في غرف معدات المشغلين، تومض صفوف من أضواء مؤشر جهاز OLT بشكل إيقاعي، بينما داخل الخزانات الحالية الضعيفة- للمنازل والشركات على بعد عشرين كيلومترًا، يعمل الجهاز الذي يدمج تحويل الألياف الضوئية، والتوجيه والتبديل، والتغطية اللاسلكية، ونقل الصوت، وتوزيع إشارات التلفزيون بصمت، مما يؤدي إلى تقسيم عرض النطاق الترددي جيجابت إلى خدمات الشبكة التي يحتاجها كل فرد من أفراد الأسرة.
يتعامل المهندس لي، المشرف الفني في إحدى شركات تشغيل النطاق العريض في شنتشن، مع العشرات من هذه الأجهزة كل أسبوع. وهو يشير إلى جهاز مستطيل أبيض، ويقول:
"يختلف المودم البصري اليوم تمامًا عما كان عليه قبل خمس سنوات. في السابق، كان مجرد صندوق تحويل بسيط "بصري-إلى-كهربائي". الآن، انظر إلى هذا-مدخل الألياف الضوئية، الذي يقوم في نفس الوقت بإخراج اتصالات سلكية جيجابت، وشبكة Wi-Fi لاسلكية، وتلفزيون عالي الدقة-، وخطي هاتف. جهاز واحد يحل جميع مشكلات الوصول."
01 الاندماج الفني: التركيب الأساسي لـ XPON ONU الحديثة
تشهد شبكات الوصول إلى الألياف الضوئية تحولًا عميقًا من -وظيفة واحدة إلى تكامل الخدمات-المتعددة. في الأيام الأولى لنشر الألياف الضوئية-إلى-المنزلية (FTTH)، غالبًا ما واجه المستخدمون سلسلة من الأجهزة: أجهزة المودم الضوئية، وأجهزة التوجيه، وبوابات الهاتف، ومحولات إشارات التلفزيون.
لم تشغل هذه الأجهزة مساحة فحسب، بل زادت أيضًا من تعقيد التثبيت ونقاط الفشل المحتملة. ظهور XPON ONU متعدد الوظائف يعالج نقطة الألم هذه.
XPON هو مصطلح جماعي لـ GPON وEPON. توفر GPON، استنادًا إلى سلسلة معايير ITU-T G.984، إمكانات نقل غير متماثلة تبلغ 2.5 جيجابت في الثانية للتنزيل و1.25 جيجابت في الثانية للتنزيل، مما يدعم نسبة تقسيم تصل إلى 1:128 ونصف قطر تغطية يبلغ 20 كيلومترًا.
توفر هذه التقنية أساسًا كافيًا لعرض النطاق الترددي لوحدات ONU متعددة الوظائف، مما يمكنها من حمل خدمات متنوعة في نفس الوقت مثل-الإنترنت عالي السرعة والفيديو-عالي الدقة والاتصال الصوتي.
لقد أصبحت وحدات ONU المدمجة، المزودة بـ 4 منافذ جيجابت إيثرنت وواجهتي هاتف تقليديتين ومخرج CATV RF ووظيفة WiFi5 اللاسلكية، الشكل الطرفي المفضل للمشغلين الذين يروجون لخدمات "التشغيل الثلاثي".
02 نظرة عامة كاملة على مواصفات الجهاز: مخطط الأجهزة لجهاز XPON ONU متعدد الوظائف
لفهم كيفية عمل هذا الجهاز متعدد الوظائف، من الضروري أولاً تحليل بنية الأجهزة وتكوين الواجهة. نموذجي4GE CATV الأواني WiFi5 ONUيعتمد حل شرائح متكامل للغاية، يستوعب وحدات وظيفية متعددة داخل هيكل مدمج.
تشتمل اللوحة الخلفية للجهاز عادةً على الواجهات الرئيسية التالية: منفذ إدخال ألياف بصرية SC/APC يستخدم تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM)؛ أربعة منافذ إيثرنت للاستشعار التلقائي بقدرة 10/100/1000 ميجا{3}}؛ واجهتين للهاتف RJ11؛ منفذ إخراج CATV RF واحد (موصل من النوع F-).
من منظور البنية الداخلية، فإن جوهر الجهاز هو شريحة التحكم الرئيسية، المسؤولة عن تحويل البروتوكول، ومعالجة الحزم، وإدارة النظام. تتعامل وحدة GPON مع التحويل البصري-إلى-الكهربائي ومعالجة البروتوكول، مع الالتزام بمعايير ITU-T G.984.x.
يتم توصيل منافذ Gigabit Ethernet الأربعة عبر شريحة تبديل، مما يدعم وظائف الطبقة الثانية مثل تقسيم VLAN وعزل المنفذ والتحكم في حركة المرور. توفر الوحدة الصوتية واجهات POTS، وتدعم بروتوكولات SIP أو MGCP لتحويل إشارات IP الصوتية إلى إشارات هاتفية تناظرية.
تستقبل وحدة CATV إشارات تلفزيونية بطول موجة يبلغ 1550 نانومتر من خلال كاشف ضوئي مستقل، والتي يتم بعد ذلك تضخيمها وتصفيتها قبل إخراجها كإشارات RF. توفر وحدة WiFi5، المستندة إلى معيار 802.11ac، تغطية لاسلكية في نطاق التردد 5 جيجا هرتز.
تعمل هذه الوحدات بالتنسيق لتحقيق تصميم متكامل للغاية لمدخلات الألياف الفردية-ومخرجات الخدمات- المتعددة.
03 فن تخصيص عرض النطاق الترددي: آلية الحمل الذكية لأربعة أنواع من الخدمات
التحدي الأكبر الذي يواجه وحدات ONU متعددة الوظائف هو كيفية تخصيص عرض النطاق الترددي المحدود للوصلة الصاعدة بشكل معقول لضمان جودة الخدمة لأنواع مختلفة من حركة المرور. هذا هو المكان الذي تلعب فيه تقنية تخصيص النطاق الترددي الديناميكي (DBA).
في أنظمة GPON، يستخدم الاتجاه النهائي طريقة البث، حيث يتم استلام البيانات المرسلة بواسطة OLT بواسطة جميع وحدات ONU، ولكن فقط ONU المطابق لـ LLID يعالجها. يستخدم الاتجاه المنبع الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA)، حيث تقوم كل وحدة ONU بإرسال البيانات في نافذة زمنية محددة.
تضمن وحدات ONU متعددة الوظائف جودة الخدمة لحركة المرور الهامة من خلال تصنيف تدفق حركة المرور ووضع علامات على الأولويات. يقوم الجهاز عادةً بتصنيف حركة المرور إلى عدة مستويات ذات أولوية ثابتة: تتمتع حركة الصوت بالأولوية القصوى، تليها تدفقات فيديو CATV، ثم بيانات الإنترنت، وأخيرًا إشارات الإدارة.
فيما يتعلق بتخصيص عرض النطاق الترددي على وجه التحديد، حتى عند استخدام إجمالي عرض النطاق الترددي للوصلة الصاعدة بالكامل، يحتفظ النظام بما لا يقل عن 64 كيلوبت في الثانية من القناة المخصصة لحركة المرور الصوتية، مما يضمن عدم تأثر المكالمات بتنزيلات البيانات. يتم تحسين حركة مرور الفيديو من خلال تقنية البث المتعدد وIGMP Snooping لتجنب نسخ متعددة من نفس المحتوى الذي يشغل النطاق الترددي للوصلة الصاعدة.
تتبع الوحدة اللاسلكية WiFi5، باعتبارها امتدادًا للشبكة السلكية، أيضًا مبادئ الأولوية في جدولتها الداخلية. تتيح تقنية MU-MIMO الخاصة بمعيار 802.11ac لوحدة ONU نقل البيانات إلى عملاء لاسلكيين متعددين في وقت واحد، مما يؤدي إلى تحسين استخدام الطيف اللاسلكي.
04 استكشاف سيناريوهات التطبيق: تغطية شاملة من المنازل إلى المؤسسات الصغيرة ومتناهية الصغر
يأخذ تصميم وحدات ONU متعددة الوظائف هذه في الاعتبار مجموعة واسعة من سيناريوهات التطبيق، بدءًا من الأسر العادية وحتى الشركات الصغيرة والمحلات التجارية، حيث يمكنهم العثور على فائدتهم.
في البيئة المنزلية، يمكن لجهاز واحد تلبية جميع احتياجات الشبكة: بعد الوصول إلى الألياف الضوئية، يمكن لمنافذ Gigabit Ethernet الأربعة الاتصال بالتلفزيون الذكي ووحدة التحكم في الألعاب وتخزين NAS والكمبيوتر على التوالي؛ تغطي شبكة WiFi5 اللاسلكية المنزل بأكمله، وتدعم العديد من الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية للوصول السلس إلى الإنترنت في وقت واحد؛ يتصل مخرج CATV بجهاز التلفزيون-الصندوق العلوي لمشاهدة القنوات التلفزيونية عالية الوضوح-؛ يمكن استخدام واجهتي الهاتف للهواتف الأرضية وأجهزة الفاكس.
في سيناريوهات الأعمال الصغيرة، يمكن تمديد المنافذ السلكية للجهاز عبر مفاتيح لتوصيل المزيد من أجهزة الكمبيوتر المكتبية ومعدات الشبكة. تسمح وظيفة VLAN للشركات بتقسيم مناطق الشبكة لأقسام مختلفة، ويعزز عزل المنافذ أمان الشبكة الداخلية.
توفر الوظيفة الصوتية نظام هاتف داخلي منخفض التكلفة -للمؤسسات، بينما تظل واجهة CATV عملية في الأماكن التي تتطلب الوصول إلى الأخبار المالية أو قنوات المراقبة. تغطي شبكة WiFi5 اللاسلكية احتياجات المكاتب المتنقلة داخل منطقة المكتب.
بالنسبة إلى البيئات-المتعددة المستأجرين مثل الفنادق وشقق الطلاب، يمكن للمشغلين تهيئة أعداد كبيرة من وحدات ONU مركزيًا من خلال نظام الإدارة عن بعد TR-069، مما يتيح تنشيط الخدمة المجمعة وتشخيص الأخطاء، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التشغيل والصيانة.
05 اعتبارات لاختيار التكنولوجيا: تحديد موقع WiFi5 في البيئة اللاسلكية اليوم
نظرًا لأن WiFi6 وحتى WiFi7 أصبحا شائعين تدريجيًا، فإن الاختيار المستمر لوحدات WiFi5 في وحدات ONU متعددة الوظائف يعتمد على تحديد الموقع العملي للمنتج واعتبارات السوق.
يركز WiFi5، استنادًا إلى معيار 802.11ac، على نطاق التردد 5 جيجا هرتز، ويحقق سرعات نظرية تصل إلى 3.5 جيجابت في الثانية من خلال تعديل 256-QAM وأقصى عرض للقناة يبلغ 160 ميجا هرتز. بالنسبة لمعظم سيناريوهات التطبيقات المنزلية، يكون هذا الأداء كافيًا بالفعل.
بالمقارنة مع WiFi6، فإن أكبر عيب في WiFi5 هو الافتقار إلى تقنية OFDMA والدعم الشامل لكل من الوصلة الصاعدة والهابطة MU-MIMO، مما يعني أن كفاءة شبكة WiFi5 وأداء زمن الاستجابة أدنى من WiFi6 عندما تكون أجهزة متعددة متصلة في وقت واحد.
يعد دمج WiFi5 في وحدات ONU متعددة الوظائف خيارًا لموازنة الأداء من حيث التكلفة-. بالنسبة لمشتريات المشغلين ذات الميزانية -الحساسة على نطاق واسع-، فإن نضج وحدات WiFi5 وفعاليتها من حيث التكلفة-تظل جذابة.
في عمليات النشر الفعلية، غالبًا ما يتم وضع الوظيفة اللاسلكية لوحدات ONU هذه على أنها "تغطية أساسية". إذا كان لدى المستخدمين متطلبات لاسلكية أعلى، فيمكنهم توصيل أجهزة توجيه WiFi6 أو Mesh أكثر احترافية عبر منافذ Ethernet. يتحكم هذا التصميم متعدد الطبقات في تكاليف الأجهزة الطرفية مع الاحتفاظ بالمرونة اللازمة لترقية الشبكة.
تجدر الإشارة إلى أن بعض وحدات ONU -المتطورة بدأت في دمج وحدات WiFi6، ولكن بأسعار أعلى في المقابل. نظرًا لانخفاض تكاليف شريحة WiFi6 في المستقبل، فمن المتوقع أن تقوم المزيد من وحدات ONU متعددة الوظائف بترقية معاييرها اللاسلكية.
مع استمرار تعميم الوصول إلى الألياف الضوئية، يقوم جهاز XPON ONU متعدد الوظائف بإعادة تشكيل شكل المعدات الطرفية للمشغل بهدوء. وفي مستودعات مشغلي الاتصالات، يتم تكديس أجهزة المودم الضوئية من نماذج مختلفة بشكل أنيق، في حين تشغل الأجهزة المدمجة التي تجمع بين 4GE، وCATV، وPOTS، وWiFi5 مساحة أكبر على نحو متزايد.
لا تمثل هذه الأجهزة بلورة للتكنولوجيا فحسب، بل إنها أيضًا تجسيد لاستراتيجيات الأعمال-التي توفر للمشغلين خدمات متعددة للمستخدمين من خلال محطة طرفية واحدة، بينما يستمتع المستخدمون بالراحة التي يوفرها-الحل الشامل.
