وحدة نهاية الخط البصري (OLT) نواة شبكة الوصول البصري

يُعدّ إدارة ميزانية القدرة الضوئية في وحدة الإرسال الضوئي (OLT) ركيزة أساسية لتشغيل شبكة الألياف الضوئية السلبية (PON) بشكل موثوق، حيث يضمن أن تنتقل الإشارات الضوئية عبر الشبكة بقوة كافية للحفاظ على سلامة البيانات بين وحدة الإرسال الضوئي (OLT) ووحدات الشبكة الضوئية (ONUs). تمثّل ميزانية القدرة الضوئية أقصى خسارة مسموح بها بين منفذ الإرسال في وحدة OLT ومنفذ الاستقبال في وحدة ONU، وتُحسب كفرق بين الحد الأدنى لقدرة الإرسال في وحدة OLT والحد الأدنى لحساسية الاستقبال في وحدة ONU، بالإضافة إلى هامش أمان لتعويض الخسائر المتغيرة. ويُعدّ إدارة هذه الميزانية بشكل فعّال أمرًا بالغ الأهمية لتحسين أداء الشبكة وتوسيع نطاق الخدمة وتقليل وقت التوقف. تتضمن المكوّنات الرئيسية المؤثرة على ميزانية القدرة خسائر الامتصاص في كابل الألياف الضوئية وخسائر الوصلات والمشابك والمقسّمات، والعوامل البيئية مثل تقلبات درجة الحرارة والضغط المادي على الألياف. ويتم قياس خسارة الامتصاص في الألياف عادةً بوحدة الديسيبل لكل كيلومتر (dB/km)، وهي تختلف حسب نوع الألياف: تتميز الألياف ذات النمط الواحد (SMF) المستخدمة في الشبكات PON بخسارة أقل (حوالي 0.2 ديسيبل/كم عند الطول الموجي 1310 نانومتر و0.18 ديسيبل/كم عند 1550 نانومتر) مقارنة بالألياف متعددة الأنماط، مما يجعلها مناسبة للنقل لمسافات طويلة. وتؤدي كل وصلة أو مشبك إلى خسارة إضافية - فقد تضيف الوصلات الميكانيكية خسارة تتراوح بين 0.1 و0.3 ديسيبل، في حين تقدّم الوصلات الانصهارية خسائر أقل (من 0.05 إلى 0.1 ديسيبل). أما المقسّمات التي تقوم بتقسيم الإشارة الضوئية بين عدة وحدات ONU، فهي من العوامل الرئيسية في خسارة القدرة؛ فمثلاً، يُحدث مقسّم 1:32 خسارة تبلغ حوالي 16 ديسيبل. تبدأ إدارة ميزانية القدرة في وحدة OLT بإجراء حسابات دقيقة أثناء تصميم الشبكة. ويجب على المهندسين أخذ جميع الخسائر المحتملة بعين الاعتبار: الطول الإجمالي لكابل الألياف مضروبًا في معامل الامتصاص، وعدد الوصلات والمشابك مضروبًا في خسائر كل منها، وخسارة المقسّم بناءً على نسبة التقسيم. ويتم إضافة هامش أمان يتراوح بين 3 و5 ديسيبل لاستيعاب تدهور المكوّنات مع مرور الوقت أو التوسعات المستقبلية في الشبكة أو الخسائر غير المتوقعة الناتجة عن انحناءات الألياف أو تدهورها. فعلى سبيل المثال، قد تكون قدرة الإرسال في نظام GPON (الشبكة الضوئية السلبية ذات السرعة الجيجابيتية) +2 إلى +7 ديسيبل ميلي واط، وحساسية الاستقبال في وحدة ONU -27 ديسيبل ميلي واط، مما يعطي ميزانية نظرية تتراوح بين 29 و34 ديسيبل، ولكن بعد خصم هامش الأمان البالغ 3 ديسيبل وخسارة مقسّم 1:32 (16 ديسيبل) وخسارة 10 كم من الألياف ذات النمط الواحد (2 ديسيبل) وخسارة 5 مشابك (1 ديسيبل إجمالي)، تبقى ميزانية كافية لضمان التشغيل الموثوق. ويُعدّ الإدارة الديناميكية أمرًا بالغ الأهمية أيضًا في الشبكات القائمة. تحتوي وحدات OLT المزودة بقدرات مراقبة القدرة على قياس مستمر لمستويات الإرسال والاستقبال، مما يتيح للمشغلين اكتشاف أي شذوذ مثل زيادة الخسارة بسبب وصلة تالفة أو مشبك غير محاذٍ. ويمكن للوحدات الحديثة من OLT التي تحتوي على ميزات تعديل تلقائي للقدرة تعويض الخسائر الصغيرة وتحسين نطاق الميزانية الفعّال. كما تساعد الاختبارات الدورية باستخدام جهاز العكس الضوئي الزمني (OTDR) في تحديد نقاط الخسارة، مما يمكّن من الصيانة الوقائية. من التحديات الموجودة في إدارة ميزانية القدرة ضرورة تحقيق التوازن بين التغطية والسعة. فالمقاييس الأعلى (مثلاً 1:64) تزيد الخسارة وبالتالي تقلل من أقصى مدى، في حين أن المقاييس الأقل (مثلاً 1:8) تحافظ على ميزانية أكبر لنقل لمسافات أطول لكنها تحدّ من عدد وحدات ONU المتصلة. ويجب على مشغلي الشبكات أيضًا أخذ خسائر الطول الموجي بعين الاعتبار، حيث تستخدم الشبكات PON أطوال موجية مختلفة للحركة المرورية الصاعدة (1310 نانومتر) والنازلة (1550 نانومتر)، ولكل منهما خصائص امتصاص مختلفة. كما يمكن أن تؤثر تقلبات درجة الحرارة على امتصاص الألياف وفعالية المقسّمات، حيث تزداد الخسائر في درجات الحرارة القصوى، مما يستدعي تصميمات مُعوَّمة حراريًا في البيئات القاسية. وتؤثر إدارة ميزانية القدرة الضوئية في وحدة OLT بشكل مباشر على جودة الخدمة، مما يمكّن من تحقيق سرعات بيانات أعلى ودعم عدد أكبر من وحدات ONU لكل وحدة OLT، وضمان اتصال مستمر للخدمات مثل الإنترنت عالي السرعة والتلفزيون عبر بروتوكول الإنترنت (IPTV) والاتصالات الصوتية عبر الإنترنت (VoIP). وبجمع الحسابات الدقيقة في التصميم والمراقبة في الوقت الفعلي والصيانة الوقائية، يمكن للمشغلين تحقيق أقصى استفادة من كفاءة ميزانية القدرة وتقليل التكاليف التشغيلية وتعزيز موثوقية الشبكات الضوئية السلبية (PON).