تکنولوژی FTTH چیست و ساختار آن به چه شکل است؟

تکنولوژی FTTH چیست و ساختار آن به چه شکل است؟



FTTH برای اولین بار در سال 1999 معرفی شد و ژاپن اولین کشوری بود که یک پروژه بزرگ FTTH را اجرا کرد. تا سال 1990 تحقیقات نشان داده است که FTTH نه تنها مقرون به صرفه است بلکه باعث ایجاد کسب و کار جدیدی برای مردم و دولت ها می گردد.
FTTH: اتصال شبکه فیبر نوری به منازل مسکونی

FTTP: اتصال شبکه فیبرنوری به ساختمانها

FTTC: اتصال شبکه فیبرنوری به کابینت های دسترسی

FTTN: اتصال شبکه فیبرنوری به توزیع کننده ها( Active node)

تاریخچه FTTH چیست ؟

قبل از آنکه بگوییم FTTH چیست بهتر است راجع به عبارت FTTX صحبت کنیم. FTTx به ساختارهای مختلف انتقال سیگنال توسط فیبر نوری (همراه با کابل مسی) اشاره می کند. از جمله این ساختارها می توان به FTTB ,FTTC ,FTTN و FTTO و.. اشاره کرد. FTTH و FTTO تنها ساختارهایی هستند که تماماً توسط فیبر نوری پیاده سازی می گردد. در ساختار FTTH ، فیبرنوری از مرکز تلفن محلی (OLT) تا تجهیزات مشترک ( ONT) ادامه می یابد. این ساختار حالت ایده آل برای مشترک بوده . ولی هزینه کلی آن نسبت به سایر روش‌ها (هم برای اپراتورها و هم برای کاربران) گران تمام می شود. در واقع در این تکنولوژی FTTX پیشروی فیبرهای نوری به سمت منازل مشترکین در شبکه دسترسی اتفاق می افتد. ارتباطات پهن باند فیبر به خانه، یا همان FTTH ،معرف ارتباطات کابل فیبرنوری برای اماکن به صورت اختصاصی می باشد. این چنین سیستم ها که بر اساس نور هستند. توان انتقال انبوهی از اطلاعات به شکل کارآمدتری از قبیل: تلفن، ویدیو، داده و غیره را در مقایسه با شیوه سنتی کابل های مسی با قیمتی تقریباً مساوی دارا هستند. FTTH برای کارکردن به هر دو شبکه فعال(Active) ومنفعل(Passive) نیاز دارد. شبکه های Fiber-to-the-home ، برای ارایه سرویس های broadband به کاربران نهایی از طریق فیبر طراحی گردیده اند. شبکه برای ارائه سرویس های ارتباطی ، شامل زیرساخت فیبر passive و تجهیزات active می باشد.

در سال 1986 اولین حلقه فیبر نوری در برابر کابل های مسی آزمایش شد تا سال 1990 تحقیقات نشان داده است که FTTH نه تنها مقرون به صرفه است بلکه باعث ایجاد کسب و کار جدیدی برای مردم و دولت ها می گردد. در آن زمان طرفداران کابل مسی بر سر این مسئله که زوج سیم مسی قادر است تا مقیاس مگابیت بر ثانیه پهنای باند لازم را تامین کند تلاش می کردند ، اما امروز مشخص شده است که نیاز به پهنای باند به مقیاس گیگابیت بر ثانیه افزایش پیدا کرده است از سویی دیگر اپراتور های بیسیم ادعا می کنند که با استفاده از این فناوری نیازی به کابل مسی و فیبر نوری نیست زیرا امواج رادیویی می توانند پهنای باند لازم را فراهم کنند. فناوری کابل مسی و بیسیم برای قرن بیستم قابل قبول بود اما در قرن بیست و یک این FTTH است که پاسخگوی نیاز جوامع بشری است تامین آپلینک تجهیزات بیسیمی که تعدادشان به سرعت رو به افزایش است خود بیانگر این است که در هرجای این دنیا به فیبر نوری بیشتری نیاز است فشارهای وارده از جانب مشتریان، دولت و رقابت سرویس پروایدرها سبب سوق دادن آخرین بخش شبکه دسترسی (last-mile) به سمت فناوری آینده دار فیبر نوری گردیده است تا آن را جایگزین سیم مسی کند. FTTH هم در زمینه فناوری و هم از لحاظ اقتصادی بودن روشی تكامل یافته می باشد و بهبود هزینه چه در زمینه تكنولوژی پایه و چه در زمینه نصب و راه اندازی سیستم چشمگیر بوده است و تداوم نیز می‌یابد.

(Fiber to the Home) FTTH‏ گونه ای از ارتباطات فیبر نوری است که در آن فیبر نوری از یک سرویس دهنده local به کاربر نهایی در منازل و یا دفاتر کار رسیده است. FTTH برای اولین بار در سال 1999 معرفی شد و ژاپن اولین کشوری بود که یک پروژه بزرگ FTTH را اجرا کرد. همچنین FTTH آزادی بیشتری در زمینه مدیریت كسب و كار برای فراهم كنندگان این فناوری جدید ایجاد میکند. FTTH از طریق پشتیبانی از فرصت‌های شغلی و كسب وكارهای جدید كه در آن‌ها دوری فاصله‌، دیگر مانع به شمار نمی‌رود‌.

FTTH چیست؟

FTTH یک تکنولوژی قابل اعتماد و کارآمد می باشد و برتری های زیادی نسبت به فناوری های کنونی دارد. مانند پهنای باند بالا، هزینه کم، امنیت بیشتر و . به همین دلیل FTTH در کشورهای مختلف بسیار محبوب شده و به سرعت در حال توسعه می باشد. مزیت اصلی FTTH یا fiber-to-the-premises FTTP: این است که امکان اتصال پرسرعت تر در فاصله بیشتری نسبت به کابلهای Twisted Pair، خطوط DSL یا کابل کواکسیال را دارا می باشد. برای مثال یک زوج سیم مسی توانایی انتقال 6 تماس تلفنی را دارد. ولی یک زوج فیبر می تواند 5/2 میلیون تماس تلفنی را به صورت همزمان انتقال دهد.

اتصالات فیبر به خانه، تنها فناوری با پهنای باند کافی برای راه اندازی برنامه ریزی شده. درخواست مشترکان با قیمت مناسب در دهه ی آینده می باشد. فیبر واقعاً دارای پهنای باند نامحدودی می باشد، علاوه بر اینکه فاصله دسترسی طولانی دارد. ایجاد این شبکه به عنوان یک شبکه امن و یک رسانه استاندارد زمان زیادی را سپری خواهد کرد. با وجود اینکه پهنای باند فوق العاده زیادی دارد ولی در قیمت تقریباً با فناوری های کنونی مساوی است. برطبق شورای FTTH شرکت های کابلی(cable companies) دردهه گذشته برای سیم کشی به خانه ها 84 میلیارد دلار هزینه کرده اند ولی اگر آن شرکت ها برای سیم کشی از فناوری FTTH استفاده می کردند. هزینه آن حتی به نرخ روز دلار هم کمتر از هزینه سیم کشی بصورت قدیمی تر بود.

بر اساس نظر کارشناسان،
FTTH توانایی دستیابی حتی استفاده مربوط به آینده اینترنت هم دارد فناوری هایی همچون سندهای سه بعدی، HDTV و بازی های آنلاین که در آینده ای نزدیک کار روزمره افراد خانواده خواهد بود. برای رسیدن به این فناوری ها FTTH قابلیت دسترسی اینترنتی با سرعت چند گیگابایت درثانیه را دارد همچنین ارتباطات پهن باند FTTH قابلیت گردآوری سرویس های ارتباطی سه گانه یا Triple Play (دیتا، صوت، تصویر) را برای مشترکان دارد.

با این حساب قیمت ها مناسب تر و دریافت آن ها راحت تر از سرویس های امروزی که از خطوط جداگانه استفاده می کنند خواهد بود. مهمترین مزیت FTTH این است که یک پهنای باند بالا ارائه می کند و یک تکنولوژی قابل اعتماد و کارآمد است. در یک شبکه، پهنای باند توانایی حمل اطلاعات است و با پهنای باند بیشتر، در یک مقدار معین از زمان اطلاعات بیشتر را می توان انتقال داد به گفته ی کارشناسان از انجمن FTTH این تکنولوژی تنها راه برای تحقق خواسته پهنای باند بالای مصرف کنندگان می باشد.

FTTH می تواند سرعت اتصال سریع تر و ظرفیت انتقال بیشتر از twisted pair را ارائه کند.

اتصال broadband این تکنولوژی موجب خلق محصولات جدید می گردد که فرصتهای اقتصادی جدیدی را در حوزه محتوا باز می کند.
به عنوان مثال برخی از موارد مانند ویدئو موبایل،
HDTV، پزشکی از راه دور.

مزیتهای FTTH به صورت تیتروار:

کاهش هزینه تجهیزات نگهداری شبکه

پاسخگو به نیازهای آینده

قابلیت اطمینان و امنیت بالا

توانایی انتقال همه سرویس ها روی یک مسیر باند پهن با سرعتی بیشتر از 100 Mbps تا Gbps 1 برای هر کاربر

افزایش سرویس های ارزش افزوده و ایجاد فرصتهای تجاری جدید

عدم تاثیرات محیطی و همچنین عدم تداخل الکترومغناطیسی

بالا بردن کیفیت زندگی

ضریب نفوذ FTTH :

       

              درصد خانوارهای متصل به FTTH کشورهای OECD و چین با بیش از ۲۲ میلیون مشترک پهنای باند

تقاضا برای افزایش ظرفیت پهنای باند همچنان رو به رشد می باشد این افزایش پهنای باند به وسیله دولت و توسعه دهندگان خصوصی انجام خواهد شد. دولت های کشورهای آسیا و اقیانوسیه ارتباطات باند پهن FTTH را از استراتژی های بسیار مهم در ایجاد زیرساخت های خود در نظر گرفته اند.با توجه به یک گزارش، کشورهای آسیایی در نفوذ به بازار FTTH تمایل بیشتری به پیشی گرفتن از بقیه جهان دارند. کره جنوبی، با مجهز کردن بیش از 31 درصد خانه های خود به ارتباطات پهن باند FTTH از پیشروان این تکنولوژی درجهان می باشد.

 http://iranfiber.ir/wp-content/uploads/2017/01/FTTH3.png

                                        ضریب نفوذ FTTH و FTTB در جهان

http://iranfiber.ir/wp-content/uploads/2017/01/FTTH4.jpg

                                       ضریب نفوذ FTTH و FTTB در اروپا (سال ۲۰۱۵)

سرویس های قابل ارائه در FTTH

سرویس های قابل ارائه شبکه های FTTH در ساختار GPON 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

تلفن صوتی و تصویری

آموزش از راه دور

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

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

ذخیره سازی ابری (عدم نیاز به ذخیره سازی فایلهای حجیم در رایانه های شخصی و ذخیره در سر��رها)

دورا پزشکی

تولید محتوا و بازی های گروهی تحت شبکه

E-Shopping
HDTV
بازی های آنلاین

مدیریت هوشمند منازل ...

رشد پهنای باند و ه��ینه

کلیه اپراتورها به دنبال راهی جهت ارائه پهنای باند بیشتر با هزینه کمتر می باشند . این پارامتر که به صورت cost/bit مطرح می شود در شکل زی�� به صورت یک گراف سه بعدی نمایش داده شده و FTTH تنها راه رسیدن به این مهم در سالهای آتی خواهد بود.

در نمودار فوق مشاهده میشود که با استفاده از FTTH نه تنها میزان پهنای باند کاربران 32 درصد رشد خواهد کرد بلکه هزینه هر واحد پهنای باند نیز 18 درصد کمتر میشود.

بررسی هزینه ها درشبکه FTTH

  

با توجه به شکلهای فوق می توان نتیجه گرفت که هزینه های توسعه FTTH را به ترتیب میزان هزینه می توان به شکل زیر لیست کرد:
 

ساختار تکنولوژی FTTH

ساختارهای جدید شبکه‌ برای کاهش هزینه‌‌ی نصب سرویس‌هایی با پهنای باند بالا طراحی شده‌اند، که معمولا با نام کلی FTTX که مخفف “فیبر به x” است از آن‌ها یاد می‌شود.

سیستم PON، اجازه‌ی به اشتراک گذاری اجزای گران‌قیمت مورد نیاز برای FTTH (فیبر به خانه) را می‌دهد. برای مثال، یک اسپلیتر پسیو که ورودی را دریافت کرده و آن را برای مخابره به مشتریان مختلف تقسیم‌بندی می‌کند باعث کاهش قابل‌ ملاحظه‌ی هزینه می‌شود، چون یک لیزر گران‌قیمت را با حداکثر ۳۲ خانه به اشتراک می‌گذارد. اسپلیترهای PON دوطرفه‌اند، یعنی می‌توان از دفتر مرکزی به سمت مشتری سیگنال فرستاد و سیگنال را به همه‌ی آنها مخابره کرد، و سیگنال‌هایی که توسط مشتریان فرستاده می‌شوند نیز همه در یک فیبر ترکیب می‌شوند و به دفتر مرکزی فرستاده می‌شوند.

چون تعداد زیادی اسپلیتر و پیوند‌ کوتاه وجود دارد و سیستم‌ها مانند سیستم‌های تلویزیون کابلی برای پخش ویدیو استفاده می‌شوند، معمولا از رابط‌های (connector) غیربازتابی (nonreflctive) (مانند رابط SC-APC) استفاده می‌شود.

 

اسپلیتر می‌تواند مانند شکل بالا یک دستگاه واقع در یک مکان باشد یا مانند شکل پایین از چند اسپلیتر متوالی تشکیل شده باشد. می‌توان از اسپلیترهای متوالی برای کاهش میزان فیبر موردنیاز در شبکه استفاده کرد و اسپلیترها را نزدیک‌تر به کاربر قرار داد. نسبت اشتراک‌گذاری کل با ضرب‌کردن شاخه‌های کوپلرها در هم به دست می‌آید، یعنی یک اسپلیتر ۴ شاخه که به یک اسپلیتر ۸ شاخه متصل شده است، ۳۲ شاخه محسوب می‌شود. معمولا زمانی از توالی استفاده می‌شود که خانه‌های مورد نظر نزدیک به هم قرار داشته باشند. گاهی اسپلیترها در دفتر مرکزی قرار دارند و از دفتر به محل هر مشتری فیبر کشیده می‌شود. این می‌تواند باعث افزایش بهره‌وری شبکه به خصوص در مناطق شهری متراکم یا مناطق روستایی وسیع شود، چون همه‌ی سخت‌افزار شبکه در یک‌جا قرار دارد.

بیشتر اسپلیترهای PON، ۱X32 یا ۲X32 یا اعداد کوچکتری از توان‌های دو هستند (۲،۴،۸،۱۶،۳۲ و ) کوپلرها اصولا متقارن‌اند (مثلا ۳۲X32)، اما ساختار PON به بیشتر از یک یا دو اتصال فیبر از طرف دفتر مرکزی نیاز ندارد، یکی برای استفاده و دیگری برای نظارت، تست و به عنوان زاپاس، پس بقیه‌ی فیبرها قطع می‌شوند. کوپلرها با تقسیم مساوی سیگنال بین همه‌ی فیبرهای طرف دیگر کوپلر کار می‌کنند. اسپلیترها باعث افت زیاد در لینک FTTH (اف تی تی اچ) می‌شوند و فاصله‌ی لینک FTTH را در مقایسه با یک ل��نک معمول نقطه به نقطه‌ی مخابراتی محدودتر می‌کنند. جدول زیر راهنمای افت در کوپلر های PON است که میتواند برای طراحی شبکه‌ها‌ی فیبر نوری مورد استفاده قرار گیرد.

 

هر خانه باید با یک فیبر singlemode از طریق یک اسپلیتر نوری به دفتر مرکزی محلی متصل باشد. همچنین، هر خانه نیاز به یک فیبر singlemode دارد که با کانال زیرزمینی ارتباط داشته، یا از طریق هوایی به کابل‌های زیرزمینی شرکت تلفن متصل باشد. شرکت Verizon پیش‌گام نصب لینک‌های آماده‌ی فیبری است که نیاز به جوش‍کاری زیادی ندارندمکان اسپلیتر می‌تواند دفتر مرکزی، یا پایگاهی در نزدیکی خانه‌های مشتریان باشد.یکی از مزایای PON پسیو بودن این پایگاه است، که برعکس سوئیچ یا نود برای اتصال فیبر نیازی به برق نداردیک دستگاه واسط شبکه که شامل گیرنده‌ها و فرستنده‌های فیبر نوری است، در بیرون خانه نصب می‌شود. کابل‌های داخل‌شونده زمانی که به خانه می‌رسند باید قطع و تست شده و به واسط متصل شوند. سپس کل سیستم باید تست شود.

شکل زیر شمایی از یک شبکه‌ی معمول PON به همراه لوازم مورد نیاز در دفتر مرکزی، مرکز توزیع فیبر و خانه را نشان می‌‍‌‌‌‌دهد. کابل “feeder” کابلی ‌است که از در دفتر مرکزی از OLT منشعب شده و به مرکز توزیع فیبر، که همان محل قرارگیری اسپلیتر PON است می‌رود و سپس به کابل‌های توزیع،که به سمت مکان مشتری کشیده شده‌اند می پیوندد. در نهایت نیز از کابل‌های drop برای اتصال نهایی به ONT استفاده می‌شود.

به طور سنتی، سرویس‌های تلفن یا حداقل سرویس‌های تلفن قدیمی (POTS) برق خود را از دفتر مرکزی تامین می‌کردند. تلفن‌های POTS در دفتر مرکزی از طریق باتری یا منابع قطع‌نشدنی دیگر تغذیه می‌شدند. زمانی که برق یکی از مشترکان قطع می‌شد، آنها همچنان می‌توانستند از تلفن خود استفاده کنند تا قطعی برق را گزارش دهند. واضح است که FTTH این‌گونه عمل نمی‌کند، چون فیبر نمی‌تواند به راحتی جریان الکتریکی را حمل کند. با این که روش‌هایی برای به کاراندازی سنسورها با نور در فیبر وجود دارد، این روش‌ها عملکرد خوبی ندارند و گران هستند.

بسیاری از سیستم‌های
FTTH یک باتری پشتیبان در محل مشتری نصب می‌کنند که به برق مشتری متصل است، تا در صورت قطعی برق، سیستم به کار خود ادامه دهد. بعضی سیستم‌ها از سیم‌های تلفن قدیمی که امروزه با فیبر جایگزین شده‌اند برای شارژ کردن سیستم پشتیبانی استفاده می‌کنند، تا هزینه‌ی برق سیستم بر عهده‌ی شرکت تامین‌کننده‌ی FTTH باشد. و بعضی شرکت‌ها، با توجه به این نکته که بیش‌تر مردم دارای تلفن همراه هستند، مسئله‌ی منبع برق پشتیبان را بی‌اهمیت تلقی می‌کنند.