بون - الشبكات الضوئية السلبية

تقنية بون

PON (الشبكة الضوئية السلبية)— تكنولوجيا الشبكات الضوئية السلبية.

أحد التحديات الرئيسية التي تواجه شبكات الوصول إلى الاتصالات الحديثة هو ما يسمى بمشكلة "الميل الأخير"، وهي توفير أكبر قدر ممكن من عرض النطاق الترددي للمشتركين من الأفراد والشركات بأقل تكلفة.

جوهر تقنية PON هو أنه موجود بين وحدة الإرسال والاستقبال لعقدة OLT المركزية (المرجع السابقمحطة الخط tical)وعقد المشتركين البعيدة في ONT (محطة الشبكة الضوئية)يتم إنشاء شبكة بصرية سلبية تمامًا باستخدام طوبولوجيا الشجرة. توجد المقسمات الضوئية المنفعلة في العقد الوسيطة للشجرة - وهي أجهزة مدمجة لا تتطلب طاقة أو صيانة. تسمح وحدة الإرسال والاستقبال OLT بنقل المعلومات إلى العديد من أجهزة المشتركين في ONT. يمكن أن يكون عدد ONTs المتصلة بـ OLT واحدًا كبيرًا بقدر ميزانية الطاقة والسرعة القصوى التي تسمح بها أجهزة الإرسال والاستقبال.

أرز. 1. بنية شبكة PON

لنقل القنوات الأمامية والخلفية، يتم استخدام ليف ضوئي واحد، يتم توزيع عرض النطاق الترددي الخاص به ديناميكيًا بين المشتركين، أو ليفين في حالة التكرار. يكون المصب من العقدة المركزية إلى المشتركين بطول موجة يبلغ 1490 نانومتر و1550 نانومتر للفيديو. تحدث التدفقات الأولية من المشتركين عند طول موجة يبلغ 1310 نانومتر باستخدام بروتوكول الوصول المتعدد بتقسيم الزمن (TDMA).

لبناء PON، يتم استخدام طوبولوجيا من نقطة إلى عدة نقاط وتكون الشبكة نفسها ذات بنية شجرية. يتم توصيل كل قطعة من الألياف الضوئية بجهاز إرسال واستقبال واحد في العقدة المركزية (على عكس طوبولوجيا نقطة إلى نقطة، والتي توفر أيضًا وفورات كبيرة في تكاليف المعدات. يمكن لقطعة ألياف ضوئية واحدة من شبكة PON تغطية ما يصل إلى 32 عقدة مشترك داخل نصف قطر يصل إلى 20 كم لتقنيات EPON / BPON وما يصل إلى 128 عقدة ضمن نصف قطر يصل إلى 60 كم لتقنية GPON، كل عقدة مشترك مصممة لمبنى سكني عادي أو مبنى مكاتب ويمكن بدورها تغطية مئات المشتركين جميع عقد المشتركين هي عقد طرفية، ولا يؤثر إيقاف أو فشل عقد مشترك أو أكثر بأي شكل من الأشكال على تشغيل العقد الأخرى.

يمكن أن تحتوي عقدة PON المركزية على واجهات شبكة ATM وSDH (STM-1) وGigabit Ethernet للاتصال بالشبكات الأساسية. يمكن لعقدة المشترك توفير واجهات الخدمة 10/100Base-TX وFXS (2 و4 و8 و16 منفذًا لتوصيل SLTs التناظرية) وE1 والفيديو الرقمي وأجهزة الصراف الآلي (E3 وDS3 وSTM-1c).

الصورة 2. مقارنة التكنولوجيا

اختبار شبكة PON

عند اختبار شبكة PON، عادة ما يهتم المشغل بسؤالين رئيسيين:

• توهين حقيقي في الخط البصري بين العقدة المركزية وجهاز المشترك (العامل أو المجهز للاتصال).
• موقع منطقة المشكلة، إذا تبين أن التوهين الفعلي في الخط أعلى من المتوقع (محسوبًا أو مرجعيًا).

للإجابة على السؤال الأول، يكفي إجراء قياسات بسيطة باستخدام جهاز اختبار بصري. السؤال الثاني أكثر تعقيدًا ويتطلب استخدام مقياس الانعكاس البصري (OTDR)، بالإضافة إلى بعض الخبرة في فك رموز الانعكاسات.

كقاعدة عامة، من المرغوب فيه أن يتم تنفيذ جميع القياسات اللازمة على شبكة PON عاملة دون فصل المشتركين (ربما باستثناء المشترك الذي يتم اختباره). يتم إجراء هذا الاختبار عند طول موجي غير عامل باستخدام أجهزة إضافية (مضاعفات الطول الموجي DWDM، والمرشحات) بحيث لا يتداخل إشعاع معدات القياس مع الإشارة المفيدة. كما ذكرنا سابقًا، في شبكة PON، يتم استخدام طول موجي 1490 أو 1550 نانومتر (للفيديو) للقناة الأمامية (من المركز إلى المشتركين)، و1310 نانومتر لقناة العودة. لاختبار شبكة PON، الطول الموجي المستخدم عادة هو 1625 نانومتر.

يتم إدخال الإشعاع الصادر من معدات القياس (اختبار، مقياس الانعكاس) إلى الألياف مباشرة بعد OLT باستخدام معدد إرسال الطول الموجي (DWDM). يمكن أن يسبب هذا الإشعاع تداخلاً على جهاز الاستقبال البصري لجهاز المشترك، لذلك يجب تركيب مرشح أمام كل جهاز ONT مشترك. لكي نتمكن من إجراء الاختبار دون فصل الشبكة، يجب تضمين معدد إرسال الموجات والمرشحات بشكل دائم في المسار البصري (انظر الشكل 3).

أرز. 3. مخطط اتصال معدد الموجات والمرشحات إلى PON

تم استخدام جهاز اختبار بصري عند 1625 نانومتر لقياس التوهين في الارتباط البصري بين OLT وONT. يتم توصيل جهاز إرسال الاختبار بالنهاية الحرة لمضاعف شكل الموجة الموجود على OLT. يتم توصيل جهاز الاستقبال الخاص بالاختبار بالطرف الحر للألياف أمام المرشح (انظر الشكل 4).

أرز. 4. قياس التوهين مع فصل جهاز المشترك

يمكنك قياس التوهين دون فصل جهاز المشترك. للقيام بذلك، لا تحتاج إلى استخدام مرشح على ONT، ولكن معدد إرسال الموجة، كما هو الحال في العقدة المركزية (انظر الشكل 5).

أرز. 5. قياس التوهين دون فصل جهاز المشترك

التوهين عند الطول الموجي 1625 نانومتر أعلى قليلاً من 1550 و1490 نانومتر (10٪ في المتوسط). ولذلك، فإن اختبار التوهين عند 1625 نانومتر يوفر تقديرًا أعلى للتوهين عند أطوال موجات التشغيل. وإذا كان هذا التقدير يقع ضمن الميزانية المقبولة (23 ديسيبل)، فإن التوهين عند أطوال موجات التشغيل يلبي بالتأكيد متطلبات الميزانية. إذا كان التوهين عند طول موجة يبلغ 1625 نانومتر يتجاوز القيمة المسموح بها، فمن أجل تحديد التوهين بدقة عند أطوال موجية التشغيل، من الضروري إعادة الحساب بناءً على ورقة بيانات الكابل البصري.

يتيح لك القياس في PON باستخدام جهاز اختبار بصري الحصول على قيمة التوهين الحقيقية في المنطقة من OLT إلى ONT، لكنه لا يجيب على سؤال مكان وجود منطقة المشكلة إذا كان هذا التوهين أعلى من المتوقع (محسوبًا أو مرجعيًا). لتحديد موقع منطقة المشكلة، يتم استخدام جهاز أكثر تعقيدا - مقياس الانعكاس البصري (OTDR).

يتم توصيل OTDR مع وحدة اختبار 1625 نانومتر بالنهاية الحرة لمضاعف شكل الموجة على OLT (انظر الشكل 6). ينتشر إشعاع مقياس الانعكاس على طول شجرة PON، وبسبب الانعكاس على العوائق والتشتت الخلفي في الألياف الضوئية، يعود جزئيًا إلى مدخل مقياس الانعكاس. وبالتالي، يتم أخذ مخطط انعكاسي لشجرة PON - رسم بياني للتوهين في الخط اعتمادًا على المسافة. تتوافق كل ذروة توهين أو قفزة في هذا الرسم البياني مع عنصر أو حدث محدد في الشبكة في الألياف.

أرز. 6. أخذ مخطط انعكاسي لشجرة PON

تقنية اختبار شبكة PON باستخدام مقياس الانعكاس هي كما يلي. بعد كل تغيير في طوبولوجيا الشبكة (اتصال مشترك جديد، واستبدال جهاز التقسيم، وما إلى ذلك)، يتم أخذ مخطط انعكاس مرجعي (مرجعي) يتوافق مع الحالة الطبيعية للشبكة. إذا تم اكتشاف مشاكل في الشبكة (على سبيل المثال، إذا تبين أن التوهين الذي تم قياسه بواسطة جهاز الاختبار البصري أعلى من المحسوب)، يتم أخذ مخطط عاكس جديد ومقارنته بالمرجع. تحدد الأحداث الجديدة على مخطط الانعكاس موقع منطقة المشكلة (انظر الشكل 7).

أرز. 7. تحليل الأحداث الجديدة على مخطط الانعكاس.

باستخدام OTDR، يمكنك مراقبة شبكة PON الخاصة بك واكتشاف تدهور الألياف قبل ظهور المشاكل. للقيام بذلك، من الضروري بانتظام (على سبيل المثال، مرة واحدة في الأسبوع) أخذ مخطط انعكاسي للشبكة ومقارنته مع مخطط الانعكاس المرجعي. عندما تظهر أي انحرافات، وخاصة الأحداث الجديدة، في مخطط الانعكاس، من الضروري تحليل أسبابها المحتملة، وإذا لزم الأمر، تنفيذ التدابير الوقائية المناسبة.