شبکه فیبر نوری به منازل مسکونی (FTTH)

اتصال شبکه فیبر نوری به منازل مسکونی (FTTH)

در مقاله‌های پیش در مورد فیبر نوری‌ به‌عنوان یک رسانه مخابراتی، ساختار و چالش‌های پیش روی این فناوری نوین صحبت کردیم. همچنین انواع کابل‌های فیبر نوری و کارکرد هرکدام بررسی شد. اکنون می‌خواهیم نحوه استفاده از پهنای باند فیبر نوری را در خانه‌ها یا Fibre To The Home بررسی کنیم. چرا که معتقدیم راه‌حل‌های فیبرنوری به خانه (FTTH) بهترین عملکرد برای مواجه با تغییرات ناشی از شیوه‌های نوین زندگی‌ امروزاست. به‌عبارت دقیق‌تر، در این مقاله در پی آن هستیم تا ببینم منظور از “به خانه” در این زیرساخت ارتباطی خاص چیست؟ بنابراین موارد زیر را بررسی خواهیم کرد:

  • فیبر نوری به خانه‌ یا FTTH
  • مزیت‌های FTTH
  • ساختار فنی FTTH

فیبر نوری به خانه‌ یا FTTH
 
 
FTTH برای اولین بار در سال ۱۹۹۹ معرفی شد . ژاپن اولین کشوری بود که یک پروژه بزرگ FTTH را اجرا کرد. تا سال ۱۹۹۰ تحقیقات نشان داده است که FTTH نه تنها مقرون‌به‌صرفه است بلکه باعث ایجاد کسب و کارهای جدید برای مردم و دولت‌ها می‌شود.

FTTH ساده‌ترین راه اتصال منازل به شبکه فیبر نوری است، با استفاده از لینک فیبر نوری، هر خانه، شرکت و یا آپارتمان به‌طور مجزا توسط یک کابل فیبر نوری تک رشته دراپ (Drop) به سوئیچ‌های مرکز مخابرات یا به نزدیکترین مرکز داده مخابرات و یا به یکی از سوئیچ‌های فعال محلی متصل می‌شود. به‌طور ساده در FTTH کابل فیبر به یک ساختمان چند طبقه وارد می‌شود و توسط مودم‌هایی که برای این کار در نظر گرفته شده اند، سرویس اینترنت به کاربر داده می‌شود. در این مدل پهنای باند بیشتری نسبت به مدل‌های دیگر به کاربر می‌رسد.

واقعیت این است که از بین همه فناوری‌ها و راه حل‌های باند پهن، FTTH سریعترین و مطمئن‌ترین راه دسترسی به اینترنت است. تصور کنید، با داشتن فیبر به خانه، می‌توانید فیلم را در عرض چند دقیقه بارگیری کنید یا به‌راحتی تماس ویدیویی داشته باشید. چرا که ظرفیت FTTH برای ارسال و دریافت سریع‌ داده‌ها نامحدود است. به‌عبارتی آنچه FTTH را خاص می‌کند سرعت بارگیری بسیار سریع نسبت به فناوری‌های قدیمی است. FTTH سرعت اتصال را تا ۱۰۰مگابیت در ثانیه (Mbps) افزایش می‌دهد. این سرعت ۲۰ تا ۱۰۰ برابر سریع‎تر از یک مودم کابلی معمولی یا اتصالات DSL (خط مشترک دیجیتال) است. این مزیت اجازه می‌دهد تا داده‌هایی مانند عکس‌ها یا فیلم‌ها به‌سرعت بارگذاری (ارسال) شوند و خدمات تعاملی مانند ارتباط ویدیویی یا ویدیو استریم‌ها با سهولت انجام گیرد. 

گذشته از پهنای باند، تأخیر با FTTH (تاخیر در ارسال اطلاعات از طریق شبکه) به‌ویژه در مورد سرویس‌های زمان واقعی در کمترین میزان خود در مقایسه با سایر فناوری‌ها است. بنابراین با استفاده از این فناوری ارتباطات ویدیویی، بازی آنلاین، دورکاری، خدمات الکترونیکی و سایر موارد بسیار راحت‌تر و سریع‌تر از قبل انجام می‌شود. در ادامه مزیت‌های FTTH به‌تفصیل شرح داده می‌شود:

مزیت‌های فیبر نوری به خانه‌ (FTTH)

FTTH مزایا و عملکرد آشکاری در مقایسه با کاربرد شبکه‌های مسی برای مصرف‌کنندگان دارد. 

در ادامه به‌تفضیل هر کدام از قابلیت‌های مطرح‌شده در تصویر بالا را  بررسی می‌کنیم:

سرعت

ضریب مقایسه سرعت ممکن است متقاعدکننده‌ترین عامل برای مشتریان باشد. FTTH ‌بالاترین سرعت دسترسی به اینترنت، از شبکه به کاربر نهایی و کاربر به شبکه را فراهم می‌کند. FTTH حداقل ۱ گیگابایت بر ثانیه سرعت دانلود و ۱ گیگابایت بر ثانیه سرعت بارگذاری را امکان‌پذیر می‌کند. در مقایسه با این فناوری، اتصالات تلفن همراه بسیار کندتر از FTTH است. به‌خصوص زمانی که چندین کاربر در یک محدوده هستند و از شبکه اشتراکی استفاده می‌کنند. همچنین تاخیر در اتصالات ماهواره‌ایی که کندتر از FTTH هستند گاهی مکالمات تلفنی و سایر فعالیت‌های تعاملی را مختل می‌کند. سایر فناوری‌های ثابت، مانند ADSL، که از سیم‌های فلزی برای ارتباطات خود استفاده می‌کنند ۱۰۰ها برابر کندتر از FTTH هستند. 

قابلیت اطمینان

علاوه‌ بر سرعت، قابلیت اطمینان قطعاً یکی از فاکتورهایی است که بر خدمات کاربر نهایی تاثیر می‌گذارد. اتصالات باند پهن FTTH قابلیت اطمینان شبکه را بهبود می‌بخشد. برای درک چرایی این مزیت کمی در مورد تداخل الکترومغناطیسی (electromagnetic interference) یا (EMI) صحبت می‌کنیم. 

تداخل الکترومغناطیسی نوعی نویز رایج است که از یکی از خصوصیات اساسی الکترومغناطیس سرچشمه می‌گیرد. خطوط میدان مغناطیسی هنگام عبور از هادی‌ها، جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند. انتقال فیبرهای نوری از این EMI مصون هستند، زیرا سیگنال‌ها به‌صورت نور از طریق مکان‌هایی که EMI مانع انتقال است، منتقل می‌شوند. 

در حالی که فیبر نوری در برابر تداخل الکترومغناطیسی مصون است، عملکرد انتقال سایر فناوری‌ها مانند DSL اینگونه نیست و آنها در برابر نویز تصادفی و همچنین سایر تداخل‌ها و برخورد متناوب در حین کار آسیب پذیر هستند. 

علاوه بر این، فیبرهای نوری از جهات دیگر نیز بسیار قابل اعتماد هستند. در برابر درجه حرارت، رطوبت و آتش‌سوزی مقاوم و در محیط‌های خاص مانند زیر آب نیز کارآمد هستند.

امنیت

ضریب اطمینان با امنیت مرتبط است. میدان‌های مغناطیسی و القای جریان به دو روش کار می‌کنند. آنها علاوه بر ایجاد نویز هنگام عبور از هادی‌ها باعث می‌شوند اطلاعاتی که روی conductor ها وجود دارد به بیرون درز کند. 

در حالی که هیچ میدان مغناطیسی تابشی در اطراف فیبرهای نوری وجود ندارد و میدان‌های الکترومغناطیسی در داخل فیبرها محدود هستند. به این ترتیب نمی‌توان به سیگنالی که از طریق فیبر منتقل می‌شود بدون برش در فیبر، لطمه زد.

 بنابراین زمانی که سایر راه‌حل‌های ارتباطی در معرض تهدیدات مجازی یا حتی ویروس‌ها هستند، شبکه‌های فیبر نوری به‌عنوان ایمن‌ترین راه‌حل می‌توانند باعث محافظت از محتوا در زمینه‌های خدمات بهداشتی یا حتی دزدی‌های دریایی شوند. 

در ادامه ساختار فنی تجهیزات FTTH را بررسی می‌کنیم. مطالعه این بخش باعث درک بهتر مفهوم این فناوری می‌شود. 

ساختار فنی FTTH 

شبکه FTTH از۴ لایه مختلف تشکیل شده است:

۱. کاربران نهایی 

۲. اپراتورها و ارائه‌دهندگان خدمات و اپلیکیشن‌ها

۳. تجهیزات شبکه زیرساخت یا فعال

۴. زیرساخت‌های غیر فعال یا پسیو 

بر اساس تصویر بالا، شبکه FTTH متشکل از تجهیزات فعال و غیر فعال برای توزیع خدمات ارتباطی به ارائه‌دهندگان خدمات و کاربران نهایی هستند که تمام آنها توسط شبکه FTTH سازمان یافته و مدیریت می‌شود. هر لایه از این شبکه وظیفه مشخص دارد. صاحب شبکه مسئول اولین لایه است اگرچه ممکن است ساخت آن را به عهده یک شخص ثالث گذاشته باشد. اپراتور شبکه دارای تجهیزات اکتیو است در حالی که خدمات جزیی توسط ارائه دهندگان خدمات اینترنت (ISP) مدیریت می‌شود. در ادامه تجهیزات فعال و غیر فعال را بررسی می‌کنیم. 

تجهیزات فعال یا اکتیو (ؤActive Equipment)

تجهیزات الکترونیکی و سیستم‌های عملیاتی مورد نیاز برای اتصال فیبر را تجهیزات فعال می‌گویند. برای اتصال به اینترنت، باید لیزر وجود داشته باشد. لیزر پالس‌های نوری را از طریق کابل فیبر نوری ارسال می‌کند. پالس‌ها خیلی سریع خاموش و روشن و به اطلاعات دیجیتالی تبدیل می‌شوند. به این ترتیب جریان‌های اطلاعاتی متفاوت به‌طور همزمان با استفاده از چندین طول موج – رنگ‌ – از نور منتقل می‌شوند. 

پیشتر توضیح دادیم که چگونه فیبر نوری با انتقال پالس‌های نور، اطلاعات و سیگنال‌های پهنای باند زیادی را در فواصل طولانی حمل کند. رشته‌های فیبر نوری به نازکی یک تارمو هستند و می‌توانند به‌راحتی در پشت دیوارهای بیشتر خانه‌ها تعبیه شوند. این تجهیزات دائما در حال به‌روزرسانی و بهبود هستند. لیزرهای جدیدتر که نور را سریعتر منتقل می‌کنند یا لیزرهایی که از طول موج مختلف نور استفاده می‌کنند، می‌توانند پهنای باند موجود را بدون تغییر فیبر بیش از پیش افزایش دهند. بنابراین اپراتورهای شبکه می‌توانند با صرف هزینه‌های بسیار کم ، پهنای باند را افزایش دهند. به‌عبارتی تجهیزات فعال به‌سرعت و به‌راحتی بهینه می‌شوند و باعث افزایش کارایی شبکه خواهند شد. 

با توجه به تصویر زیر فیبر نوری با دارا بودن تجهیزات فعال یا اکتیو خود مزیت‌های فراوانی نسبت به همتایان دارد. 

زیرساخت‌های غیر فعال یا پسیو (Passive Optical Network)

شبکه غیر فعال با به‌کارگیری فناوری تقسیم طول موج WDM ( مالتی پلکسینگ ) به مشتریان این امکان را می‌دهد تا با پرداخت اشتراکی هزینه تجهیزات و مولفه‌ها از شبکه FTTH پرسرعت برخوردار شوند ، در واقع در سیستم PON مولفه‌ها و تجهیزات گران قیمت پروژه‌هایFTTH بین مشتریان تقسیم و به‌صورت اشتراکی تامین می‌شود. در این میان عناصر فیزیکی مورد نیاز برای ساخت یک شبکه فیبر نوری را تجهیزات غیر فعال می‌گویند بنابراین داکت‌ها، الیاف، محفظه‌ها و سایر تجهیزات خارج از منزل همه جرو زیرساخت‌های غیر فعال هستند. از آنجایی که تصاویر اغلب بهتر از کلمات صحبت می‌کنند، به تصویر زیر نگاه کنید: