شبکه‌های فیبرنوری چگونه محدودیت‌های شبکه‌های مسی را برطرف می‌کنند؟

چرا انتقال به شبکه‌های فیبر نوری مهم است؟

شبکه‌های فیبر نوری مشکل پهنای باند و چالش‌های امنیتی که جزء جدایی‌ناپذیر شبکه‌های مسی بودند را تا حدود زیادی برطرف کرده‌اند. زیرساخت‌های فیبر نوری پهنای باند زیاد و ایمنی بیشتری در برابر معضل انتشار‌های میدان مغناطیسی دارند. با وجود فناوری‌هایی همچون شبکه نوری منفعل (PON) سرنام Passive Optical Network  و اترنت فعال (AE) سرنام Active Ethernet که توسط شرکت‌های مخابراتی ارائه می‌شود مدیران شبکه‌های تجاری می‌توانند از این فناوری‌ها استفاده کنند. شرکت‌ها می‌توانند PON یا AE را برای انتقال داده‌های خود انتخاب کنند؛ زیرا هر دو مزیت شبکه فیبر نوری از جمله پهنای باند بیشتر و سطح بهتری از امنیت لایه‌های فیزیکی نسبت به زیر ساخت‌های مسی را ارائه می‌کنند. 
حداکثر فاصله‌ انتقال داده‌ها در سیم‌کشی مس در شرایط ایده‌آل برابر با ۱۰۰ متر است که در بیشتر موارد این مقدار کافی نیست و نیاز به تکرارگر در مسیر ضروری است. وجود دستگاه‌های مختلف در مسیر هزینه‌ها را افزایش می‌دهد، پیچیدگی طراحی را زیاد می‌کند و تعداد نقاطی که ممکن است خراب شوند را افزایش می‌‌دهد. کابل‌کشی مسی، یک میدان مغناطیسی در اطراف خود تولید می‌کند که باعث ایجاد یک حفره امنیتی می‌شود که اجازه می‌دهد هکرها بتوانند به داده‌های حساس شرکت‌ها دسترسی پیدا کنند. در فناوری فیبر نوری فاصله و قدرت لیزر ثبت شده هستند و در صورت هرگونه قطعی یا تداخل سریع ارتباط قطع می‌شود. فیبر نوری هیچ‌گونه تابش یا میدان مغناطیسی از خود منتشر نمی‌کند، در نتیجه مشکل کابل مسی و مشکل نشتی اطلاعات را به همراه ندارد. 
مزایای اصلی فیبر یعنی برد، امنیت و پهنای باند به سرعت در حال رشد است. سرعت کابل مسی CAT5 در حال حاضر ۱ گیگابیت بر ثانیه و CAT6/7  برابر 10 گیگابیت بر ثانیه است. با توجه به افزایش درخواست‌های انتقال داده‌ها و پخش ویدئوهای با کیفیت زیاد مطمئناً یک سرور با سرعت ۱ گیگابیت بر ثانیه به سرعت تبدیل به یک تنگنا در شبکه می‌شود. 
یک زیرساخت فیبر نوری بر مبنای فرستنده‌های نوری و دستگاه‌های فعال کار می‌کند. پشتیبانی از سرعت ۱۰ گیگابیت بر ثانیه یا حتی سرعت‌های بیشتر با استفاده از فیبر مقرون به صرفه‌تر شده‌اند و همین موضوع باعث شده فیبر به یک زیرساخت ایده‌آل برای آینده تبدیل شود. بنابراین ارتباطات فیبر نوری چالش‌های فاصله، امنیت و پهنای باند را حل و طراحی شبکه را ساده‌تر می‌کنند. اصلی‌ترین چالش پیرامون فیبر نوری پیدا کردن یک راه‌حل مقرون به صرفه اقتصادی است تا سازمان‌ها بتوانند شبکه سازمانی خود را بر مبنای فیبر پیاده‌سازی کنند. 

شبکه محلی نوری منفعل (POL)

شبکه‌ محلی نوری منفعل (PON) سرنام Passive Optical LAN یک فناوری توزیع فیبر است که از طرف اپراتورهای فناوری PON برای ارائه خدمات مبتنی بر فیبر تکامل یافته است. این فناوری با هدف برطرف کردن محدودیت‌‌ها، در دسترس نبودن فیبر و عدم وجود پهنای باند برای سرویس‌دهی به مشترکانی که از ایستگاه مرکزی دور هستند به وجود آمد. قدرت معماری PON در توانایی به‌اشتراک‌گذاری پهنای باند روی یک فیبر مشترک با استفاده از تقسیم‌کننده‌های پهنای باند غیرفعال (بدون نیاز به برق) است. برای تسهیل فرآیند به‌اشتراک‌گذاری پهنای باند، دو عنصر اصلی به شبکه توزیع فیبر اضافه شده که ترمینال خط نوری (OLT) و واحد شبکه نوری (ONU) نام دارند. ورودی‌های ترمینال خط نوری همچون سرویس‌های TDM و Ethernet روی بستر شبکه محلی نوری منفعل انتقال داده می‌شوند، در حالی که واحد شبکه نوری (ONU) اطلاعات لازم برای سرویس‌های محلی که توسط تجهیزات رایج کاربری از آن‌ها استفاده می‌شود را ارائه می‌کند. شکل 1 این موضوع را بهتر نشان می‌دهد. 

شکل1- شبکه‌ محلی نوری منفعل (POL)
 

به‌کارگیری شبکه محلی نوری منفعل در فیبر اشتراکی و غیر فعال کاهش تعداد فیبر‌های مورد نیاز و عدم نیاز به برق در تجهیزات شبکه فیبر نوری را به همراه دارد. این راندمان بالای فیبر و انشعاب غیر فعال اهمیت اقتصادی زیادی در شبکه‌ها دارد؛ به ویژه در مواردی که تراکم مشتریان کم است است یا مشتریان در یک ناحیه پخش شده‌اند و منابع به راحتی قابل تشخیص نیستند. البته در شبکه‌های سازمانی تراکم بیشتری وجود دارد و مصرف‌کنندگان پهنای‌باند و منابع همگی در یک حوزه هستند که این موضوع دسترسی به کلیه مولفه‌های شبکه را راحت‌تر می‌کند. شبکه‌های محلی نوری منفعل به یک سری تجهیزات ویژه در قالب OLT، تجهیزاتی برای نصب در محل و در قالب ترمینال شبکه نوری (ONT) سرنام Optical Network Terminal و زیرساخت‌هایی مشترک با شبکه قدیمی نیاز دارند. در برخی موارد لازم است تا تجهیزات شبکه‌های اترنت محلی با شبکه فیبر جایگزین شوند که می‌تواند اختلال در سرویس‌ها و مشکل در انتقال داده‌ها را به وجود آورد. 
بنابراین POL ممکن است مناسب‌ترین راهکار برای ساخت یک شبکه جدید باشد. با این حال، این امر نیازمند آموزش‌های اضافی و معرفی محیط ناآشنای این نوع شبکه‌ها به کارمندان است. شبکه‌های POL ممکن است مشکلات کوچکی نیز داشته باشند. به‌طور مثال، با توجه به اینکه چه تعداد مشترک روی یک لینک قرار دارند، ارائه خدمات متفاوت به مشترکان سخت است. در حالی که POL فناوری فیبر را به شرکت‌ها وارد می‌کند و به تبع آن مزیت‌های بالقوه‌ای برای شبکه‌ها به وجود می‌آورد، اما مدیران شبکه‌ها باید معایب و موانع احتمالی را در نظر بگیرند. این موانع آموزش‌های لازم به کارمندان برای معرفی فناوری جدید و اختلال در فعالیت سرویس‌های در حال کار است. علاوه بر این به دلیل ماهیت مشترک پهنای‌باند در این فناوری، مدیر فناوری‌اطلاعات ممکن است ابزارهای محدودتری برای مدیریت و تعیین سطح خدمات داشته باشد. برخی از تولیدکنندگان تجهیزات POL محدودیت‌های کارکردی را برای محصولات خود در نظر گرفته‌اند که باید در زمان استقرار شبکه سازمانی به آن‌ها دقت شود. از جمله این محدودیت‌ها به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:
• حداکثر برد منطقی ۶۰ کیلومتر
•  حداکثر برد فیزیکی ۲۰ کیلومتر
•  حداکثر برد انشعاب یک فیبر ۲۰ کیلومتر
•  حداکثر پهنای باند دانلود 2.5 گیگابیت بر ثانیه به ازای هر مشترک
•  حداکثر پهنای باند آپلود 1.5 گیگابیت بر ثانیه به ازای هر مشترک
•  نوع مالتی‌پلکسینگ از OLT به ONT از نوع تقسیم زمانی TDM است، یعنی در هر لحظه فقط یک ONT  می‌تواند عمل انتقال را انجام دهد. 

اترنت فعال Active Ethernet) AE)

AE نسخه‌ای توسعه یافته از فناوری شبکه اترنت است که از انتقال 10/100/1000 مگابیت بر ثانیه در کابل‌های CAT5 و ۱۰ گیگابیت بر ثانیه در کابل‌های CAT6 پشتیبانی می‌کند. تفاوت فقط در تبدیل رسانه انتقال از کابل مسی به فیبر نوری است. نوآوری‌های جدید در شبکه‌های اترنت، سهولت مدیریت، دید و کنترل شبکه را امکان‌پذیر می‌کنند. شرکت‌ها با تبدیل رسانه انتقال به فیبر نوری می‌توانند با اطمینان بیشتری خدمت‌رسانی کنند. AE رویکردی تکاملی برای استفاده از مزایای فیبر در شبکه‌های کابل مسی ارائه می‌کند؛ بدین صورت که از فیبر نوری در قسمت‌هایی از شبکه که نیاز به پهنای باند زیاد و امنیت دارند، استفاده می‌شود. در واقع فیبر نوری در یک شبکه کابل مسی ادغام می‌شود. این موضوع در شکل 2 نشان داده شده است. 

شکل2- یک شبکه اترنت فعال (AE)
 

AE تعامل خوبی میان فیبر و مس برقرار می‌کند به این صورت که از مس در مکانی که عملکرد خوبی دارد استفاده می‌کند یا در مکانی که امکان استفاده از POE فراهم است استفاده می‌کند. زمانی که نیاز به برقراری ارتباط میان فیبر و کابل مسی باشد، CWDM روشی مقرون به صرفه برای انتقال حداکثر ۱۶ کانال اختصاصی کابل مسی از طریق یک جفت فیبر است. با استفاده از AE مدیران شبکه می‌توانند لینک‌های مهم شبکه را بدون تاثیر بر سرویس شبکه به فیبر تبدیل کنند و کنترل و نظارت دقیق‌تری بر عملکرد شبکه داشته باشند. در واقع AE راهکار مبتنی بر فناوری POL است که رویکردی تکاملی برای مهاجرت به شبکه‌های با قابلیت اطمینان بیشتر و خدمت‌رسانی بهتر ارائه می‌کند. 
انتقال به شبکه فیبر نوری به معنای همه یا هیچ نیست، به عبارت دقیق‌تر این‌گونه نیست که باید همه اتصالات از جنس فیبر نوری باشند. فیبر نوری می‌تواند در شبکه‌ای که مبتنی بر کابل مسی است کار کند و سپس عناصر OLT و ONT به شبکه اضافه می‌شوند و در عمل یک شبکه هیبریدی به وجود آید. یک شبکه AE با تبدیل ستون فقرات شبکه سنتی به فیبر نوری فرآیند مهاجرت را آغاز می‌کند. دقت کنید که معماری AE می‌تواند به عنوان یک نقطه اتصال مرکزی که سایر شبکه‌ها از شرکت‌های مختلف به آن متصل می‌شوند به کار گرفته شود. 

حرکت به سمت فیبر نوری

فارغ از اینکه از معماری POL یا AE استفاده می‌شود، شرکت‌ها می‌توانند از مزایای شبکه فیبر نوری برای حل مشکل محدودیت مسافت، پهنای باند و امنیت استفاده کنند. AE اجازه می‌دهد از شبکه‌های اترنت همراه با یک رویکرد تکاملی به منظور باز طراحی یک شبکه استفاده کنید؛ شبکه‌ای که بتوان در آن از تجهیزات قدیمی‌تر یکبار دیگر استفاده کرد و در همان زمان از مزیت‌های یک شبکه فیبر نوری نیز استفاده کرد. با استفاده از AE، مدیران شبکه می‌توانند به بهترین شکل از فیبر نوری استفاده کنند، بدون این که تاثیر منفی در فعالیت شبکه به وجود آید. در چنین شرایطی کارمندان با محیطی که با آن آشنا هستند به تعامل می‌پردازند و مدیران شبکه‌ها گزینه‌های بیشتری برای کنترل، استفاده از پهنای باند، برقراری امنیت و ارائه خدمات در اختیار دارند.