حدثت تقنية الإرسال المتعدد الضوئي بتقسيم الطول الموجي (WDM) تتطور في صناعة الاتصالات من خلال تمكين نقل إشارات ضوئية متعددة عبر ألياف ضوئية واحدة، مما أدى إلى زيادة سعة الشبكة بشكل كبير.
ومن العناصر الأساسية لشبكات الإرسال المتعدد الضوئية أجهزة الإرسال المتعدد الضوئية (OADMs) وأجهزة التوصيل الضوئية المتقاطعة (OXCs)، والتي تلعب أدوارًا مهما في إدارة الإشارات الضوئية وتوجيهها.
ستتناول هذه المقالة الوظائف والمكونات والتطبيقات الخاصة بأجهزة OADM وأجهزةOXC، مع تسليط الضوء على الاختلافات الرئيسية بينهما.
تقنية Optical Add/Drop Multiplexer (OADM) مطلوبة في شبكات WDM. فهي تجعل شبكة الألياف الضوئية أكثر مرونة وكفاءة . وتعد مكونًا رئيسيًا للشبكة الضوئية بالكامل لتعزيز موثوقية الشبكة وكفاءتها.
الـ OADM هو جهاز يستخدم في أنظمة wavelength-division multiplexing لـ multiplexing وrouting مختلفة قنوات من light داخل أو خارج ألياف single mode.
وتشير كلمة “(add )إضافة ” إلى قدرة الجهاز على إضافة قناة (channel) واحدة أو أكثر من قنوات الطول الموجي (wavelength) الجديدة إلى إشارة WDM متعددة الأطوال الموجية (wavelengths).
على العكس من ذلك، يشير “(drop ) إسقاط” على إزالة channel أو أكثر وتمرير تلك الإشارات إلى مسار شبكة آخر.
تتكون الـ OADM من ثلاثة أجزاء:
يقوم جهاز demultiplexer بفصل الأطوال الموجية (wavelength) من ألياف الإدخال إلى منافذ مختلفة. ويقوم multiplexer بمضاعفة قنوات الطول الموجي التي تأتي من منافذ demultiplexer مع تلك الموجودة في منافذ الإضافة على ليف إخراج واحد.
يمكن تحقيق reconfiguration عن طريق patch panel أو عن طريق optical switches التي توجه الأطوال الموجية إلى multiplexer أو لمنافذ الإسقاط.
تحتوي إشارة WDM على قنوات متعددة الطول الموجي (wavelength). عندما تدخل هذه الأطوال الموجية في الإدخال الرئيسي لـ OADM، يمكن تحديدها لإدخال منافذ إخراج الإسقاط وفقًا لمتطلبات التطبيق الخاص بك.
وفي المقابل، سوف تقوم منافذ الإضافة بإدخال قنوات الطول الموجي المطلوبة. وسوف تمر تلك الأطوال الموجية غير ذات الصلة مباشرة عبر OADM ثم يتم multiplexer مع الأطوال الموجية المضافة معًا.
ولذلك، فإن وظيفة OADM هي تنزيل الإشارات المحلية اللازمة وتحميل الإشارات لمستخدم الـ node التالية.
يتم استخدام هذه الوظيفة بشكل خاص في أنظمة ring WDM وكذلك في المسافات الطويلة (long-haul) مع ميزات الإضافة و الإسقاط.في أنظمة النقل التقليدية لـ long-haul، تم التركيز على مقدار السعة والمدى الذي يمكن للنظام أن ينقله.
ومع ذلك، في شبكات Metro /Acesse، هناك حاجة شديدة إلى التكلفة المنخفضة ومرونة النظام، و OADM يلبي هذه الحاجة.
وبطبيعة الحال، فإن ساحة المعركة الرئيسية للتطبيق هي MAN (Metropolitan Area Network ). يمكن أن يكون ذلك بمثابة مرونة العمل وسهولة ترقية الشبكة وتوسيعها. باعتبارها موقع نقل مثالي متعددة الخدمات في MAN، تسمح OADM بشبكة بصرية مختلفة من إشارات تعدد الإرسال بأطوال موجية مختلفة في مواقع مختلفة.
يعد الـoptical cross-connect (OXC) جهاز يستخدم في شبكات optical fiber لتوفير توجيه مرن للإشارات الضوئية)optical signals(. إنه مشابه لـ switch الشبكة في الشبكات القائمة على packet ولكنه يعمل على الإشارات الضوئية (optical signals) بدلاً من الحزم الإلكترونية(electronic packets).
وتتمثل الوظيفة الرئيسية للـ OXC في تمكين تحويل وتوجيه الإشارات الضوئية بين منافذ الإدخال والإخراج المختلفة. فهو يسمح بالتخصيص الديناميكي والمرن للقنوات الضوئية (optical channels)، مما يسمح لمشغلي الشبكات بإنشاء الاتصالات وتعديلها حسب الحاجة.
يتكون OXC من مصفوفة توصيل بصرية و منافذ إدخال وإخراج ووحدة تحكم إدارية ووحدات أخرى. تعتبر مصفوفة التوصيل البصري هي قلب OXC. إن ما يسمى بالمصفوفة هو في الواقع“box” به أي منافذ داخلية مترابطة في أزواج. تكون معدات OXC بشكل أساسي من:
بشكل عام، كل فتحة في circuit board تتوافق مع اتجاه واحد. بعد دخول الإشارة الضوئية، يتم “تفكيكها” إلى عدة إشارات الطول الموجي من خلال WSS .استخدمت محولات WSS من نوع LCoS ، الذي يدعم أصلاً Flexi-Grid , ويدعم variable channel وsuper channel، ويتمتع بموثوقية أعلى بكثير للشبكة و يوفر المرونة وقابلية التوسع المطلوبة لتلبية الطلب المتزايد على نقل البيانات عالي السرعة . و ايضا تمكن OXCs من الاستخدام الفعال لموارد الشبكة ودعم التزويد الديناميكي للخدمات.
يمكن تنفيذ OXC على مستويات مختلفة للشبكة، بما في ذلك الشبكات core و شبكات الـ metro و شبكات access.فأما لشبكات core انها يتيح إمكانيةswitching و routing الإشارات الضوئية ذات السعة العالية بين nodes لشبكة المختلفة. وفي شبكة الـ metro ، يسهل تجميع وتوزيع حركة المرور(traffic) بين مختلف المناطق الحضرية. وعلى مستوى شبكة الـ access ، فإنه يسمح بالاتصال الفعال لمباني الـ customer بالبنية التحتية للشبكة.
تستخدم شبكات WDM عادةً topology محددة لتوصيل عناصر الشبكة المختلفة.فهناك عدة مخططات لنقل البيانات بطريقة سريعة، والتي تشكل كيفية تدفق المعلومات بكفاءة وموثوقية. إليك أنواع من Topology الشبكة شائعة الاستخدام لـOADM و OXC في شبكة WDM
في Star Topology يتم توصيل جميع الأجهزة بمحور مركزي أو محول. يتم نقل البيانات من جهاز المصدر إلى المحور المركزي، والذي يقوم بعد ذلك بإعادة توجيهها إلى المستلم المقصود. توفر Star Topology أداءً أفضل وعزلًا للأخطاء.
في Ring Topology ، يتم توصيل الأجهزة في حلقة(Ring) مغلقة. ويتم توصيل كل جهاز بالأجهزة المجاورة، مما يشكل مسارًا مستمرًا لنقل البيانات. تتدفق البيانات في اتجاه واحد فقط حول الحلقة(Ring)، ويقوم كل جهاز باستقبال البيانات وتمريرها إلى الجهاز التالي حتى تصل إلى الوجهة المطلوبة . وتعد أحد الهياكل الشائعة المستخدمة في شبكات WDM هو الهيكل الحلقي Ring Topology وتستخدم بشكل شائع في تقنيات مثل Token Ring و SONET.
في Mesh Topology ، يتصل كل جهاز مباشرة بكل جهاز آخر في الشبكة. يؤدي هذا إلى إنشاء مسارات متعددة لنقل البيانات، وتحسين التكرار ومستوى protection يكون فيها عالي جداً. يمكن تصنيف Mesh Topology إلى شبكة كاملة، حيث يتصل كل جهاز بكل جهاز آخر، وشبكة جزئية، حيث تحتوي بعض الأجهزة فقط على اتصالات متعددة. توفر Mesh Topology موثوقية عالية ولكن قد يكون تنفيذها معقدًا ومكلفًا، خاصة في الشبكات الكبيرة.
اقرأ أيضًا: تقنيات CDCG في نظام ROADM | الابتكار في شبكات النقل البصري
تُعرف أيضًا بـ hierarchical topology ، وتشبه Tree Topology بنية الشجرة. ترتبط الأجهزة بطريقة هرمية (hierarchical )، مع عقدة جذر في الأعلى وفروع تتفرع إلى العقد الأخرى.
تُستخدم هذه الهيكلية بشكل شائع في الشبكات الكبيرة، مثل شبكات المناطق الواسعة (WANs)، حيث تعد المركزية وقابلية التوسع أمرًا مهمًا.
Hybrid Topology هي مزيج من عدة topologies، على سبيل المثال:
قد تحتوي الشبكة على star topologyمركزية مع عدة stars أو شبكات bus أصغر متصلة بها. تُستخدم Hybrid Topology غالبًا لتحقيق متطلبات محددة، مثل موازنة فعالية التكلفة مع protection .
قد تستفيد الشبكات الأكبر حجمًا من الهياكل Mesh Topology و Tree. كما وتأكد أن تدفق البيانات بين العقد لتحسين التوجيه وتقليل الاختناقات.
أضف الى ذلك، أن تختار هيكلاً يمكنه بسهولة استيعاب النمو المستقبلي في السعة والاتصالات، بل وتعد المسارات المتكررة وآليات الحماية مهمة للتطبيقات المهمة.
مع العلم انه يعد تنفيذ الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة لاحتياجاتك المحددة. وذلك سببه أن WDM تستخدم مكونات مثل معدات MUX/DEMUX وoptical amplifiers.
لدى فهو يؤثر اختيار الهيكل أو Topology على عوامل مثل latency واستخدام bandwidth وتعقيد إدارة الشبكة.
قد يهمك: WDM لـ MUX/DEMUX | حل فعال لشبكات النطاق الترددي العالي
| الميزة | مضخم الإضافة والإسقاط الضوئي (OADM) | التوصيل الضوئي المتقاطع (OXC) |
| الوظيفة الأساسية | إضافة وإسقاط وإعادة تركيب الأطوال الموجية | توجيه ديناميكي للإشارات الضوئية |
| التعقيد | أقل تعقيدًا | أكثر تعقيدًا |
| اعادة برمجة Reconfiguration | محدودة بإضافة أو إسقاط الأطوال الموجية | مرونة كاملة في توصيل أي مدخل بأي مخرج |
| التطبيقات | المترو metro و شبكات الوصول Access | الشبكات الأساسيةCore networks ، مراكز البيانات, data centers |
هناك تطبيق آخر لـ OADM وهو الـOptical Cross Connect (OXC). تسمح المعدات المقترحة باتصال ديناميكي بشبكة مختلفة، موارد الطول الموجي حسب الطلب، ومجموعة واسعة من التوصيل البيني للشبكة.
يحتاج OADM وOXC فقط إلى تنزيل المعلومات الموجودة في العقد لإرسال شخص للتعامل مع المعدات، بما في ذلك ATM switchboard, SDH switchboard, IP router وما إلى ذلك، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة Node في معالجة المعلومات.
الحلول التي تقدمها شبكة WDM التي تدعم OADM و OXC هي :
الخلاصة:
تعد أجهزة OADM و OXC عناصر أساسية في شبكات WDM، وجودها مهما في إدارة وتوجيه الإشارات الضوئية. كل من الجهازين له وظائف وتطبيقات محددة، ولكن كلاهما يساهم في تحسين أداء وكفاءة شبكات الاتصالات.
Optimized by Seraphinite Accelerator