامل یک ترمینال خط نوری (OLT)  واقع در دفتر مرکزی(CO)  و مجموعه ای از ترمینال های شبکه های نوری مرتبط (ONT)  که در پایان خط فیبر نوری و معمولاً در قسمت مشترک و کاربر واقع شده است، می شود. هر دو دستگاه نیاز به برق دارند. به جای استفاده از لوازم الکترونیکی طراحی شده در فضای خارجی، PON  با استفاده از اسپلیتر و کوپلر پسیو، پهنای باند را در میان کاربران تقسیم میکند. به طور معمول تقسیم پهنای باند بین 32 کاربر انجام شده و حداکثر تا فاصله 10-20 کیلومتر را ساپورت می کند.

شبکه اکتیو نوری (AON)

سیستم اپتیکی اکتیو با استفاده از تجهیزات سوئیچینگ الکتریکی، مدیریت توزیع سیگنال و هدایت سیگنال ها به مشترکین خاص را انجام می دهد. این سوئیچ برای هدایت سیگنال های ورودی و خروجی به محل مناسب در شیوه های مختلف باز و بسته می شود. بنابراین، یک مشترک می تواند یک فیبر در حال اجرای اختصاصی به خانه خود داشته باشد. شبکه های اکتیو می توانند تعداد نامحدودی از مشترکین را در فاصله بیش از 80 کیلومتر ساپورت کنند.

مزایای PON

ØPON  دارای مزایای متمایزی بوده و به شدت کارآمد می باشد و هر تار فیبر نوری می تواند به 32 کاربر خدمات ارائه بدهد.

Øدر مقایسه با AON، PON  دارای هزینه ساخت و نگهداری پایین تری است.

از آنجا که قطعات و تجهیزات الکتریکی استفاده شده در آن بسیار کمتر می باشد، در نتیجه به راحتی خطا در سیستم  PON رخ نمی دهد.

معایب PON

Øیکی از بزرگترین معایب اسپلیترها این است که بدون هیچ ملاحظه، انتخاب و منطقی، ارسال را به تمام نقاط پایانی انجام می دهند. پس شما نمی توانید زمانی که یکی از خدمات قطع می شود، مشکلات را مقرون به صرفه حل نمایید.

Øمشکل دیگر انعطاف پذیری آن است. در صورت نیاز به طراحی دوباره شبکه و یا کشیدن رشته فیبر جدیدی از اسپلیتر upstream، همه مشترکان downstream  باید آفلاین شوند تا اسپلیتر در شبکه تغییر یابد.

Øدر انتها از آنجا که درPON ، کل شبکه به اشتراک گذاشته می شود، تمام مشترکین دارای پهنای باند یکسان می باشند. بنابراین سرعت انتقال داده ها ممکن است در زمان اوج مصرف کند شده و کاهش یابد.

مزایای AON

Øوابستگی آن به تکنولوژی اترنت باعث می شود همکاری بین فروشندگان آسان شود. مشترکین می توانند سخت افزاری را انتخاب نمایند که نرخ انتقال داده مناسب داشته و در مقیاس بالا با افزایش نیازها، بدون نیاز به بازسازی شبکه قابل ارتقا باشد.

Øدومین مورد، در رابطه با فاصله است. یک شبکه اکتیو دارای محدودیت فاصله 80 کیلومتر بدون در نظر گرفتن تعداد مشترکین می باشد.

Øدر انتها انعطاف پذیری بالا برای استقرار خدمات مختلف به مشتریان مسکونی و تجاری وهزینه مشترک پایین از مزایای دیگر آن می باشد.

معایب AON

ØAON مانند PON، دارای نقاط ضعف می باشد. حداقل یک سوئیچ تجمعی برای هر 48 مشترک نیاز داشته چرا که نیاز به توان برای ارسال دارد.

ذاتا AON قابلیت اعتماد کمتری ازPON  دارد.

تجهیزات اکتیو شبکه PON

تجهیزات اکتیو در شبکه های PON به دو دسته تقسیم می شوند :
– تجهیزات سمت مرکزOLT: (Optical Line Terminal)
–تجهیزات سمت مشترکین ONU/ONT: (Optical Network Unit/Terminal)

یک OLT می تواند چندین پورت ODN داشته باشد که هر کدام از آنها  یک شبکه ODN را تغذیه کند که در اصطلاح به هر پورت ، یک پورت GPON می گویند.

از نظر ظرفیت و ساختار فیزیکی نیز OLT ها می توانند کم ظرفیت و با چند پورت GPON و Rackmount باشند تا OLT های  پرظرفیت با ساختار فیزیکی ماژولار و قابلیت افزایش کارتهای ODN که روی هر کارت چندین پورت GPON وجود دارد.

به عنوان نمونه یک OLT دارای ۲۵۶ پورت جیپان بر مبنای طراحی ۶۴ مشترک روی هر پورت می تواند تا ارتباط  ۱۶۳۸۴ مشترک را به صورت P2MP روی هر شلف پوشش دهد و یا می تواند ۷۶۸ ارتباط P2P را به صورت Active Ethernet  داشته باشد. با این حساب چنانچه برای هر مشترک ۴ مک آدرس در نظر بگیریم یک OLT در شبکه GPON باید تا ۶۵۵۳۶ مک آدرس را پشتیبانی کند که این عدد در OLT های NGPON-2  تا k۵۱۲خواهد رسید. امروزه اکثر OLT های ماژولار قابلیت افزایش پهنای باند uplink را صرفاً با تغییر کارتهای uplink از ۱۰Gb/s به ۴۰Gb/s و ۸۰Gb/s دارند. همچنین OLT ها می توانند جهت کار در  محیط های داخل یا بیرون ساختمان ها  طراحی شوند.

تجهیزات سمت مشترک CPE (Customer Premised Equipment)

تجهیزات سمت مشترک می توانند به سه دسته تجهیزات خانگی، تجهیزات مربوط به مشترکین تجاری و تجهیزات MDU ها (جهت استفاده در شبکه FTTB) تقسیـم می شوند. ساختـار داخلی همه این تجهیـزات شبیه به بلوک دیـاگرام داخلی OLT ها می باشد  و از سه بخش اصلی سرویس، هسته اصلی PON و قسمت ارتباطی بین این دو قسمت MUX/DEMUX)) تشکیل شده اند.

در بخش تجهیزات خانگی که در شبکه FTTH استفاده می شوند انواع ONT ها می باشند که یک یا دو پورت ورودی فیبرنوری (پورت دوم در صورت وجود جهت پروتکشن استفاده می شود)جهت uplink و پورتهای خروجی نیز می توانند بر مبنای سرویس های ارائه شده یک یا چند اینترفیس زیر باشند:

– یک یا چند پورت FXS (RJ11)  جهت سرویس تلفن
– یک یا چند پورت FE/GE (RJ45) جهت سرویس اینترنت پرسرعت و سایر سرویسهای دیتا
– اینترفیس WiFi (WLAN)
– اینترفیس CATV جهت سرویسهای ویدئویی (IPTV ، VoD)
– پورت USB جهت به اشتراک گذاری یا استفاده از دستگاههای ذخیره ساز و پرینترها

قیمت ONT ها با توجه به تنوع و تعداد پورتها و پروتکلهایی که پشتیبانی میکنند متفاوت است.

تفاوت ONT  و ONU در شبکه های پسیو نوری

شبکه های پسیو نوری ((PON از دستگاه های اکتیو نوری در ابتدا و انتهای خط استفاده می کنند. دستگاه OLT لاین ترمینال شبکه ی پان می باشدOptical Line Terminal) ) که در مرکز مخابرات یا مرکز کنترل یک ساختمان نصب شده و کل شبکه را راه اندازی می کند. دستگاه هایی که در سمت مشترک نصب می شوند می توانند ONT  یا ONU باشند.

• ONT مخفف Optical Network Terminal و ONU  مخفف Optical Network Unit می باشند و تقریبا یک معنی را می دهند.

Øدر واقع ONT و ONU یک مفهوم هستند. ONT توسط ITU-T  تعریف شده و ONU  توسط IEEE تعریف شده است.  هر دو اشاره به دستگاهی دارند که در سمت مشترک در شبکه ی GPON یا (GEPON)  نصب می شود و در واقع این دستگاه ها یک جور NTEمحسوب می شوند که مخفف Network Termination Equipment می باشد. اما در کاربرد، ONT و ONU تفاوت هایی دارند:

• دستگاه ONT مانند یک مودم است که علاوه بر تعدادی پورت RJ45 که می توانند 10*100 یا 10*100*1000 باشند و پورت FXS، همچنین یک پورت پان PON دارد که به شبکه ی توزیع نوری (ODN) وصل می شود.
• 

  معرفی FTTH و FTTX (Fiber To The x)

دستگاه ONUمعمولاً دارای تعداد پورت های شبکه بیشتر می باشد و بر خلاف ONT که در خانه یا ملک تجاری مشترک نصب می شود، ONU می تواند در بیرون خانه باشد و تعدادی مشترک را ساپورت کند.

بعنوان مثال، شما می توانید از سوئیچ سیسکو یا میکروتیک 24 پورته بعنوان ONU استفاده کنید که در اسلات فیبر این سوئیچ یک PON SFP شما قرار می دهید و بدین ترتیب دستگاه به OLT شناسایی می شود. وقتی شما سوئیچ سیسکو استفاده می کنید، الزاما به هر مشترک یک ONU اختصاص نمی دهید و می توانید آن را در رک نصب کرده و چندین واحد را با آن خدمات دهی کنید. همچنین معمولاً دستگاه ONU می بایست حالت صنعتی داشته و توانایی کار در شرایط محیطی سخت را داشته باشد (دما و رطوبت و…).

دستگاه های ONT  و ONUاینترفیس های متنوعی دارند از جمله:

• پورت FXS
• پورت شبکه RJ45
• آنتن وای فای
• ATM UNI با سرعت 155–622 Mbit/s
• پورت های TDM مانند E1 یا T1
• پورت های TTL, ECL, RS530 و غیره

پورت FXS  در دستگاه ONT بعنوان مبدل ویپ عمل می کند که کار تبدیل SIP به POTS را انجام داده تا شما بتوانید تلفن آنالوگ را به شبکه ی ویپ VoIP متصل نمایید. در واقع ONT کار یک گیتوی ویپ FXS را نیز برای شما انجام می دهد تا شما نیازی به دستگاه گیتوی VoIP مجزا نداشته باشید.

 

معرفی FTTH و FTTX (Fiber To The x)