معماری شبکه های FTTX

معماری شبکه‌های $\text{FTTx}$:

مسیر نور به سمت مشترکین

۱. مقدمه: مفهوم و اهمیت شبکه‌های $\text{FTTx}$

$\text{FTTx}$ که مخفف Fiber To The X (فیبر تا محل X) است، یک اصطلاح کلی در صنعت مخابرات است که به ساختارهای شبکه‌ای اشاره دارد که در آن‌ها از زیرساخت‌های فیبر نوری برای رساندن ارتباطات با سرعت بالا تا نزدیکی یا خود محل نهایی مشترک استفاده می‌شود. هدف اصلی این معماری‌ها، جایگزینی کابل‌های مسی سنتی با فیبر نوری برای دستیابی به پهنای باند بسیار بیشتر، کاهش تأخیر (Latency) و افزایش قابلیت اطمینان شبکه است. تنوع در معماری‌های $\text{FTTx}$ بسته به نقطه نهایی حضور فیبر (X) تعریف می‌شود.

۲. دسته‌بندی اصلی معماری‌های FTTx

معماری‌های دسترسی فیبر نوری بر اساس محل توقف فیبر و نقطه‌ای که در آن فیبر با زیرساخت مسی یا بی‌سیم ترکیب می‌شود، دسته‌بندی می‌شوند. مهم‌ترین انواع عبارتند از:

• $\text{FTTH}$ (Fiber To The Home): فیبر نوری مستقیماً تا داخل خانه یا محل کار مشترک کشیده می‌شود. این کامل‌ترین شکل $\text{FTTx}$ است و بالاترین سرعت و کارایی را ارائه می‌دهد.
• $\text{FTTB}$ (Fiber To The Building): فیبر تا داخل ساختمان‌های مسکونی یا اداری کشیده می‌شود، اما توزیع نهایی در داخل ساختمان (مثلاً به واحدهای مختلف) ممکن است همچنان از طریق کابل‌کشی مسی یا اترنت سنتی انجام شود.
• $\text{FTTC}$ (Fiber To The Curb/Cabinet): فیبر تا نزدیک‌ترین جعبه توزیع یا کابینت در خیابان کشیده می‌شود. پس از آن، اتصالات نهایی به مشترکین از طریق خطوط مسی موجود (مانند $\text{DSL}$) برقرار می‌شود. این مدل اغلب به عنوان یک راهکار انتقالی در نظر گرفته می‌شود.
• $\text{FTTO}$ (Fiber To The Office): مشابه $\text{FTTH}$ است، اما به طور خاص برای تأمین سرویس به محیط‌های تجاری و دفاتر طراحی شده است.

۳. ساختار عمومی شبکه دسترسی فیبر نوری

صرف نظر از نوع $\text{FTTx}$، یک شبکه دسترسی فیبر نوری از سه بخش اصلی تشکیل شده است که عملکرد آن‌ها به صورت سلسله مراتبی تنظیم می‌شود:

۳.۱. بخش مرکزی (Central Office – CO یا OLT)

این نقطه شروع شبکه دسترسی است و مرکز مخابراتی اصلی محسوب می‌شود. در این بخش، تجهیزات فعال اصلی شبکه نوری، یعنی پایانه خط نوری ($\text{OLT}$ – Optical Line Terminal) قرار دارد. $\text{OLT}$ وظیفه مدیریت ترافیک، توزیع پهنای باند و کنترل تمام ترمینال‌های نوری مشترکین (ONT/ONU) را بر عهده دارد.

۳.۲. شبکه توزیع میانی (Distribution Network)

این بخش مسئول انتقال سیگنال از $\text{OLT}$ به مناطق مختلف است. این مسیر معمولاً شامل کابل‌های فیبر نوری اصلی است که به نقاط انشعاب می‌رسند. در معماری‌های غیرفعال (مانند $\text{GPON}$)، در این بخش از اسپلیترهای نوری (Splitters) استفاده می‌شود. اسپلیترها بدون نیاز به برق، سیگنال نوری دریافتی از $\text{OLT}$ را به چندین مسیر مجزا تقسیم کرده و به سمت مشترکین هدایت می‌کنند.

۳.۳. شبکه دسترسی نهایی (Access Network)

این بخش فیبر را به آخرین نقطه توزیع (مانند جعبه توزیع در خیابان یا مستقیماً به مشترک) می‌رساند. در سمت مشترک، دستگاه پایانه شبکه نوری ($\text{ONT}$ – Optical Network Terminal) یا واحد شبکه نوری ($\text{ONU}$ – Optical Network Unit) نصب می‌شود. این دستگاه سیگنال نوری دریافتی را مجدداً به فرمت‌های قابل استفاده برای تجهیزات کاربر (مانند اترنت، تلفن یا $\text{Wi-Fi}$) تبدیل می‌کند.

۴. فناوری‌های کلیدی در معماری‌های FTTx

توزیع و مدیریت نور در این شبکه‌ها نیازمند پروتکل‌های فعال و غیرفعالی است که نحوه تخصیص پهنای باند را تعریف می‌کنند:

• شبکه‌های غیرفعال نوری ($\text{PON}$): رایج‌ترین معماری در $\text{FTTH}$ است. شبکه‌های $\text{PON}$ (مانند $\text{GPON}$ و $\text{XG-PON}$) از اسپلیترهای غیرفعال در شبکه توزیع استفاده می‌کنند. این امر هزینه‌های عملیاتی و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد، زیرا نیازی به تجهیزات فعال در میانه راه نیست. در این حالت، یک پورت $\text{OLT}$ می‌تواند چندین $\text{ONT}$ را مدیریت کند.
• شبکه‌های فعال نوری ($\text{Active Ethernet}$): در این معماری، تجهیزات فعال (مانند سوییچ‌های اترنت) در شبکه توزیع به جای اسپلیترهای غیرفعال استفاده می‌شوند. این روش معمولاً انعطاف‌پذیری بیشتری در مدیریت پهنای باند برای هر مشترک فراهم می‌کند اما هزینه و پیچیدگی بیشتری دارد.

جمع‌بندی

معماری‌های $\text{FTTx}$ ستون فقرات اینترنت پرسرعت مدرن هستند. تحول از $\text{FTTC}$ به سمت $\text{FTTH}$ نشان‌دهنده حرکت به سوی ارائه بالاترین کیفیت و پهنای باند تضمین شده مستقیم به دست مصرف‌کننده است. انتخاب بین معماری‌های مبتنی بر $\text{PON}$ (غیرفعال) یا $\text{Active Ethernet}$ (فعال) به عوامل اقتصادی، جغرافیایی و نیازهای آتی پهنای باند بستگی دارد.