راهنمای نصب و راه اندازی تجهیزات PHP-LCA-WDM-xx

تجهیز خانواده PHP-LCA-WDM-xx ، به منظور توسعه ظرفیت انتقال شبکه های کم ظرفیت و نیز تنوع در ارائه روشهای Access به ویژه GPON در موضوعات زیر بکار می روند:

الف) کافو های نوری قدیمی مبتنی بر سیستم انتقال SDH و یا هر سیستم انتقال دیگری که در رینگ ها و یا Chain های درون شهری قرار دارند،

ب) سیستمهای انتقال شبکه های روستایی و منطقه ای،

ج) سیستمهای کم ظرفیت شهرکهای مختلف صنعتی و ویلایی،

د) انتقال مجازی GPON OLT به داخل کافوهای نوری ONU قدیمی، کافوهای Data و نیز کافوهای مسی

این تجهیز از ترکیب سیستم انتقال Passive با انواع؛ FWDM ، CWDM و DWDM و نیز سیستم Active با انواع؛E1 Aggregator 2/4/8/16/32Ch ، OEO Transponder ، Ethernet L1/2/3 ، S1 to S4 Muxponder و S4 to S16 Muxponder بدست می آید و با استقرار ماژولهای مورد نظر، می توان به ترکیب مورد نیاز در مسیر ارتقاء شبکه های قدیمی دست یافت. عمده نیاز های مرتبط با آن عبارتند از:

الف) ابقاء شبکه های انتقال قبلی با حفظ بیشترین مقدار در دسترس بودن سرویسها (Highest Avalabelity) با مقدار 99/99 (نسبت درصد زمانی Up Time به Down Time در یک سال)

ب) جایگزینی شبکه های انتقال قبلی با حفظ بیشترین مقدار در دسترس بودن سرویسها (Highest Avalabelity) با مقدار 90/99   (نسبت درصد Up Time به Down Time در یک سال)

ج) کنترل و ارائه سرویسهای اکتیو E1 ، S1 ، S4 و Ethernet با قابلیت تخصیص پهنای باند به هر پورت و اعمال محدودیتها امنیتی مختلف برای اپراتورها و یا کاربران مصرف کننده عمده

د) کنترل و ارائه سرویسهای Passive خُرد به شکل ساده FWDM (1310/1550 Fused WDM) ، WDM-TM (WDM Terminal Multiplexer) و یا OADM (Optical Add Drop Multiplexer) با قابلیت توزیع دلخواه طول موجها و یا باند ها در شبکه

ه) ارائه روشهای Active Protection به شکلهای RSTP (Rapid Spanning-Tree Protocol) و MSSP

و) ارائه روشهای جدید Passive Protection هم به شکل Ring (Channel Protection) و هم به شکل Chain (Line Protection)

ز) ارائه سرویسهای نگهداری نظیر؛ In Loop ، Out Loop ،PRBSC  ، CRC Check ، Packet Loss Check ، VLAN Check و Fibe In/Out Loop Check به منظور تست فیبر و اتصالات نوری با عبور سیگنالهای OTDR و یا قلم نوری (Visual Fault Locator – VFL) از درون سیستم

آنالیز کاربرهای مختلف

شبکه های قدیمی مبتنی بر؛ SDH ، ظرفیت های لازم را جهت ارائه پهنای باند لازم برای شبکه های جدید؛ موبایل (اپراتورهای مختلف)، شرکتهای خصوصی ارائه کننده پهنای باند با دسترسی ثابت (FCP های مختلف) و نیز دیگر متقاضیان خصوصی و عمومی ندارند. راه حلهای مختلفی که در آنها ملاحظاتِ پیش رو مد نظرند، توسط توسعه دهندگان، تامین کنندگان و تولید کنندگان تجهیزات مخابراتی/ رایانشی پیشنهاد می شوند که عبارتند از:

1) هزینه سرمایه گذاری CAPEX پایین تر ، 2) هزینه نگهداری OPEX پایین تر، 3) سرعت اجرای بالاتر و حداکثر دسترسی به سخت افزار، نرم افزار و نیروی انسانی مورد نیاز، 4) ساده بودن فهم تکنولوژی مورد استفاده جهت کاربران هرچه عادی تر، 5) قابلیت توسعه و پایداری عمر تکنولوژی بالا، 6) مصرف توان الکتریکی کمتر، 7) محدوده عملکرد وسیع تر؛ دمایی/رطوبتی/ارتفاع از سطح دریا/لرزشی/آلودگی/تشعشعی، 8) حداکثر تطابق و بهره گیری از سخت افزار ها و نرم افزارهای قبلی و موجود در شبکه، 9) عدم تحمیل Setup های پیچیده به کاربر در عین امنیت بالا تر (پدافند غیر عامل) 10) عدم ایجاد تاخیر در حمل بسته ها (Latency) و یا ایجاد لرزش و محدودیت در حمل بسته های کوچک و حفظ صحت سیگنال/داده/بسته (Signal/Data/Packet Integrity) بواسطه استخراج و تولید ابر شبکه های منطق ستاره (Logical Star) از شبکه های فیزیکی با مدل خطی و یا حلقوی (Ring or Chain)

11) سهولت هر چه بیشتر در اصطلاحاً سیم بندی شبکه (Network Wiring) و ایجاد پایداری در آن با وجود معماری های هرچه قوی تر

12) بالا بردن بهره سراسری شبکه های انتقال و هرچه واقعی تر کردن ماتریس ترافیکی اصلی بدون ایجاد ماتریسهای واسطه پنهان

13) گرایش هر چه بیشتر الف) سوئیچینگ شبکه؛ از نوری به الکتریکال و ب) تجمیع؛ از الکتریکال به نوری جهت ایجاد حداکثر انعطاف پذیری  (Flexibility) شبکه و وسیع تر کردن مقیاس پذیری (Scalability) و قابلیت اعتماد (Reliability) به آن. شکل لایه های مختلف در دسترس را برای توسعه شبکه در ابرهای مختلف نشان می دهد.

ذیلا تمامی راه حلهای ارائه شده کنونی برای پاسخ به نیازهای فوق را به ترتیب هزینه سرمایه گذاری CAPEX در آنها مورد بررسی قرار می دهیم.

استفاده از ماژولهای تک هسته ای (Single Core BiDi SFP)

نور موضوعی دو طرفه است، بنابر این می توان هر دو مسیر Tx و Rx را در یک Core روی یک زوج طول موج قرار داد. با تعبیه یک مالتی پلکسر ارزان طیفی در درون ماژولهای Trancsciver SFP ، می توان ظرفیت شبکه موجود فیبر نوری را به دو برابر توسعه داد. این کار را می توان البته با SFP های معمولی Dual Core با دو طول موج متفاوت در دو سمت نیز انجام داد به شرطی که مالتی پلکسر مربوطه را در بیرون از ماژول مورد نظر تعبیه نماییم. در تعداد بالای طول موجهای دوگان، می توان چند مسیر دو طرفه را همزمان بر روی یک کر فیبر نوری بر قرار نمود.

در رویکرد تک Core نمودن شبکه فیبر، به موضوعات پیش رو باید توجه نمود؛ 1) امکان Loop زدن و یا اندازه گیری دقیق سطوح نوری برای رفع خرابی و یا نصب آسان آنها وجود ندارد مگر اینکه ابزار Passive مربوطه را در اختیار راه انداز و یا نگهدار شبکه قرار دهیم، 2) در شروع کار برای سرویس جاری از قبل نیز باید ماژول SFP تک Core تهیه نمود و توسعه به شرطی انجام می شود که سرویس قبلی نیز تک Core شود 3) سرویس قبلی و یا جدید الزاما باید پذیرای ماژلهای SFP باشند، در غیر اینصورت اگر ماژولهای XFP و یا XENPAK بر روی آنها باشند، کمتر به شکل تک Core می توان آنها را یافت و هزینه تهیه آنها بالا و فرصت تهیه آنها کمتر می شود.

اگر هم تجهیزات سرویس قبلی و یا جدید اصلاً پذیرای ماژول Pluggable نباشند، باید از Media Convertor برای این موضوع استفاده نمود و بنابراین یونیت های Active نوع OEO نیز درگیر با موضوعات؛ هزینه، نصب و نگهداری خواهند شد. 4) اگر قرار باشد رویکرد از ابتدا به شکل مالتی پلکسینگ طیفی CWDM و یا DWDM باشد و قصد توسعه چند مسیر طیفی را داشته باشیم، علیرغم موجود بودن مالتی پلکسر طیفی تک Core نوع CWDM و یا DWDM در سمت Line در بازار، رویکرد استفاده از Dual Core آنها منطقی تر و عملی تر است زیرا ظرفیت کلی در هر دو نوع ساختار یکی است.

مثلاً مالتی پلکسر های Dual Core نوع CWDM را می توان با 18 طول موج استاندارد پیدا نمود در حالیکه نوع تک Core آنها دارای 9 طول موج است و استفاده از دوتا از آنها بر روی دو Core ، همان ظرفیت 18 کانال را ایجاد می نماید و تنها نصب و نگهداری شبکه سخت تر و هزینه های CAPEX و OPEX مربوطه زیاد تر می شود. 5) میزان در دسترس بودن سرویسها در شبکه (Avalabelity) که نسبت Up Time به Down Time در یک سال است، به کمتر از اصطلاحاً سه نه (99.9) می رسد زیرا زمان Down time مورد نظر برای برگردان ها و رفع خرابی ها طولانی تر می شود. 6) پایه گذاری شبکه خراب می شود و استفاده مجدد از ظرفیت طیفی فیبر، تقریبا غیر ممکن می شود و توسعه تنها همان دو برابر ظرفیتی است که موقع تک Core نمودن بوجود می آید.

در واقع برای توسعه مثلاً CWDM و یا DWDM شبکه و یا استفاده از تکنولوژی های نوین Coherent، باید کل ماژولهای SFP تک Core قبلی را کنار گذاشت و برای همان سرویس قبلی بر روی آنها نیز دوباره SFP نوع Dual Core WDM خرید مگر اینکه توسعه تک Core از بیرون ماژولهای SFP صورت پذیرد و از مالتی پلکسر های WDM تک Core استفاده شود، 7) در شبکه های DWDM و یا CWDM ، امکان استفاده از ماژولهای Terminal Multiplexer/Demux نوع تک Core وجود دارد لیکن؛ الف) ماژولهای OADM تک Core وجود ندارند و ساخت آنها کاملاً غیر اقتصادی و با افت بسیار بالا است و ، ب) ماژولهای SFP نوع DWDM تک Core و یا Bidirectional (Bidi) DWDM اصلاً وجود ندارند زیرا باید دوگان Dual/Mirror طول موج مورد نظر را در طرف مقابل تهیه نمود و این یعنی پیچیده تر و غیر اقتصادی تر شدن تولید آنها که پیچیده تر شدن LOM هر نود به طور جداگانه و دست آخر پیچیده شدن LOM کل شبکه را نیز در پی خواهند داشت.

در اینصورت، تهیه Spare نیز به همین ترتیب پیچیده شده و استفاده از ماژولهای Tunable هم موجب گران تر شدن شبکه و ایجاد Setup های تحمیلی به کاربر شبکه می شود و علاوه بر آن، پتانسیل تهدیدهای نرم افزاری شبکه را نیز بالا می برد، ج) استفاده از تقویت کننده ها نیز باید دو طرفه و برای مسیرهای رفت و برگشت جدا باشد و این تصور که به ازای تک Core شده مسیر نیاز به نصف تعداد تقویت کننده ها است، ممکن است اشتباهاً بوجود آید. به عبارت دیگر، تک Core شدن شبکه، مشکل افت تواماً رفت و برگشت را حل نمی کند. البته تقویت کننده هایی نیز به شکل دو عدد جدا ازهم در یک Package وجود دارند لیکن نحوه استفاده از آنها دقیقاً شبیه نوع جدا از هم و بر روی فیبر های Dual Core است و در تهیه LOM ها نیز باید به عنوان دو قطعه جدا از هم در نظر گرفته شوند.

اساساً علت استفاده از تجهیزات تک Core چه از نوع SFP و چه از نوع WDM Mux/DeMux بر دو موضوع است؛  الف) برای استفاده از فیبرهای نیمه تخریب شده و به شکل یک Core کاملاً سالم و Core دیگر کاملاً خراب به شکلی که مطمئن هستیم زمان و هزینه تعمیر Core دوم و یا ریسک استفاده از آن، از بکارگیری تجهیزات تک Core بالاتر باشد و ب) در شرایطی که از نظر اقتصادی و محدودیت توسعه پذیری توجیه پذیر باشند و قطعاً بدانیم فیبر مورد نظر در آینده ارزش دیگری نخواهد داشت چه برای توسعه و چه برای تامین مسیر های Protection مورد نیاز در آینده.

استفاده از کوپلر های FWDM تفکیک/تلفیق باند 1310/1550

با توجه به موجود بودن از قبل دو طول موج 1310nm و 1550nm در شبکه و فراوانی نسبتاً برابر این دو طول موج در تجهیزات قبلی و جدید، می توان با استفاده از مالتی پلکسر های طیفی FWDM ویژه این دو باند با افت و ایزولاسیون قابل قبول، ظرفیت طیفی شبکه را بر روی هر Core به دو برابر ارتقاء داد. این ارزان ترین روش WDM است که می توان با آن در کنار سرویسهای قدیمی، سرویسهای جدید DATA را Run نمود.

با این کار، دو باند مورد نظر از فیبر استحاله شده و کل مسیر های ارتباطی طیفی شبکه را می توان به دو برابر رساند. برگردان و نگهداری شبکه های قبلی بر روی این نوع WDM عمدتاً راحت و سریع بوده و اگر در انتخاب طیف مورد نظر دقت لازم شود، اغلب سرویسهای قبلی و یا جدید، نیازی به مبدل های طول موج (Optical To Electrical and Electrical To Optical Convertors – OEO) ندارند. با وجود تجهیزات سمت سرویس (SDH و یا Switch) پذیرای SFP، می توان SFP های خام (از نظر سازگاری با برند مربوطه) را با یکی از طول موجهای 1310nm و یا 1550nm به شکل مستقیم برنامه ریزی نمود (Using Programmable Code Compatibelity SFPs) و بر روی تجهیزات مورد نظر استفاده نمود.

در این حالت، باید ابتدا اطلاعات درون SFP مرجعی را که با برند مورد نظر کار می نماید توسط ابزار SFP Reader/Programmer قرائت نمود و این اطلاعات را با استفاده از همین ابزار بر روی SFP خام با طول موج جدید ریخت.

در روش فوق، توسعه طیفی کوچکی شکل گرفته و ابر شبکه طیفی کوچکی ایجاد می شود (حوزه مکان) که دارای محدودیت های خاص خود است. نتیجه این موضوع این است که باید برای تجمیع ترافیکهای های خُرد، دوباره استفاده از تجهیزات اکتیو را در دستور کار قرار داد و تجمیع را دوباره در حوزه زمان انجام داد.  تجمیع ترافیکهای TDM Based و یا Packet Based خرد تر را می توان به روشهای جدید OTN/PTN/POTN و یا همان روشهای قدیمی SDH انجام داد.

از طرف دیگر، در شبکه های IP Backboon، استفاده از Router ها و سوئیچهای شبکه معمول است و ترافیکهای نوع TDM را یا باید از نظر محتوا تغییر داد (مثل تغییر POTS به VOIP) و یا اینکه همان سیگنالها را با Carrier نوع IP/MPLS به شکل Psoudo Wire حمل نمود و دوباره در سمت مقابل بازسازی نمود و تحویل داد. اساساً چون حوزه طیفی کاملا Transparent است و ایزولاسیون صد در صدی برای پروتکلهای مختلف قائل است، می توان حوزه TDM Based و یا Packet Based  کاملاً بر روی این بستر جدا نمود و در زیر ابرهای شبکه طیفی خاص خود حمل نمود. به عبارت ساده تر، می توان مثلاً باند 1310nm را برای ترافیکهای TDM در نظر گرفت (SDH یا PDH) و ترافیکهای Packet Based را روی باند 1550nm جاری نمود.

در استفاده از  تجهیزات اکتیو، چه TDM به عنوان Carrier باشد (قدیم) و چه Packet به عنوان Carrier (جدید)، تراشه های مخصوص حمل سرویسهای مورد نظر، ضریب قابلیت اعتماد به شبکه ها را پایین خواهند آورد و تمامی فاکتورهایی منفی حضور یک تجهیز اکتیو را ظاهر خواهند ساخت و حتی اگر از نوع جدید و در خانواده OTN باشند، چون قطعاً ایده ال عمل نخواهند نمود، مشکلات خود را به همراه خواهند داشت. از آن مهمتر، مشکل در توسعه آتی شبکه به نرخ های بالاتر و یا پروتکل های جدید تر در آینده است.

تولید کنندگان تجهیزات اکتیو، روش ماژولار را برای توسعه تجهیزات خود در نظر گرفته اند و با ارائه یک شاسی ثابت، یونیت های قابل توسعه را بعد از پایان عمر استفاده از یک یونیت قدیمی تر، بر روی همان شاسی ارائه می دهند. صرف نظر از وابسته شدن توسعه شبکه به آن برند در معماری های اختصاصی ویژه آن برند، به هر حال Back Plane شاسی های مورد نظر، محدودیت های فیزیکی خود را جهت تجمیع و سوئیچ نرخ بیت ها و پروتکل های بعدی دارد. این شاسی ها در حمل ترافیکهای مدیریتی و Control Plane نیز محدود خواهند بود.

اخیراً معماری های متن بازی نظیر ATCA بوجود آمده اند که هدفشان ارائه برنامه بلند مدت (بالای ده سال) جهت توسعه سخت افزاری توام شبکه های مخابراتی و رایانشی است. همچنین، این معماری ها با خاصیت Vendor Eco System، از وابستگی جاری و آتی به یک برند خاص جلوگیری خواهند نمود و تعدیل شگرفی در هزینه های CAPEX و OPEX ایجاد نموده و پدافند غیر عامل را به شکل تاکتیکی (نه تکنیکی) در حملات سایبری تامین خواهند نمود.

استفاده از کوپلر FWDM طول موجهای 1310nm و 1550nm، ملاحظات پیش رو را دارد؛ 1) در صورت برگردان تجهیزات قدیمی بر روی این نوع WDM بدون استفاده از مبدلهای طول موج OEO، باید لیزر 1310nm و یا 1550nm قدیمی، دارای پایداری در سطح توان خروجی لازم در دماهای مختلف باشد و مقدار دقیق طول موج آن نیز ترجیحاً از بازه طول موجی 10nm تجاوز ننماید. همچنین لینک قبلی باید حداقل 7dB حاشیه اطمینان داشته باشد تا به ازای نصب کوپلر FWDM مورد نظر در هر سر لینک قبلی که باعث ایجاد افتی در حدود 1dB است،حداقل 5dB حاشیه باقی بماند. در غیر اینصورت باید از OEO جهت تبدیل طول موج مورد نظر به یک طول موج؛ باریک، پایدار، دقیق، با حساسیت بالا و با برد و حاشیه مناسب استفاده نمود، 2) به دلیل اینکه از توپولوژی های فیزیکی موجود، توپولوژی منطقی جدیدِ قابل توجهی استحاله نمی شود و تنها همان توپولوژی فیزیکی قبلی دو لایه شده و یک توپولوژی منطقی دقیقا مشابه خود استحاله می نماید، به ستاره ای شدن شبکه کمک نمی نماید و صرفاً باید از تجهیزات اکتیو برای توزیع ترافیکهای خُرد تر در حوزه زمان استفاده نمود.

در اینصورت، مسائل مختلفی که در ذات شبکه های رینگ است ظاهر خواهد شد؛ الف) دست به دست شدن Packet ها در هر گره از شبکه باعث ایجاد تاخیر در ارسال و دریافت آنها می شود، ب) اگر یکی از گره ها هنگ نماید و یا برق آن قطع شود، باقی گره ها یا کاملاً قطع شده و یا از نیمی از ظرفیت انتقال را برای کار خود در اختیار دارند، ج) برای استحاله حتی یک پورت کم ظرفیت از Up Link هایی با ظرفیت بالا (مثلاً 10Gbps)، باید از سوئیچهای گرانقیمت استفاده نمود. این سوئیچها اغلب با تعداد پورت های کم نیستند (مثلاً حد اقل 24 پورت دارند) و برای استخراج مثلاً یک پورت FE با نرخ 100Mbps، باید یک سوئیچ تمام عیار پرظرفیت استفاده نمود.

در واقع به لحاظ بازاری فرقی نمی نماید که یک سوئیچ مثلاً با نرخ بالا دستی 10Gbps را در گره اول که تجمیع تمام ترافیکها در آن انجام می شود استفاده نماییم و یا آن را در یک گره کم ارزش با تعداد پورت مورد نیاز محدود، باز هم اگر می خواهیم 10Gbps را در هر جا برسانیم و مقداری از آن را استفاده نماییم باید همان سوئیچ گره اصلی را استفاده نماییم.

طرح استفاده از استفاده از کوپلر FWDM طول موجهای 1310nm و 1550nm با اصطلاح غلط IPoWDM یا IPoDWDM در برخی نقاط توسط برخی افراد مطرح شد که صحت ندارد. این واژه ها برای تکنولوژی های بسیار پیشرفته شرکت CISCO هستند و تفاوت ماهوی با طرح ساده FWDM دارند.

استفاده از WDM-OADM/IP

با استفاده از OADM های WDM ، می توان ظرفیت فیبر را بطور کامل استفاده نمود و تمامی نیازهای شبکه را برای حداقل 15 سال تامین نمود. کار نصب آن آسان لیکن آموزش و راه اندازی اولیه آن مقداری زمان خواهد برد زیرا این تکنولوژی در مرحله ابتدایی ورود به ایران است. با استفاده از آن انواع تنوع توپولوژی حمایت می شود و پهنای باندها به هر میزان مورد نیاز تامین خواهند شد. تلفیق این تکنولوژی به IP و استفاده از سوئیچهای 1G در کافوها و 10G در مراکز اصلی، پهنای باند مستقیم ایجاد نموده و نیازی به ملاحظات حمل مستقیم 10G روی فیبر و حل مسائل DCM و نیز الزام داشتن مارژین -18dBm برای هر نود نیست.

این کار باعث عدم نیاز به SFP های 10G در هر کافو می شود و در هر کافو تنها نیاز به استفاده از SFP خای 1G با حساسیت عالی -33dBm است که مسلماً با ایجاد مخدوده وسیع بودجه توان، راه اندازی و نگهداری این تجهیزات را راحت می نماید. بعدا با تعویض ماژوها با CFP های نوع 100G می توان پهنای باند کل لینک و یا یک یا چند کافو را بدون دردسر به 100G تغییر داد (بعد از 10 تا 15 سال) ولی با استفاده از تجهیزات Carrier Ethernet و یا حتی POTN، همچنان مشکل توسعه و نگهداری وجود خواهد داشت. در توسعه به شکل WDM-OADM/IP، نرم افزار مدیریت شبکه همان نرم افزار عمومی سوئیچهای شبکه است و آموزش خاصی جهت راه اندازی و نگهداری سیستم مورد نیاز نیست.

با استفاده از مبدلهای E1 Over IP ارزان قیمت، می توان نیاز تامین 8xE1 در هر کافو را برآورده نمود. این کار منطقی و مقرون به صرفه است زیرا که عمر تکنولوژی سوئیچهای درون کافوها قطعا به سر آمده و وجود آنها تنها جهت جایگزینی تدریجی تجهیزات GPON است که پروژه آن در ایران کلید خورده است و پیش بینی می شود تا 5 سال آینده کل سرویسهای ارائه بوق مبتنی بر GPON گردد. سیستم WDM به راحتی امکان Remote کردن GPON-OLT را در درون کافوهای قدیمی ONU دارد و می توان در درون هر کدام از آنها بجای ارائه سرویسهای دیتا و صوت از طریق سوئیچ و DSLAM ، پورتهای Remote شدۀ GPON-OLT را در اختیار داشت و به ازای هرطول موج، 128 عدد مشترک PON را هم به شکل ONT و هم به شکل سازمانی و گروهی MDU داشت.

لذا طرح WDM-OADM/IP پیشنهاد شده توسط شرکت پارس هما پرتو، ارائه پورتهای GPON را بر روی کافوهای قدیمی میسر می سازد بدون اینکه نیازی به تامین Mini GPON OLT در درون کافو ها باشد. در این طرح، یکبار طول موجها در مسیر Main و بار دیگر در مسیر Protection جاری می سازد و بنابراین قابلیت اعتماد به شبکه را بر روی «ابر شبکه طول موج» ایجاد می نماید. با ترکیب این ابر شبکه با قابلیت RSTP سوئیچهای شبکه، خاصیت 1+1 و یا 1:1 را می توان ایجاد نمود. شکل زیر دیاگرام مفروض استفاده از این تکنولوژی را نشان می دهد:

ملاحظات نصب تجهیز PHP-LCA-WDM-xx

برای نصب تجهیزی که در آن مخلوطی از سیستم انتقال Passive و Active متنوع قرار دارد، باید ابتدا آگاهی های لازم را به شکل تئوری در رابطه با موضوعات پایه در اختیار داشت. لذا لازم است تا ابتدا فرد با اصول تئوری مقدماتی  WDM ، SDH ، PDH و Ethernet (با لایه های مختلف آشنا باشد) و با در نظر گرفتن مفاهیم مورد نظر، به مطالب عملی مورد نیاز بپردازد. در واقع «زبان فنی» بکار رفته در حیطه کار عملی، در بخش تئوری معین می شود و واژه هایی که بعداً فرد نصاب و نگهدار سیستم برای تفهیم موارد مورد نیاز با همکاران خود از آن استفاده می نماید، نقش بسیار مهمی در ایجاد مدیریت یک کار گروهی بازی خواهد نمود.

کار اجرا و نگهداری شبکه های مبتنی بر تجهیز PHP-LCA-WDM-xx، یک کار گروهی است و برای اینکه با جابجایی نفرات نگهدار و یا نصاب سیستم، همچنان سرویسهای مورد نظر قابل پیگیری و ارائه باشند، زبان فنی مورد نظر باید در این مستند ایجاد شود و به عنوان یک عنصر پایه در عمل نقش ایفا نماید. اینکار همچنین پیوستگی لازم را در ادامه روند کار حتی با نفرات جدید در گروه ایجاد می نماید.

سیاست اقتصادی/ اجرایی شرکت پارس هما پرتو، استفاده از نیروهای محلی برای انجام امور مورد نیاز مشتریان است لذا تلاش شده است که زبان فهم و شکل فیزیکی خودِ سیستم، از سادگی و «زود فهمی» لازم در این مسیر برخوردار باشد. در واقع سعی بر این شده است که با حداقلِ موضوعات؛ هزینه های؛ سربار، زمان و فرسایش تجهیزات و فعالیتها، نیروهایی آماده شوند که بتوانند تمامی نیازهای مشتریان را در؛ کوتاه ترین زمان، بهترین وجه، کمترین هزینه و مدیریت پذیر ترین حالت ممکن تامین نمایند. از آنجایی که شرکت پارس هما پرتو بدنبال انحصار خدمات برای خود نیست و کمترین وابستگی مشتری به بدنه تخصصی و یا نمایندگان خود را برای مشتری می طلبد، موضوعات فوق در بلند مدت نیز قطعاً به نفع هم این شرکت و هم مشتری خواهد بود.

شروع این نوع آموزش در ابتدای کار مستلزم صرف انرژی لازم هم از سمت مشتری و هم از سمت شرکت  است لاکن فرآورده ای تحت عنوان  «نیروی انسانی متخصص» بوجود می آید که خود به تنهایی به عنوان سرمایه ای پنهان برای دو هر طرف است و ارزش آن قطعاً کمتر از ارزش محصولات و سرویسها نیست. اگر چه که در عمر شش ساله محصولات شرکت پارس هما پرتو، ثابت شده است که محصولات تولید شده توسط این شرکت، از پایداری نسبی لازم برخوردار هستند، لیکن در جهت؛ ارتقاء، فراگیر شدن این محصولات و ارائه خدمات نصب و نگهداری هر چه بهتر، لازم است که نیروهای انسانی متخصص مورد نظر به شکل محلی ایجاد شوند که بتوانند ضعف های قبلی این شرکت را در ارائه خدمات از میان بردارند.

عمده این ضعفها عبارت بودند از؛ الف) تمیز نبودن نصب سیستم، ب) سخت بودن تغییر و نصب و راه اندازی نرم افزار مدیریت شبکه سیستم، ب) یک دست نبودن روش لیبل گذاری بر روی پچکوردهای سیستم و حتی خود سیستم و یونیت های آن، ج) مستند نبودن مدارک نصب سیستم و سخت بودن انتقال مفاهیم سیستم جاری به گروه جدید نگهدار سیستم، د) ارتقاء نرم افزار Firmware یونیت ها با الزام وجود Down Time ، ه) پایین بودن کیفیت سخت افزار مکانیک سیستمهای اولیه ارائه شده و پرو سرو صدا بودن فن های سیستم.

موضوع فوق به ویژه در مورد شبکه های Access و Edge از اهمیت بیشتری برخوردار است. به هر حال این شبکه ها دارای تعداد بالای گره (Node) هستند و همچنین آنها بیشتر در معرض عوامل محیطی قرار دارند و احتمال نیاز به رفع خرابی و توسعه در آنها بسیار بیشتر از سیستمهای پر ظرفیت انتقال است. به واسطه وجود تشابهات بسیار مفهومی و فیزیکی بین سیستمهای انتقال پرظرفیت Transmission ، Access و Edge ، این نوع پرورش نیروی انسانی و ساده سازی سیستم، می تواند فرصت استفاده بهتر از سیستمهای Transmission را نیز در نگهداری و توسعه آنها فراهم آورد.

مفاهیم موجود در حوزه مکان (طول موج) – ساختار ترمینال مالتی پلکسر نوری

با استفاده از خواص کوانتومیک و موجی نور، می توان چند ترافیک مختلف را با استفاده از طول موجهای مختلف همزمان در یک فیبر نوری انتقال داد. به این کار تجمیع طیفی (Spectral Multiplexing/Aggregation) می گویند. یک تجمیع کننده طول موجهای مختلف نور، می تواند به شکل سمبلیک، یک منشور باشد. منشورها می توانند نورهایی با طول موجهای مختلف را در کنار هم تجمیع نمایند (با استفاده از خاصیت ضریب شکستهای متنوع خود) و آنها را همزمان در یک نور متمرکز ترکیبی و شبه سفید بر روی یک رسانه نوری نظیر فیبر نوری ارسال نمایند.

این ادوات، عکس این عمل را هم انجام می دهند و اگر نور تجمیع شده را به مرکز خاصی از این منشور بتابانیم، در قسمت دیگر آن نور گسسته شده ای بوجود می آید که در آن می توان طول موجهای از هم جدا شده را در قسمتهای مشخصی از آن منشور مشاهده نمود. این تشبیه را می توان در شکل زیر ملاحظه نمود.

در عمل ساخت فیلتر های مالتی پلکسر های طیفی بسیار پیچیده است و تکنولوژی های مختلفی برای ساخت آنها بکار می رود. همچنین ساخت لیزرهای دقیقی که منطبق با فیلترهای مربوطه عمل نمایند، هزینۀ زیادی دارد. از نظر تجاری، دو نوع مالتی پلکسر؛ الف) کم چگال  CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexer)و ب) پرچگال DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex) ساخته شده اند. مالتی پلکسر CWDM که اصطلاحاً آن را CMUX نیز می گویند، حداکثر دارای 18 کانال استاندارد بین طول موجهای 1271nm تا 1611nm است و فاصله هر کدام از این 18 کانال از کانال مجاور خود 20nm است.

در سیستم CWDM ، دو باند؛ بالا (1471nm~1611nm) و پایین (1271nm~1450nm) وجود دارد که افت فیبر و منشورها در باند بالا کمتر از باند پایین است. لذا فیلترها و لیزرهای باند بالا، فراوان تر و ارزان تر از باند پایین است. به عنوان مثال؛

مالتی پلکسر DWDM که آن را DMUX نیز می گویند (نه DeMux) دارای است و اگر فاصله کانالهای آن 100Ghz در نظر بگیریم، حداکثر 44 کانال در باند C برای آن وجود دارد. در اینصورت کانالهای آن را با حرف C به معنی Center نشان می دهند. ما بین کانالهای C ، کانالهای H به معنی High قرار دارند و اصطلاحاً در مابین آنها میانگذاری (Interleave) شده اند.

در نتیجه، جمعاً 96 کانال استاندارد را می توان برای یک سیستم DWDM با فاصله کانالی 50GHz به شکل استاندارد تصور نمود. اغلب فیلترهای DWDM تجاری به شکل AWG (Arrayed Wave Guide)  ساخته می شوند و دارای دو نوع Thermally و Athermal هستند که اولی دارای یک گرم کنندۀ الکتریکی کنترل شوند و دومی با دمای عادی محیط کار می نماید.

شکل زیر یک نمای داخلی یک یونیت ماکس WDM پرظرفیت 96 کاناله  را نشان می دهد.

شکل زیر نمای بیرونی کانکتورهای آن را نشان می دهد

به ماژولهای مالتی پلکسر نوری اصطلاحاً Terminal Multiplexer و یا اختصاراً TM می گویند تا وجه تمایز آنها با نوع  Optical Add/Drop Multiplexer و یا OADM مشخص باشد. در فصل زیر به ساختار تئوری ماژولهای OADM می پردازیم.

در کار عملی با TM ها، ممکن است برخی طول موجها با Tx و Rx اشتباه وصل (اصطلاحاً Patch شده) باشند. در اینحالت به احتمال قوی لینک مورد نظر کارنیز خواهد نمود چون نور موضوعی دو طرفه است و برخی طول موجها می توان خلاف جهت طول موجهای دیگر حرکت نمایند و ترافیک مورد نظر هم بر قرار شود لیکن این کار نظم سیستم را بهم زده و نگهداری سیستم را مشکل ساز می نماید.

اگر در ورودیRx هر کدام از کانالها و یا لینک اصلی مقداری توان داشته داشته باشیم، نشان از این دارد که در اتصال Tx/Rx و یا اصطلاحاً Send و Receive برخی کانالها اشتباه داریم. بیان بکار رفته سنتی در ایران این است که می گویند لینک مورد نظر و یا لاین اصلی Send و Receive است. حتی برای بیان اصلاح مورد نظر نیز با همان عبارت صحبت می نمایند و می گویند که لینک و یا کانال معیوب مورد نظر از این لحاظ،  باید Send و Receive شود تا اصلاح مورد نظر انجام پذیرد.  برای یافتن برخی از ایرادات نظیر ایراد پچکوردها و یا آداپتورهای سیستم و یا مسیر نیز از همین عمل و اصطلاح استفاده می نمایند.

به عبارت دیگر زمانیکه مثلاً مسیر Rx سالم باشد ولی Tx خراب باشد، با Send و Receive نمودن فیبر اصلی و یا کانال مورد نظر در هر دو کله، می توان از خرابی و یا صحت مسیرهای پچکوردی مورد نظر اطمینان حاصل نمود. نکته اینکه خرابی ممکن است قطعی کامل باشد و یا کم بودن سطح سیگنال دریافتی و یا BER خارج از حد انتظار. بعد از عمل Send و Receive ، باید مسیر را به حالت اول برگرداند. هر عمل «به حالت اول برگرداندنی» را در ایران با واژه «یک سر کردن» بیان می دارند.

در واقع «یک سر کردن» سیستم و یا لینک، در بیشتر مواقع یعنی آن را به حالت نرمالی که در نهایت قرار است کار کند برگردانیم. این واژه برای حالتهای موقت و میانی تست نیز بکار می رود و در برخی موارد «یک سر کردن» یعنی یک قدم در تست به عقب برگشتن و آن حالتی را که طرف مقابل به عنوان مرجع قبلی از ما تقاضا دارد در سیستم و یا لینک انجام دهیم.

ساختار مالتی پلکسر OADM نوری

همانند سیستمهای مالتی پلکسر حوزه زمان نظیر SDH ، در حوزۀ مخابرات نوری نیز می توان ماژول Optical Add/Drop Multiplexer  در اختیار داشت. در گره ای که قرار است در آن OADM وجود داشته باشد، باید عمل Mux و DeMux پشت سر هم، هم برای مسیر Tx و هم برای مسیر Rx وجود داشته باشد. شکل زیر، دیاگرام تئوری این طرح را با نماد سمبلیک منشورها نشان می دهد که در آن طول موج n ، در میانه راه از هر دو طرفِ East و West ، هم برای Tx و هم برای Rx پیاده و سوار می شود:

در این شکل، به طول موجهایی که از گرۀ میانی قرار است عبور نمایند و به دست طرف مقابل برسند، اصطلاحاً طول موجهای Pass Through شده و یا عبوری می گویند. اصطلاح «یک سر شدن طول موج» را نیز همکاران ایرانی برای این موضوع انتخاب نمودند و مبنای آن، بازگشت لینک به همان حالت اولیه ارتباطِ East به West است و با تصوّرِ نبودن گره میانی همراه است. بطور اختصار، طول موجهایی که Add/Drop می شوند را فقط با واژه Drop خطاب می نمایند و هر جا که این اصطلاح بکار رود، در کنار خود مفهوم Add را نیز به همراه خواهد داشت. این خلاصه سازی توسط متخصصن ایرانی پذیرفته شد و بطور مشابه، متخصصین خارجی آن را Add و یا Drop/Insert انجام می دهند.

در کاربردهای عملی، مشاهده شده است که OADM را به با چرخش اشتباه 90 درجه بکار برده اند و این باعث می شود که علاوه بر اینکه گره میانی درست عمل ننماید، ارتباط با گره های مقابل هم نیز قطع شود و اصطلاحاً سیگنالهای هر دو طرفِ گره میانی در این گره اتصال کوتاه شوند.

دقت در اتصال Send و Receive در OADM ها

ماننده TM ها، همواره در کار با OADM ها نیز باید این موضوع را در نظر داشت که نور موضوعی دو طرفه است و برخی طول موجها را می توان خلاف جهت طول موجهای دیگر حرکت داد. بنابر این موضوع، برخی طول موجها اگر با Tx و Rx اشتباه وصل (اصطلاحاً Patch شده) شوند، به احتمال قوی لینک و یا کانال مورد نظر کار نیز خواهد نمود لیکن همین موضوع باعث خواهد شد نگهداری سیستم مورد نظر به شدت سخت شده و اشتباهات زیادی در رفع عیب های بعدی بوجود آید.

به عنوان یک قاعده؛ الف) در فیبری که قرار است به خروجی Mux وصل شود، ب) در پچکوردی که قرار است خروجی های DeMux به آن وصل شود، ج) در فیبری که قرار است Out و یا Express یک OADM به آن وصل شود، و د) پچکوردی که قرار است خروجی های Drop یک OADM به آن وصل شود، نباید هیچ سطحی از توان نوری داشته باشیم در غیر اینصورت حتماً یک جایی مسیر به شکل اصطلاحاً Send و Receive بسته شده است.

همواره باید طرح های مورد نظر برای نصب یک طرح شماتیک داشته باشند تا از اشتباهات مختلف در نصب تجهیزات، ماژولها و پچکوردها ممانعت به عمل آید. در Chain ها، همواره باید در بازوی بالای شماتیک طرح، توان نوری از چپ به راست حرکت نماید و در Rx های دست راست، مسیر فیبر بالایی نباید هیچ سطح توانی را از زاویه دید راست لینک داشته باشد (به اصطلاح سنتی، Level از راست نداشته باشیم).

همچنین، همواره باید در بازوی پایین شماتیک طرح، توان نوری از راست به چپ حرکت نماید و در Rx های دست چپ، مسیر فیبر پایینی نباید هیچ سطح توانی داشته باشد. در Ring ها، همواره در شماتیک طرح باید در حلقه بیرونی توان نوری به شکل ساعتگرد (Clockwise) و در حلقه درونی، توان نوری به شکل پاد ساعتگرد  (Counter Clockwise) بچرخد. اگر در سمتی که نباید توان نوری داشته باشیم، مقداری توان نوری داشته باشیم، این یعنی اینکه یکی از کانالها Send و Receive و یا با یک اصطلاح معمول دیگر Tx/Rx بسته شده است.

توان موثر خروجی Mux و یا OADM

ابزار Power Meter در اندازه گیری توان نوری خروجی یک لینک WDM، مجموع مؤثر توان را که انتگرال (جمع تابعی) زیر سطح طیف نوری قابل مشاهده در دستگاه Spectrum Analyzer است را نشان می دهد. این توان، به ازای افزایش تعداد کانالها به شکل فزاینده ای افزایش پیدا می نماید. به عنوان یک معیار سرانگشتی، اگر هر کانال به تنهایی دارای خروجی +1.0dBm باشد و این مقدار با دستگاه Power Meter اندازه گیری شده باشد، و مثلاً هشت عدد از آنها را به یک Mux با افت حدود 2.5dBm وصل کنیم، آنگاه خروجی Mux مربوطه حدود +6dBm می شود حال آنکه اگر هر کانال را به تنهایی به همان Mux متصل می نمودیم، خروجی با مقدار -1.5dBm مشاهده خواهد شد.

لذا باید جهت محافظت از چشم، دستگاههای اندازه گیری، و نیز Rx یک SFP مستقل وصل شده به لینک اصلی جهت تست، به این موضوع اهمیت ویژه ای داد. همچنین در یک تحلیل عکس، زیاد بودن توان خروجی Mux به مفهوم زیاد بودن سطح توان هر کانال نیست. در برخی از موارد افراد چنین اظهار می دارند که مثلاً اگر خروجی یک Mux با مثلاً 10 عدد ورودی دارای مثلاً خروجی -7dBm است، پس عالی است زیرا آن را با خروجی سیستمهای SDH و یا Ethernet مقایسه می کنند. در حالیکه کاملاً اشتباه است و توان مورد نظر بسیار کم است زیرا سهم هر کانال در آن به شکل کمی ظاهر شده است و قطعاً افت زیادی یا بر سر بیشتر کانالها است و یا بر روی لاین اصلی آن Mux.

سیستمهای حوزه زمان تنها یک Dual Fiber Transceiver دارند که اغلب طیف خروجی پهنی دارد و آن را اصلاً نمی توان با خروجی یک سیستم WDM مقایسه نمود. برای اندازه گیری مستقیم خروجی Mux ، OADM و یا تقویت کننده ها ی نوری، لازم است که همواره یک تضعیف کننده نوری در راه ورودی دستگاهای اندازه گیری Power Meter ، Spectrum Analyzer و یا حتی در برخی موارد OTDR قرار دهیم. این کار را معمولاً با ایجاد اصطلاحاً «فاصله هوایی» نیز انجام می دهند. فاصله هوایی یعنی جا نزدن کامل یک کانکتور در درون یک SFP و یا آداپتور نوری.

همچنین در ODF ها با استفاده از نبستن کامل آداپتورهای نوری می توان فاصله هوایی ایجاد نمود. ایجاد فاصله هوایی روشی سریع برای ایجاد افت نوری است لیکن سه اشکال اساسی دارد؛ الف) مقدارِ افت قابل تنظیم نیست و معمولاً بین صفر تا بینهایت می توان افت را تصور نمود. معمولاً با اتصال شل کانکتورها، افتی با عیار حدود 5-10dBm ایجاد می شود، ب) خطر صفر شدن افت وجود دارد و ممکن است به دستگاهها و یا SFP مربوطه آسیب برساند. این آسیب الزاماً آسیب آنی نیست و می تواند در دراز مدت بوجود آید و رفته رفته حساسیت و کالیبراسیون گیرنده یک SFP و یا یک دستگاه اندازه گیری را از بین ببرد.

به هر حال ماژول SFP نیز یک دستگاه ابزار دقیق است و قرار است پارامترهای DDMI درون آن را (که از استاندارد MSA مأخذ شده اند) برای ما نشان بدهد و آن نیز دارای کالیبراسیون مربوط به خود است، ج) در نرخ بیتهای بالا (بالای 2.5Gbps )، فاصله هوایی به تخریب مؤلفه های سیگنالهای نوری می پردازد و نمی توان برای تراز نمودن سطوح مورد نیاز از آن استفاده نمود و حتماً باید از تضعیف کننده های استاندارد استفاده شود.

نامگذاری بر روی فیبر اصلی

معمولاً واژه «فیبر Tx » و یا «فیبرRx » با یک ذهنیت قبلی در مورد بزرگتر و کوچکتر بودن سایتهای (گره های) دو طرف لینک و یا بر اساس اهمیت یکی از لینکها بکار می رود. سایت بزرگتر و یا پر اهمیت تر، تعیین کننده نام «فیبر Tx » و یا «فیبرRx » از سمت خود است و گره کوچکتر و یا کم اهمیت تر باید به این نامگذاری تمکین نماید و برچسبهای روی فیبر های آن الزاماً با واژه برعکس خودش زده شود.

به عبارت دیگر، زمانیکه ما یک فیبر را مثلاً در طرف A که با اهمیت تر است بعنوان فیبر Tx می نامیم و بخواهیم آن را در طرف B با همان نام صدا بزنیم، خود بخود به فیبر Rx طرف B واژه غلط فیبر Tx را اطلاق نموده ایم. این نوع نامگذاری فیبر به هر حال در ایران شایع است و امیدواریم که آن را مانند نامگذاری فیبر توسط نصابهای خارجی، با نام فیبر A to B و یا B to A بکار ببریم نه فیبر Tx و یا فیبر Rx .

لیزرهای WDM در ماژولهای گیرنده و فرستند نوری

در خصوص لیزرهای WDM ، ساخت آنها هم به شکل Pluggable و هم به شکل Fix انجام می شود. نسخه های Pluggable نسب به مدل Fix پرطرفدارتر است زیرا با سوختن آنها، دیگر نیازی به تعویض کل یونیت مربوطه نیست و فقط لازم است که ماژول مورد نظر تعویض شود. نسخه های Fix ، معمولاً در شروع بازار یک لیزر فروخته می شوند و به مجرد اینکه تکنولوژی آنها پیشرفت کند و بتوان آنها را کوچک و در حد ماژولهای Pluggable ساخت، عمر تکنولوژی آنها به پایان رسیده و تولید آنها متوقف می شود. شکل زیر نمایی از چند ماژول Pluggable مختلف را نشان می دهد.

در خصوص تکنولوژی 100Gbps ، هم اکنون می توان بطور توام هم نسخه های Fix را در بازار مشاهده نمود و هم نسخه های Pluggable نسبتا بزرگ CFP و با توان مصرف حدود 70Watt ولی اخیراً ماژولهای CFP2 بوجود آمده اند که می توانند با مصرف توان کمتر از 25Watt ، کار دو نسخه قبلی را بهتر از آنها انجام دهد. نسخه های بعدی CFP4 و CFP8 هستند که هنوز به حدی پیشرفت ننموده اند که بتوان توابع مورد نظر را به شکل Coherent در درون آنها قرار داد.

در مصارف تا 28Gbps ، ماژولهای استانداردهای SFP ، XFP و XENPAK وجود دارند که ماژول SFP (Small Form Factor Pluggable Module) به دلیل کوچکتر بودن و مصرف توان کمتر، از همه پر طرفدار تر است. این ماژولها را باید یا مستقیماً بر روی خود تجهیزات سرویس قرار دارد (روش جدیدتر و بهتر) و یا اینکه آنها را بر روی یونیت های Transponder قرار داد. یونیت های Transponder دو نسخه از این ماژولها را که یکی اصطلاحاً رنگی (خانواده مختلف WDM) و دیگری اصطلاحاً سیاه و سفید، الکتریکال و یا تک Core است را در سمت Client خود می پذیرد.

انواع SFP نوع Client عبارتند از؛ الف) طول موجهای پهن 850nm ، 1310nm ،  1550nm ب) ماژولهای تک Core نوع CWDM و یا ماژولهای تک Core سمت PON-OLT و یا سمت PON-ONT/MDU ج) ماژولهای الکتریکال با کانکتور SMA جهت حمل E1 و یا STM1 و د) ماژولهای الکتریکال با کانکتور RJ45 جهت ارائه سرویسهای 10/100/1000T نوع Ethernet .

مقایسه تجمیع در حوزه مکان (طول موج) و زمان

تا قبل از پیدایش مالتی پلکسینگ نوری و بکار گیری ادوات پسیو مشابه منشور در حوزه مکان (طول موج) Spectral/Lambda/Placement Multiplexing ، برای تجمیع ترافیکهای خُرد با نرخ ارسال پایین که دارای عرض زمانی بزرگ برای هر bit بودند (فارغ از بحث مدولاسیون آنها)، از تجمیع کننده هایی با عرض زمانی کوتاهتر برای هرbit داده استفاده می شد. مالتی پلکسینگ در حوزۀ زمان می تواند هم مبتنی بر حمل بسته ها باشد (نظیر Ethernet و لایه های مختلف بالای آن، Fiber Channel  و EPON) و هم می تواند مبتنی بر حمل قاب (نظیر PDH ، SDH و یا بسیاری از کدینگ های ویدئویی قدیمی) باشد.

حمل مبتنی بر بسته، در زمانهایی انجام می شود که مقدار قابل توجه و توجیه پذیر از داده برای ارسال وجود داشته باشد. آنگاه سیستم مورد نظر وارد عمل شده و آن داده ها را به شکل بسته تجمیع نموده و سپس اقدام به ارسال حجمی آنها می نماید. لذا چنین سیستمی اساساً دارای مقداری حافظه برای تجمیع و به حد رساندن مقدار داده های قابل ارسال است. همچنین در سمت دریافت نیز مقداری حافظه برای دریافت بسته مورد نظر تا دریافت آخرین bit مورد نظر در آن وجود دارد.

معمولاً حجم حافظه سیستمهای تجاری، بسیار بیشتر از یک بسته بوده و جهت سهولت کار برای سیستمهای در ارتباط با آن، حافظه ای برای چند صد هزار و یا چندین میلیون بسته هم برای ارسال و هم دریافت وجود دارد. لذا معمولاً صفوف متعددی از بسته های قابل ارسال و یا در حال دریافت در سیستمها وجود دارند و بسیاری از آنها علاوه بر وظیفۀ بافر نمودن چنین صفوفی بر روی حافظه های مربوطه، پردازش های مختلف را تا لایه های مختلف پروتکل Ethernet و بالا دست آن یعنی توده پروتکلهای IP  نیز انجام می دهند. این پردازشها هم برای مسیر دهی داده ها هستند و هم برای پردازش بلادرنگ محتوای درون داده ها و انتظار می رود که در آینده نیز حجم پردازش تلفیقی آنها همچنان افزایش یابد.

مشهورترین نوع پردازش جدید برای آنها DPI است که به محض دریافت بسته، آن را با سرعت خط (Line Rate) رایانش می نمایند (تلفیق بین پردازش و ذخیره و بازیابی اطلاعات و مسیر دهی آنها) و قطعاً آینده در دست سیستمهای انتقالی است که مبتنی بر این نوع تکنولوژی عمل نماید. همه تلاش شرکت پارس هما پرتو در ارائه معماری های متن باز نظیر ATCA ، بکار گیری این تکنولوژیهای نوین در ایران است لیکن سرعت فرهنگ سازی فنی در این زمینه بسیار کند است و اقبال کمتری برای استفاده از این معماری های بسیار پیشرفته در ایران دیده می شود. دلیل اصلی آن نیز فشار شرکتهای چینی در ارائه همان سیستمهای منسوخ شده قبلی است.

در فرآیند ارسال داده ها در حوزه زمان و مبتنی بر ارسال قاب، پردازشی به جز حوزۀ مسیر دهی به ترافیک ها دیده نمی شود. در واقع، حد آخر پردازش عبارتست از؛ Cross Connection ها و Pointer Processing ها و Mapping هایی است که صرفاً اهداف Transmission و یا ندرتاً توزیع را دنبال می نماید. در این روش، مقدار مشخصی از حامل های زمانی در حال عبور هستند، چه روی آنها ترافیک وجود داشته باشد و چه نباشد. موضوع مانند حرکت منظم یک قطار مترو است که در زمانهای مشخص حرکت می نماید چه مسافر داشته باشد و چه نداشته باشد. بر خلاف آن، در سیستمهای مبتنی بر بسته، قطار مورد مثال وقتی حرکت می نماید که تعداد مشخصی مسافر وجود داشته باشد.

سیستمهای حوزه زمان مبتنی بر قاب، تقریباً منسوخ شده اند و با پیشرفت تجهیزات و تراشه های الکترونیک، محدودیتهای قبلی در ارائه سرویسهای بلادرنگ مبتنی بر ارسال بسته ها برداشته شده است و تنها مزیت سیستمهای مبتنی بر قاب که همانا ارائه سرویسهای مطمئن ارسال در زمانهای مشخص بود، در مقابلِ افزایش نامحدودِ قابلیت سیستمهای مبتنی بر بسته، از بین رفته است ضمن اینکه تجهیزات جدیدِ مبتنی بر بسته نیز کیفیت ارائه سرویسهای بلادرنگ انتقال را حتی بهتر از سیستمهای مبتنی بر قاب (نوعاً TDM Frame) دارند و غلبۀ خود را در این موضوع به اثبات رسانده اند.

همچنین در اقدامی بهتر، سرویسها در محل تولید از حالت «تهیه به شکل قاب» خارج شده و «به شکل تمام بسته» تهیه می شوند (نظیر VOIP) و پردازشهای جدیدتری نیز نظیر فشرده سازی و حذف اکو  روی آنها انجام می شود که خود می تواند در کاهش بیشتر هزینه های نگهداری و افزایش کیفیت سرویسها نقش اساسی داشته باشد.

از نظر بستر سخت افزاری، سیستم مبتنی بر بسته، شکل تکامل یافته تر و بسیار پیشرفته تر از سیستم مبتنی بر قاب است و با ویژگی سرعت انتقال و پردازش بالا و نیز حافظه بسیار زیاد و سریع، می تواند با هر نرخ دلخواه و نامنظم از ارسال، به حمل داده هایی با «نرخ ارسال الزاماً منظم» بپردازد. به عنوان مثال، می توان سیگنالهای E1 را که دارای تایمینگ منظم هستند، بر روی Packet های لایه های مختلف شبکه Ethernet (که می توانند دارای ارسال نامنظم باشند) به شکل Pseudo Wire ارسال نمود، به شرطی که سخت افزار های مربوطه، سرعت و بضاعت لازم را برای انجام این امر داشته باشند.

مقایسه سوئیچینگ در حوزۀ زمان و مکان

علاوه بر موارد فوق، برای «سوئیچینگ» بین مسیر های مختلف ترافیکی، روش بهتر و ارجح تر، استفاده از سوئیچینگ در «حوزه زمان» است زیرا قطعات الکترونیکی بدون اینکه قطعی کامل ترافیک را بوجود آورند، می توانند مسیر های ترافیکی را آرام آرام و بدون ضربه (Hit Less) عوض نمایند و به همین دلیل و برخی دلایل دیگر، اصطلاحاً سوئیچینگ حوزه زمان را Binary Switching و یا Silicon Switching نیز نامید. همچنین به طور مشابه، «تجمیع» در حوزه زمان نیز با نامگذاری های Binary Multiplexing و یا Silicon Multiplexing همراه است.

با همۀ پیشرفتی که در حوزه تجهیزات نوری به ویژه بر روی MEMS انجام شده است، روشی وجود ندارد که با آن سوئیچینگ آرام آرام و با تفکیک هر بیت، بایت، بسته، VLAN و یا فریم انجام داد و همواره سوئیچینگ با قطعی کامل ترافیک از یک مسیر و اتصال کامل آن به مسیر دیگر انجام می شود. لذا رویکرد غالب سوئیچینگها برای تامین مسیرهای Protection و یا ایجاد مقیاس پذیری (Scalability) در شبکه ها ( ویا همان جابجایی های مورد نیاز برای توسعه آنها)، فعلاً الکترونیکی (در حوزه زمان) است و شرکت پارس هما پرتو نیز این نوع سوئیچینگ را برای مشتریان خود در تدوین شبکه های جدید و یا توسعه شبکه های قبلی و جاری پیشنهاد می نماید.

در حوزۀ سیستمهای انتقال پرظرفیت نیز می توان از Back Plane های بسیار پیشرفته معماری ATCA استفاده نمود و علاوه بر سوئیچینگ باینری (حوزه زمان) در درون هر یونیت، ارتباطات بین یونیت ها را نیز با حداکثر تنوع سوئیچینگ سیلیکونی (حوزۀ زمان) با انواع توپولوژی های Dual Dual Star و یا Full Mesh Plus Dual Star در اختیار داشت.

سرمایه گذاری در «تجمیع» در حوزۀ مکان؛ پایدار تر، مقرون به صرفه تر و توسعه پذیر تر از حوزه زمان است. لذا شرکت پارس هما پرتو در طراحی ابر شبکه های مختلف، پیشنهاد اولیه خود را در بحث تجمیع، بر روی حوزۀ مکان و یا اصطلاحاً تجمیع طیفی (Spectral Multiplexing/Aggregation) و یا غیر فعال (Passive Multiplexing/Aggregation) ارائه می نماید.

کاری که در اکثر شبکه های در حال توسعه دنیا در حال انجام است و مطالعات موردی (Case Study) در مقالات مورد نظر در مجلات این حوزه، به راحتی نقشه راه (Road Map)  را در تایید این موضوع نشان می دهد. به هر حال باید به این نکته توجه داشت که هم اکنون نیز در هر کجا که مالتی پلکسینگ نوری امکان پذیر نباشد و یا انجام آن توجیه پذیر نباشد، باز هم از مالتی پلکسینگ حوزه زمان استفاده می شود و مطالب فوق الزاماً ممکن است به دلایل حاشیه های مختلف، قابل تحقق نباشد.

پخش عمومی در حوزۀ مکان و زمان

در سمت مشتری نهایی، پخش عمومی سیگنالهای نوری، دقیقاً مشابه پخش عمومی سیگنالهای رادیویی است و اگر تحول تلفن همراه دیجیتال نسلهای 2 و بعد از آن را برای آن هم ارز نماییم، سیستمی به نام PON بوجود می آید که توزیع انرژی نورانی (نه قطعاً مالتی پلکسینگ) در حوزه مکان در آن انجام می شود. توزیع محتوا و مسیر دهی (Multiplexing and Switching/Routing) برای آن در حوزه زمان است و در عمل، حوزه مخابرات نوری تنها مالتی پلکسینگ بین چند طول موج ساده را برای تفکیک سیگنالهای Tx (1490nm+1550nm) و Rx (1310nm)  انجام می دهد و در باقی موضوعات، تجهیزات مخابرات نوری تنها به عنوان رسانه (Media) عمل می نمایند نه به عنوان حامل (Carrier) ترافیکهای قابل ارسال.

این موضوع به این دلیل است که مالتی پلسکینگ نوری در بخش «توزیع» به شدت محدود است و طول موجهای استاندارد موجود در آن، فعلاً کفاف ارائه مالتی پلکسینگهای بسیار خرد تا چند صد هزار و یا چند میلیون طول موج را نمی دهد. حتی تکنولوژی Adaptive Transponder ها که بسیار نوین است (2016+)، هنوز در عمل قابلیت توزیع و کنترل طول موجهای بیشمار در شبکه را ندارد و رشد آن برای کاربردهای حوزۀ توزیع،  هنوز نیاز به زمان دارد.

در حالت توزیع به مشتری نهایی و یا اصطلاحاً Access ، نوع تجمیع در حوزه زمان همچنان مطرح و باقی است و اینکه حمل به شکل تلفیقی «قاب و بسته» باشد (GPON) و یا انحصاراً بسته (EPON) ، بحث های فراوانی را بوجود آورده است. به هر حال به دلیل وجود ترافیکهای سنتی مبتنی بر قاب در ایران و برخی دلایل دیگر، روش GPON مفید تر شناخته شده است و شبکه های مبتنی بر آن تحت عنوان FTTx در حال پیاده سازی هستند.

روشهای WDM PON نیز از طرف شرکت پارس هما پرتو مطرح شده اند و با استفاده از برخی از ترفندها، می توان ابر شبکه های GPON را به با ابر شبکه های قدیمی تلفیق نموده و بر روی ابر شبکه فیبر سنتی، تواماً در اختیار داشت. بهترین آنها، Remote نمودن سیستمهای OLT است که می تواند تاثیر به سزایی در کاهش هزینه های توسعه شبکه های GPON داشته باشد. اگر این تکنولوژی با سخت افزارهای حوزۀ زمانMDU همراه شود، تلفیق بین سیستمهای PON و ADSL/POTS برای کاربران سنتی ایجاد می شود و می توان همچنان از انتهای شبکه مسی برای رساندن صوت و داده (با پهنای باند واقعی، عملیاتی و ارزان بیش از 40Mbps) استفاده نمود.

راه حل های ابقاء لیزرهای قبلی در شبکه

مالتی پلکسر TM و یا OADM استفاده شده در تجهیز خانواده PHP-LCA-WDM-xx ، همگی دارای دو طول موج قدیمی و آزاد 1550nm و یا 1310nm هستند تا بتوانند سرویسهای جاری در این طول موجها را به همراه باقی کانالهای WDM حمل نمایند. هدف ابتدایی این است که این حمل بدون استفاده از یونیت ترانسپوندر OEO (Optical To Electrical) انجام شود و در صورتیکه لینک پایه (قبل از نصب WDM) دارای حاشیه توان کافی (بیشتر از 7dB ) باشد، می توان با خیال راحت آن را بر روی تجهیز خانواده PHP-LCA-WDM-xx برگردان نمود.

در این صورت برگردان اصطلاحاً هر کله (واژه بکار رفته توسط متخصصین ایرانی برای هر گره، NE و یا Node شبکه) را می توان زیر سه ثانیه انجام داد چون کار باقیمانده تنها درآوردن و جازدن پچکورهای مرتبط با موضوع است (در برخی موارد، اصطلاح جَمپر و یا جامپر Jumper نیز توسط متخصصین ایرانی برای بجای پچکورد بکار می رود). بعد از برگردان سیستم، باید مقدار حدود 5dB تضعیف (اصطلاحاً PAD و یا Attenuator) بر سر راه لینک برگردان شده قرار داد تا ببینیم لینک بدون خطا است و یا با خطای اصطلاحا BER (Bit Error Rate) روبرو است (عبارت بکار رفته برای خطوط دارای خطا توسط متخصصین ایرانی؛ واژه اِروُری بودن یا همان Error دار بودن خط است و در اینجا منظور از «خط» کل مسیر انتقال است).

به منظور دقیق تر کردن برگردان شبکه های قدیمی بر روی بستر WDM ، بهتر است که برگردان لینکها را برای هر بازو (اصطلاحی که به منظور تجزیۀ مسیر ارتباطی زیر بار به Tx و Rx است) جدا انجام دهیم. یک بار کار برای بازوی Tx کاملاً انجام شود و حتی مدتی نیز زیر بار تست شود و بار دیگر برای بازوی Rx عملیات انجام شود. برای تست نهایی دو بازو نیز زمان مقتضی دیگری به شکل جدا در نظر گرفته شود. هنگامیکه این برگردانها و تست ها برای یک کله تمام شد، کله بعدی در دستور کار قرار گیرد و باز بصورت یک بازو یک بازو برگردان انجام شود.

موضوعات مدیریتی در برگردان شبکه های قدیمی

برای داشتن یک برگردان موفق لینک (منظور استقرار سیستم جدید WDM در زیر لایه شبکه انتقال قبلی)، لازم است که این کار را مرحله به مرحله انجام دهیم تا اگر در هر مرحله به خطا برخورد کردیم، الف) بتوانیم آن را به حالت قبل برگردان نموده و از Down Time بیش از حد روی لینک زیر بار جلوگیری نماییم، ب) بتوانیم محل دقیق خطا را شناسایی کنیم زیرا اگر برگردان در تمام لینک بطور یکجا انجام شود، با سِری شدن احتمالی افت ها و خطاها، پیدا نمودن محل دقیق افت، سخت تر و در برخی موارد غیر ممکن می شود.

متاسفانه در برخی از موارد مشاهده شده است که افراد کم تجربه، کم دانش (هم روی سیستم قبلی و هم روی سیستم جدید)، کم حوصله و غیر متعهد برای نصب و راه اندازی سیستم انتخاب می شوند و علاوه بر اینکه نمی توانند لینک را روی بستر WDM برقرار سازند، موجب قطعی های وسیع در سرویسهای قبلی نیز می شوند. در برخی از موارد، متاسفانه این افراد کم انصافی نموده و برای اینکه بار مسئولیت قطعی های بوجود آمده را از دوش خود بردارند، عبارت «تجهیزشان جواب نداد را بکار می برند» و موجب دلسردی مدیران محترم می شوند. لذا ابتدا باید این نیروها توجیه شده، آموزش های لازم را ببینند، در خصوص نگرانی های موجود تذکرات لازم به ایشان داده شود، تعهدات مورد نظر نیز از ایشان گرفته شود و سپس از آنها برای انجام این امر استفاده شود.

مسئلۀ مهم دیگر نداشتن ابزار است. گاهی همین افراد و یا افراد مسلط نیز بدون داشتن ابزارهای؛ Patch Cord Cleaner ، SFP/Connector Hole Cleaner ، Power Meter  ، Patch Cord Tester ، قلم نوریVFL (Visual Fault Locator)  ، پچکوردهای تست، انواع کانکتورLoop ، کانکتورهای یدکی ، نقشه طول موجهای طراحی شده بر روی ماتریس ترافیکی مربوطه و توپولوژی مرتبط با آن، نقشه ODF و PDB و نیز نقشه طرح سیستم قبلی زیر بار وارد سایت شده و اقدام به فعالیت می نمایند و به احتمال قریب به یقین در لینکهای پیچیده جواب نخواهد گرفت.

همین افراد انتظار دارند تا با یک تماس تلفنی با شرکت پارس هما پرتو و یا نمایندگان آن، تمام موضوعات را همانجا حل و فصل نمایند. به عنوان مثال، جالبترین سوالی که تا کنون مطرح شده این است؛ من از . . . تماس می گیرم و می خواهم سیستم WDM . . . را راه اندازی کنم. این سیستم چه هست!؟ در کجا این سایت نصب شده است!؟ من چطور باید آن را راه اندازی نمایم!؟ هیچ چیز به همراه ندارم و تا یک ساعت دیگر هم باید برگردم و فرزندم را از مدرسه بیاورم، می توانم ترافیک قبلی را بخوابانم و برگردان را انجام دهم!؟

در کار با WDM ، داشتن روحیه بالا و آرامش مورد نیاز است چون این کار مهم و پر مغز است. برای این کار باید  تصویر کامل شبکه و سناریوهای لازم را در ذهن داشت و آنها را مطابق طرح (نه سلیقه) بخش به بخش انجام داد. همچنین باید از ساختار شبکه قبلی مثلاً SDH نیز اطلاعات کامل داشت و نقشه های مورد نظر را هم به همراه و هم در ذهن داشت.