1. الهيكل الأساسي للبون
PON (الشبكة الضوئية السلبية)
PON عبارة عن شبكة وصول بصرية ثنائية الاتجاه أحادية الألياف تستخدم بنية نقطة إلى عدة نقاط (P2MP).يتكون نظام PON من محطة خط بصري (OLT)، وشبكة توزيع بصرية (ODN)، ووحدة شبكة بصرية (ONU) على جانب المستخدم من المكتب المركزي، وهو نظام ثنائي الاتجاه أحادي الألياف.في الاتجاه السفلي (من OLT إلى ONU)، تصل الإشارة المرسلة من OLT إلى كل ONU عبر ODN. في الاتجاه العلوي (من ONU إلى OLT)، ستصل الإشارة المرسلة من ONU إلى OLT فقط ولن تصل إلى وحدات ONU الأخرى من أجل تجنب تضارب البيانات وتحسين كفاءة الشبكة، يعتمد اتجاه الوصلة الصاعدة وضع الوصول المتعدد TDMA، ويدير نقل البيانات لكل وحدة ONU.يوفر ODN قنوات بصرية بين OLT وONU.يظهر الهيكل المرجعي لـ PON في الشكل أدناه.
الهيكل المرجعي لنظام PON
يقع OLT على جانب الشبكة ويتم وضعه في المكتب المركزي.يمكن أن يكون محول L2 أو جهاز توجيه L3، مما يوفر تركيز الشبكة والوصول إليها، مما يتيح التحويل البصري/الكهربائي، وتخصيص عرض النطاق الترددي، والتحكم في كل اتصال قناة، مع المراقبة والإدارة في الوقت الفعلي.ووظائف الصيانة.توجد وحدة ONU على جانب المستخدم لتنفيذ إدارة المعالجة والصيانة للإشارات الكهربائية المختلفة، وتوفر واجهة من جانب المستخدم.يتم توصيل OLT وONU بواسطة مقسم بصري سلبي، ويتم استخدام المقسم البصري لتوزيع بيانات الوصلة الهابطة وتجميع بيانات الوصلة الصاعدة.بالإضافة إلى المعدات الطرفية، لا يتطلب نظام PON مكونات كهربائية وبالتالي فهو سلبي.
يعتمد PON تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) مع تركيبة الطول الموجي للوصلة الهابطة 1490 نانومتر / الوصلة الصاعدة 1310 نانومتر على ألياف واحدة.اتجاه الوصلة الصاعدة هو وضع نقطة إلى نقطة، واتجاه الوصلة الهابطة هو وضع البث.يوضح الشكل أدناه الهيكل الأساسي لـ PON.
هيكل الشبكة الأساسية لـ PON
في الاتجاه السفلي، ينقل OLT حزم البيانات إلى جميع وحدات ONU بطريقة البث، حيث تحمل كل حزمة رأسًا مع إرسال إلى معرف ONU الوجهة.عندما تصل حزمة البيانات إلى ONU، تقوم طبقة MAC الخاصة بـ ONU بتحليل العنوان، واستخراج حزمة البيانات التي تنتمي إليها، وتتجاهل حزم البيانات الأخرى.
يستخدم اتجاه الوصلة الصاعدة تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الوقت (TDM)، وتشكل معلومات الوصلة الصاعدة لوحدات ONU المتعددة دفق معلومات TDM ليتم إرساله إلى OLT.
2. محطة الخط البصري (OLT)
تعمل محطة الخط البصري (OLT) على توفير واجهة بصرية بين شبكة الخدمة وODN، وتوفر وسائل متنوعة لنقل الخدمات المتنوعة.يتكون OLT داخليًا من طبقة أساسية وطبقة خدمة وطبقة عامة.توفر طبقة الخدمة بشكل أساسي منافذ الخدمة وتدعم خدمات متعددة؛توفر الطبقة الأساسية الاتصال المتبادل، وتعدد الإرسال، والنقل؛وتوفر الطبقة العامة وظائف إدارة إمدادات الطاقة والصيانة.
يمكن أن يؤدي وجود OLT إلى تقليل الاقتران المحكم بين شبكة خدمة الطبقة العليا والواجهة المحددة والحامل والشبكة وإدارة جهاز جهاز الوصول، ويمكن أن يوفر واجهة موحدة لإدارة شبكة الوصول البصري.
تشمل الوظائف الأساسية لـ OLT: وظيفة توزيع التجميع ووظيفة تكييف DN.
تتضمن وظائف واجهة خدمة OLT ما يلي: وظيفة منفذ الخدمة، ووظيفة تكييف واجهة الخدمة، ومعالجة إشارات الواجهة، وحماية واجهة الخدمة.
تتضمن وظائف OLT الشائعة بشكل أساسي وظائف OAM ووظائف إمداد الطاقة.
يتم استهلاك الطاقة الضوئية المنبعثة من OLT بشكل أساسي في الأماكن التالية.
الفاصل: كلما زاد عدد التحويلات، كلما زادت الخسارة.
ل الألياف: كلما طالت المسافة كلما زادت الخسارة.
l ONU: كلما زاد العدد، زادت طاقة الإرسال المطلوبة لـ OLT.ومن أجل التأكد من أن كل قوة تصل إلى ONU أعلى من حساسية الاستقبال ولها هامش معين، يجب أن تعتمد الميزانية على الكمية الفعلية والتوزيع الجغرافي.
3.شبكة التوزيع الضوئية
تعد شبكة التوزيع البصري (ODN) وسيلة لتوفير النقل البصري بين OLT وONU.وتتمثل وظيفتها الرئيسية في استكمال نقل المعلومات وتوزيعها بين OLT وONU، وإنشاء قناة نقل معلومات شاملة بين ONU وOLT.
عادةً ما يكون تكوين ODN عبارة عن وضع من نقطة إلى عدة نقاط، أي أن عدة ONUs متصلة بـ OLT واحد من خلال ODN واحد، بحيث يمكن لوحدات ODN المتعددة مشاركة وسيط النقل البصري بين OLT وODN والجهاز الإلكتروني البصري الخاص بـ OLT .
(1) تكوين ODN
المكونات السلبية الرئيسية التي تشكل ODN هي: الألياف أحادية الوضع وكابلات الألياف الضوئية، والموصلات، والمقسمات الضوئية المنفعلة (OBD)، والمخففات الضوئية المنفعلة، وموصلات الألياف الضوئية.
(2) الهيكل الطوبولوجي لـ ODN
عادةً ما تكون طوبولوجيا شبكة ODN عبارة عن بنية من نقطة إلى عدة نقاط، والتي يمكن تقسيمها إلى نجمة وشجرة وحافلة وحلقة.
هيكل شبكة ODN
(3) إعدادات الحماية النشطة والاستعدادية
يهدف إعداد الحماية النشطة/الاستعدادية لشبكة ODN بشكل أساسي إلى إعداد قناتين للإرسال البصري للإشارات الضوئية المرسلة عبر شبكة ODN.عندما تفشل القناة الأساسية، يمكنها التبديل تلقائيًا إلى القناة البديلة لنقل الإشارات الضوئية، بما في ذلك الألياف الضوئية وOLTs وONUs وإعدادات الحماية الأساسية والاحتياطية لألياف النقل.
يمكن أن تكون ألياف النقل الرئيسية والاستعدادية في نفس الكابل البصري أو في كابلات ضوئية مختلفة.يمكن تركيب الكابلات الضوئية الرئيسية والاحتياطية في خطوط أنابيب مختلفة، وبالتالي يكون أداء الحماية أفضل.
(4) خصائص النقل البصري لـ ODN
يجب أن تضمن ميزات تصميم ODN إمكانية تقديم أي خدمة متوقعة حاليًا دون تغييرات كبيرة، وهو متطلب له تأثير كبير على خصائص المكونات السلبية المختلفة.المتطلبات التي قد تؤثر بشكل مباشر على الخصائص البصرية لـ ODN هي كما يلي.
ل شفافية الطول الموجي البصري: يجب ألا تؤثر المكونات المنفعلة الضوئية المختلفة على شفافية الإشارة الضوئية المرسلة.يجب أن يتم نقل الإشارة الضوئية التي تتطلبها الشبكة الضوئية المصممة بشفافية، وبالتالي توفير تطبيقات نظام WDM المستقبلية.الأساس.
ل القابلية للعكس: عندما يتم تبادل مخرجات ومدخلات شبكة ODN، يجب ألا تتغير خصائص الإرسال لشبكة ODN بشكل كبير، أي أن تغيير عرض النطاق الترددي للإرسال وخصائص الخسارة البصرية يجب أن يكون في حده الأدنى.وهذا يبسط تصميم الشبكة.
l اتساق أداء الشبكة: يجب أن تحافظ شبكة ODN على إشارات ضوئية متسقة.يجب أن تكون خصائص الإرسال لشبكة ODN متسقة مع OFSAN بالكامل وشبكة الاتصالات بأكملها.وينبغي أن يكون عرض نطاق الإرسال وخصائص الخسارة البصرية مناسبين لشبكة OFSAN بأكملها.
(5) معلمات أداء ODN
المعلمات التي تحدد أداء فقدان القناة البصرية للنظام بأكمله هي كما يلي بشكل أساسي.
ل فقدان القناة البصرية ODN: الفرق بين الحد الأدنى لطاقة الإرسال وأعلى حساسية للاستقبال.
ل الحد الأقصى لخسارة القناة المسموح بها: الفرق بين الحد الأقصى لقدرة الإرسال وأعلى حساسية للاستقبال.
l الحد الأدنى المسموح به لخسارة القناة: الفرق بين الحد الأدنى لطاقة الإرسال وأقل حساسية للاستقبال (نقطة التحميل الزائد).
(6) انعكاس ODN
يعتمد انعكاس ODN على خسارة العودة للمكونات المختلفة التي تشكل ODN وأي نقاط انعكاس على القناة البصرية.بشكل عام، يجب أن تكون جميع الانعكاسات المنفصلة أفضل من-35 ديسيبل، وينبغي أن يكون الحد الأقصى للانعكاس المنفصل للوصول إلى الألياف أفضل من-50 ديسيبل.
4. وحدة الشبكة الضوئية (ONU)
تقع وحدة الشبكة الضوئية (ONU) بين ODN وجهاز المستخدم، وتوفر واجهة بصرية بين المستخدم وODN وواجهة كهربائية مع جانب المستخدم لتنفيذ إدارة المعالجة والصيانة للإشارات الكهربائية المختلفة.تتكون ONU من طبقة أساسية وطبقة خدمة وطبقة عامة.تشير طبقة الخدمة بشكل أساسي إلى منافذ المستخدم؛توفر الطبقة الأساسية واجهات تعدد الإرسال والبصرية؛وتوفر الطبقة العامة إمدادات الطاقة وإدارة الصيانة.
5. وضع تطبيق بون
تعد شفافية أعمال PON جيدة، ومن حيث المبدأ يمكن تطبيقها على أي إشارة قياسية وسعرية.بالمقارنة مع الشبكات الضوئية النشطة من نقطة إلى نقطة، تتميز تقنية PON بالصيانة البسيطة والتكلفة المنخفضة (توفير الألياف والواجهات الضوئية)، وعرض نطاق نقل مرتفع ونسبة سعر عالية الأداء.هذه الخصائص ستجعلها تحافظ على ميزة تنافسية لفترة طويلة، وكان يُنظر إلى PON دائمًا على أنه اتجاه التطوير المستقبلي لشبكة الوصول.
التطبيق الأكثر ملاءمة لـ PON هو: جزء شبكة الوصول القريب من نهاية العميل؛لا يؤكد عميل خدمة ONU على الحاجة إلى التكرار أو الحماية التجاوزية؛يمكن إعداد OLT عند عقدة تتمتع بأداء جيد للبقاء (على سبيل المثال، عقدة تتمتع بحماية ملتوية).مكان يتركز فيه المستخدمون جغرافيًا.يحتوي PON بشكل أساسي على ثلاثة أوضاع للتطبيق.
(1) استبدال شبكة التجميع الحالية المكونة من طبقتين: يمكن لـ PON استبدال محول الطبقة الثانية الحالي وجهاز الإرسال والاستقبال البصري، وتوجيه شبكة الوصول الخاصة بالشبكة المحلية إلى شبكة منطقة IP الحضرية، كما هو موضح في الشكل:
يستبدل PON شبكة الطبقة الثانية الحالية
(2) استبدل كابل الوصول للفقرة ذات الصلة: يمكن لنظام PON استبدال الجزء الحالي من الكابل البصري ومعدات التبديل الضوئية، وبالتالي توفير كابل الوصول للفقرة ذات الصلة، كما هو موضح:
يستبدل PON الأجزاء ذات الصلة للوصول إلى الكابلات الضوئية
(3) وضع الوصول متعدد الخدمات (تنفيذ FTTH): يمكن لنظام PON توفير وصول متعدد الخدمات ومتعدد المعدلات يلبي متطلبات جودة الخدمة المختلفة، ويمكنه التكيف مع تنوع المستخدمين وعدم اليقين بشأن تطوير الأعمال، كما هو موضح في الشكل التالي:
الوصول إلى خدمات متعددة