تکنولوژی FTTH چیست و ساختارآن به چه شکل است؟

ساختارهای جدید شبکه‌ برای کاهش هزینه‌‌ی نصب سرویس‌هایی با پهنای باند بالا طراحی شده‌اند، که معمولا با نام کلی FTTX  که مخفف "فیبر به x" است از آن‌ها یاد می‌شود. فیبر به خانه (FTTH) تکنولوژی‌ای است که در آن یک فیبر نوری از دفتر مرکزی به ارائه‌دهنده‌ی خدمات مخابراتی و سپس محل استقرار مشتری کشیده می‌شود. وقتی محل، معنای گسترده‌تری از خانه داشته و شامل دفاتر کار، ساختمان‌های آپارتمانی، مجتمع‌ها و دیگر محل‌ها نیز می‌شود، نام FTTX مناسب‌تر است.

سیستم PON، اجازه‌ی به اشتراک گذاری اجزای گران‌قیمت مورد نیاز برای FTTH (فیبر به خانه) را می‌دهد. برای مثال، یک اسپلیتر پسیو که ورودی را دریافت کرده و آن را برای مخابره به مشتریان مختلف تقسیم‌بندی می‌کند باعث کاهش قابل‌ ملاحظه‌ی هزینه می‌شود، چون یک لیزر گران‌قیمت را با حداکثر 32 خانه به اشتراک می‌گذارد. اسپلیترهای PON دوطرفه‌اند، یعنی می‌توان از دفتر مرکزی به سمت مشتری سیگنال فرستاد و سیگنال را به همه‌ی آنها مخابره کرد، و سیگنال‌هایی که توسط مشتریان فرستاده می‌شوند نیز همه در یک فیبر ترکیب می‌شوند و به دفتر مرکزی فرستاده می‌شوند.

چون  تعداد زیادی اسپلیتر و پیوند‌ کوتاه وجود دارد و سیستم‌ها مانند سیستم‌های تلویزیون کابلی برای پخش ویدیو استفاده می‌شوند، معمولا از رابط‌های (connector) غیربازتابی (nonreflctive) (مانند رابط SC-APC) استفاده می‌شود.

اسپلیتر می‌تواند مانند شکل بالا یک دستگاه واقع در یک مکان باشد یا مانند شکل پایین از چند اسپلیتر متوالی تشکیل شده باشد. می‌توان از اسپلیترهای متوالی برای کاهش میزان فیبر موردنیاز در شبکه استفاده کرد و اسپلیترها را نزدیک‌تر به کاربر قرار داد. نسبت اشتراک‌گذاری کل  با ضرب‌کردن شاخه‌های کوپلرها در هم به دست می‌آید، یعنی یک اسپلیتر 4 شاخه که به یک اسپلیتر 8 شاخه متصل شده است، 32 شاخه محسوب می‌شود. معمولا زمانی از توالی استفاده می‌شود که خانه‌های مورد نظر نزدیک به هم قرار داشته باشند. گاهی اسپلیترها در دفتر مرکزی قرار دارند و از دفتر به محل هر مشتری فیبر کشیده می‌شود. این می‌تواند باعث افزایش بهره‌وری شبکه به خصوص در مناطق شهری متراکم یا مناطق روستایی وسیع شود، چون همه‌ی سخت‌افزار شبکه در یک‌جا قرار دارد.

بیشتر اسپلیترهای PON، 1X32 یا 2X32 یا اعداد کوچکتری از توان‌های دو هستند (2،4،8،16،32 و ...) کوپلرها اصولا متقارن‌اند (مثلا 32X32)، اما ساختار PON به بیشتر از یک یا دو اتصال فیبر از طرف دفتر مرکزی نیاز ندارد، یکی برای استفاده و دیگری برای نظارت، تست و به عنوان زاپاس، پس بقیه‌ی فیبرها قطع می‌شوند. کوپلرها با تقسیم مساوی سیگنال بین همه‌ی فیبرهای طرف دیگر کوپلر کار می‌کنند. اسپلیترها باعث افت زیاد در لینک FTTH (اف تی تی اچ) می‌شوند و فاصله‌ی لینک FTTH را در مقایسه با یک لینک معمول نقطه به نقطه‌ی مخابراتی محدودتر می‌کنند. جدول زیر راهنمای افت در کوپلر های PON است که میتواند برای طراحی شبکه‌ها‌ی فیبر نوری مورد استفاده قرار گیرد.

هر خانه باید با یک فیبر  singlemode از طریق یک اسپلیتر نوری به دفتر مرکزی محلی متصل باشد. همچنین، هر خانه  نیاز به یک فیبر singlemode دارد که با کانال زیرزمینی ارتباط داشته، یا از طریق هوایی به کابل‌های زیرزمینی شرکت تلفن متصل باشد. شرکت Verizon پیش‌گام نصب لینک‌های آماده‌ی فیبری است که نیاز به جوش‍کاری زیادی ندارند.

مکان اسپلیتر می‌تواند دفتر مرکزی، یا پایگاهی در نزدیکی خانه‌های مشتریان باشد.یکی از مزایای PON پسیو بودن این پایگاه است، که برعکس سوئیچ یا نود برای اتصال فیبر نیازی به برق ندارد.

یک دستگاه واسط شبکه که شامل گیرنده‌ها و فرستنده‌های فیبر نوری است، در بیرون خانه نصب می‌شود. کابل‌های داخل‌شونده زمانی که به خانه می‌رسند باید قطع و تست شده و به واسط متصل شوند. سپس کل سیستم باید تست شود.

شکل زیر شمایی از یک شبکه‌ی معمول PON به همراه لوازم مورد نیاز در دفتر مرکزی، مرکز توزیع فیبر و خانه را نشان می‌‍‌‌‌‌دهد. کابل "feeder" کابلی ‌است که از در دفتر مرکزی از OLT  منشعب شده و به مرکز توزیع فیبر، که همان محل قرارگیری اسپلیتر PON است می‌رود و سپس به کابل‌های توزیع،که به سمت مکان مشتری کشیده شده‌اند می پیوندد. در نهایت نیز از کابل‌های drop برای اتصال نهایی به ONT استفاده می‌شود.

به طور سنتی، سرویس‌های تلفن یا حداقل سرویس‌های تلفن قدیمی (POTS) برق خود را از دفتر مرکزی تامین می‌کردند. تلفن‌های POTS در دفتر مرکزی از طریق باتری یا منابع قطع‌نشدنی دیگر تغذیه می‌شدند. زمانی که برق یکی از مشترکان قطع می‌شد، آنها همچنان می‌توانستند از تلفن خود استفاده کنند تا قطعی برق را گزارش دهند. واضح است که FTTH این‌گونه عمل نمی‌کند، چون فیبر نمی‌تواند به راحتی جریان الکتریکی را حمل کند. با این که روش‌هایی برای به کاراندازی سنسورها با نور در فیبر وجود دارد، این روش‌ها عملکرد خوبی ندارند و گران هستند. بسیاری از سیستم‌های FTTH یک باتری پشتیبان در محل مشتری نصب می‌کنند که به برق مشتری متصل است، تا در صورت قطعی برق، سیستم به کار خود ادامه دهد. بعضی سیستم‌ها از سیم‌های تلفن قدیمی که امروزه با فیبر جایگزین شده‌اند برای شارژ کردن سیستم پشتیبانی استفاده می‌کنند، تا هزینه‌ی برق سیستم بر عهده‌ی شرکت تامین‌کننده‌ی FTTH باشد. و بعضی شرکت‌ها، با توجه به این نکته که بیش‌تر مردم دارای تلفن همراه هستند، مسئله‌ی منبع برق پشتیبان را بی‌اهمیت تلقی می‌کنند.