مقارنة بين تقنيتي CWDM و DWDM في شبكات الفرونتهول للجيل الخامس (5G) وشبكات DCI: اختيار الطبقة السلبية لمشتري الألياف الضوئية

لا أحد يشتري نظام تقسيم الطول الموجي لمجرد أنه يستمتع بعملية التعدد. بل يشتريه لأن زوجًا واحدًا من الألياف الضوئية يتعين عليه نقل خدمات أكثر مما يسمح به القناة المؤدية إلى البرج، ولأن حفر مسار جديد يكلف أكثر من إجمالي تكلفة جميع المكونات السلبية الموجودة في الحامل مجتمعة. ويقع هذا الضغط في المقام الأول على الأجزاء التي تُعامل كسلع أساسية: كابلات التوصيل، والمحولات، وواجهات الموصلات، وإطارات التوزيع.

ما الذي يغيره تقنيتا CWDM و DWDM على مستوى ما قبل جهاز الإرسال والاستقبال

توزع تقنية CWDM ما يصل إلى 18 قناة عبر النطاق 1271-1611 نانومتر على شبكة ذات خطوات تبلغ 20 نانومتر، وهي شبكة واسعة بما يكفي لكي تحافظ أشعة الليزر غير المبردة على الطول الموجي دون الحاجة إلى تحكم نشط في درجة الحرارة. أما تقنية DWDM فتستوعب 40 قناة على شبكة 100 جيجاهرتز، أو من 80 إلى 96 قناة على شبكة 50 جيجاهرتز، داخل النطاق C، وتحتاج إلى مكونات بصرية مبردة ومثبتة الطول الموجي. وكلا الشبكتين معياريتان، لذا فإن جهاز التعدد (mux) المتوافق من مورد ما يتوافق مع جهاز الإرسال والاستقبال المتوافق من مورد آخر: يتم تعريف الشبكة الكثيفة في ITU-T G.694.1 والشبكة الخشنة في ITU-T G.694.2.

عادةً ما يُصنف هذا الاختلاف على أنه مسألة تتعلق بجهاز الإرسال والاستقبال. وهو في الوقت نفسه مسألة تتعلق بالطبقة السلبية. يقوم مُعدد الإرسال CWDM بتمرير شريحة واسعة من الطيف لكل منفذ، ويتحمل تباينًا طفيفًا في المكونات وتلميعًا عاديًا للموصلات. أما شبكة الدليل الموجي المصفوفة في تقنية DWDM، فيجب عليها فصل القنوات التي تفصل بينها مسافة 0.8 نانومتر، مما يجعل الانعكاسات الصغيرة والأسطح الطرفية المتسخة تؤدي إلى خسائر قابلة للقياس. فقد يؤدي فقدان العودة الذي تتجاهله وصلة CWDM إلى فقدان قناة DWDM لهامشها. ITU-T G.671 يُوصى بقراءته قبل تقديم أول طلب شراء لنظام DWDM، لأنه يُعالج المكونات الضوئية باعتبارها أجزاءً من نظام الإرسال بدلاً من كونها أجهزة قائمة بذاتها.

CWDM مقابل DWDM: مقارنة المواصفات كمرجع للعمل

هناك عاملان رئيسيان يحددان معظم الجدل حول عمليات الشراء. ويُعد هدف الانعكاسية هو العامل الذي لا يحدده المشترون بدقة كافية، لأن أي خلل في الانعكاسية لا يظهر أبدًا في اختبار فقدان الإدخال البسيط. أما الجدل المتعلق بـ«المدى مع التضخيم» فهو الذي يحدد الميزانية، لأن نظام DWDM الذي يحتاج في النهاية إلى مضخمات ينطوي على تكلفة EDFA واستهلاك طاقة ومساحة في الخزانة، وهي أمور لا يواجهها نظام CWDM أبدًا. وإذا كان أفق التخطيط أقل من ثلاث سنوات، وكان المدى أقل من 40 كم مع 16 قناة أو أقل، فإن نظام CWDM يكون أرخص في معظم الأحيان.

المجالات التي تتفوق فيها كل شبكة: شبكة النقل الأمامية، والوصول المحلي، والتوصيل البيني

اقرأ هذا الجدول باعتباره خريطة توضح أين يتم وضع مشروع القانون السلبي. تسود في أعمال الشبكات الأمامية وشبكات المترو التجميعات المصممة للاستخدام الخارجي وأجهزة الرفوف، حيث تكمن المشكلة في العوامل الجوية وتخفيف الضغط وقابلية الصيانة على ارتفاعات عالية. أما في أعمال الربط البيني، فتسود الكثافة والنظافة، حيث تكمن المشكلة في تركيب 96 قناة في رف دون ثني أي شيء بما يتجاوز نصف قطره الأدنى.

كيف تحدد الطبقة السلبية هامش وصلة WDM

ابدأ الحساب من جهاز التوزيع (mux) بدلاً من جهاز الإرسال والاستقبال. يساهم جهاز التوزيع ذو الأغشية الرقيقة بتقنية CWDM بفارق 2.5 إلى 4 ديسيبل، بينما يساهم شبكة الدليل الموجي المُصفَّف بتقنية DWDM بفارق 3 إلى 6 ديسيبل، ويحدث ذلك قبل توصيل أي موصل. ثم يكلف كل زوج من موصلات LC أو SC ما يقارب 0.15 إلى 0.30 ديسيبل في حالة جيدة، ويضيف ممر ODF نقطتي توصيل إضافيتين، كما أن توجيه سلك حول زاوية ضيقة في الخزانة يضيف خسارة انحناء كبيرة لا تتنبأ بها أي ورقة بيانات بشكل دقيق. يمكن أن يستهلك امتداد DWDM متواضع يضم أربعة أزواج موصولة، وحقل توصيل واحد، ووصلتين ما بين 8 إلى 10 ديسيبل قبل احتساب توهين الألياف. إذا تجاوز إجمالي الخسائر السلبية حوالي 6 ديسيبل، فقم بإعادة تخطيط المسار بدلاً من شراء وحدة ذات طاقة أعلى. توجد الطريقة التي أثبتت فعاليتها في دليل حساب ميزانية خسارة الإدخال.

تلميع الموصل، ودرجة جودة الألياف، وبنية الكابل

يُعد اختيار نوع تلميع الأطراف (Polish) القرار السلبي الأكثر تأثيرًا في أي مشروع لإنشاء شبكة DWDM، وعادةً ما يتخذ هذا القرار من يقوم بطلب الوصلات (jumpers) في المرحلة الأخيرة. تتميز الأطراف ذات تلميع UPC بوجود قبة طفيفة، مما يؤدي إلى انعكاس جزء بسيط من الإشارة مباشرةً إلى جهاز الإرسال. أما الأطراف APC فهي مصقولة بزاوية ثماني درجات، بحيث يخرج الانعكاس من اللب بزاوية واسعة ولا يعود أبدًا. في الشبكات الخشنة، يُعتبر هذا الاختلاف مجرد بند بسيط. أما في الشبكات الكثيفة، فهو الذي يحدد ما إذا كانت القناة ستبقى ضمن حدود ميزانية الخطأ الخاصة بها مع تقدم عمر المسار.

وتكتسي الألياف أهمية مماثلة تقريبًا. تفترض كلتا الشبكتين انتشارًا أحادي النمط إلى ITU-T G.652, ، وفي تقنية CWDM، فإن القنوات الواقعة في منتصف الشبكة بالقرب من 1383 نانومتر هي التي تكشف عن الكابلات القديمة التي تحتوي على ذروة عالية من الماء، لذا اطلب شهادة الكابل قبل أن تفترض أن خطة الـ 18 قناة الكاملة ستعمل. بالنسبة للوصلات، يوفر الغلاف بسمك 2.0 مم كثافة توجيه أعلى، بينما يتحمل الغلاف بسمك 3.0 مم المزيد من عمليات المناولة الميدانية؛ والواجهة هي نفسها موصل LC أو هيئة SC في كلتا الحالتين، و سلك تصحيح الألياف البصرية أحادي الوضع يغطي النطاق كلا طرفي منفذ WDM بتقنيتي UPC وAPC.

تجميع MPO/MTP في رفوف WDM عالية الكثافة

بمجرد أن يحتوي الرف على أكثر من بضع عشرات من منافذ WDM، تصبح استخدام وصلات التوصيل المزدوجة الفردية غير مجدية. أحادي النمط كابلات التوصيل الضوئية MPO/MTP تتمدد الكابلات التي تحمل 8 أو 12 أو 24 ليفًا مرة واحدة من الإطار إلى الرف، وتقوم كاسيتات التفرع بتوزيعها إلى أزواج LC عند واجهة جهاز التعدد. يتم تركيب خط النقل مرة واحدة ولا يتم المساس به أبدًا، لذا لا يتم إعادة توصيل المنافذ التي تحمل أطوال موجية نشطة عند كل تغيير في السعة. هناك تفصيلان يحددان ما إذا كان ذلك سيعمل أم لا. استخدم موصلات MPO منخفضة الخسارة أو من الدرجة الممتازة، لأن كل زوج MPO يضيف خسارة كل الألياف الموجودة فيه دفعة واحدة. حدد القطبية قبل طلب خط النقل الأول، لأن قواعد «key-up» و«key-down» تختلف بين الموردين، وقد يظهر خط نقل معكوس عند التشغيل، وليس عند رصيف التحميل.

أطر التوزيع ووصلات الأطوال الموجية

لا يقتصر دور وحدة توزيع الألياف (ODF) في شبكة WDM على مجرد تنظيم الكابلات. فهي المكان الذي يتم فيه إعادة تصنيف الوصلات الملونة، واستبدال الكابلات التالفة دون لمس جهاز التعدد (mux)، وحيث يمكن للفني عزل طول موجي واحد للاختبار بينما تستمر بقية الأطوال الموجية في العمل. ولا ينجح ذلك إلا إذا تم تخطيط الإطار مع ترك فائض من الكابلات. خصص ميزانية تبلغ تقريبًا ضعف عدد المنافذ التي ستحتاجها عند الإطلاق، واحرص على الحفاظ على نصف قطر الانحناء في كل مسار توجيه، وقم بوضع العلامات حسب الطول الموجي بدلاً من الموقع المادي، لأن المواقع تتغير مع كل ترقية. ولا يكلف الإطار المصمم ليتناسب مع الحد الأقصى لخطة القنوات أكثر بكثير من الإطار المصمم لحركة المرور في اليوم الأول، و إطار توزيع الألياف الضوئية ODF يتراوح عدد النوى بين 12 و144 نواة.

التنظيف، والاختبار، والالتزام بالميزانية

معظم أعطال تقنية WDM التي تظهر في الميدان لا ترجع إلى فشل المكونات. بل ترجع إلى تلوث الأوجه الطرفية، أو عكس أزواج الألياف، أو مسار سلبي لم يُخصص له ميزانية كافية. لذا، يجب فحص وتنظيف كل نقطة توصيل قبل تركيبها، بما في ذلك الوصلات الجانبية المُجهزة في المصنع، لأن غبار الشحن يمثل مشكلة حقيقية. لا يُفيد اختبار خسارة الإدخال عند 1310 نانومتر كثيرًا في تقييم قناة 1550 نانومتر على مسار APC، لذا قم بقياس الخسارة والانعكاس لكل قناة على الطول الموجي المطلوب واحتفظ بالقيم في سجل الحالة النهائية. فلوك نتوركس تنشر مرجعًا عمليًّا حول إعداد تلك الميزانية، ومن المستحسن توحيد نموذج الموافقة الخاص بك وفقًا له.

خريطة طريق تطوير السعة: ثلاث مراحل

قم بتخطيط الطبقة السلبية مسبقًا حتى لو لم تصل أجهزة الإرسال والاستقبال إلا في المرحلة الأولى. فهذا التسلسل يضمن ألا تؤدي كل مرحلة إلى إبطال فعالية المرحلة التي تسبقها.

المرحلة الأولى: القدرة الاستيعابية في اليوم الأول، من صفر إلى 12 شهرًا

• قم بنشر الشبكة بما يتناسب مع عدد المسافات والقنوات الحالية.
• اطلب مجموعات APC في أي مكان قد يتم فيه لاحقًا توفير خدمة الشبكة الكثيفة.
• قم بتركيب الإطار بقدرة تساوي ضعف عدد منافذ الإطلاق مع توجيه محمي.

المرحلة الثانية: نمو الكثافة، من 12 إلى 30 شهراً

• أضف خطوط ربط MPO/MTP أحادية النمط بمجرد أن يصبح عدد وصلات التوصيل المزدوجة مشكلة في الخزانة.
• يجب استخدام موصلات منخفضة الخسارة في خطوط النقل الجديدة، بدلاً من خلط أنواع مختلفة من الموصلات على مسار واحد.
• أعد تحديد القيم المرجعية لسجل الخسائر الفعلي قناةً قناةً قبل إضافة مكبرات الصوت.

المرحلة الثالثة: توسيع نطاق الأطوال الموجية، لما بعد 30 شهراً

• قم بملء القنوات المتبقية ذات الشبكة الخشنة قبل التفكير في تغيير الشبكة في المسافات التي تقل عن 40 كيلومترًا.
• أعد تحديد نهايات المسارات التي تحتاج إلى انعكاس بشبكة كثيفة فقط.
• أعد فحص نصف قطر الانحناء وحماية المسار من الانضغاط في كل مسار تم العمل عليه خلال عملية التوسيع.

كلا الشبكتين ناضجتان ومتوفرتان على نطاق واسع، لذا نادرًا ما يكون القرار متعلقًا بالعرض. بل يتعلق الأمر بمواءمة الشبكة مع المدى، ثم ترك الطبقة السلبية تتحمل الحمل الذي صُممت من أجله. والمشترون الذين يلتزمون بهذا الترتيب يقضون السنوات الخمس التالية في إضافة أطوال موجية بدلاً من إعادة تصميم الخزانات.