โทโพโลยีและสถาปัตยกรรมของเครือข่ายใยแก้วนำแสง

ทรานซีฟเวอร์สองตัวกับใยแก้วนำแสงหนึ่งเส้นประกอบกันเป็นลิงก์หนึ่งลิงก์ เครือข่ายคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อนำลิงก์เหล่านี้มารวมกันเป็นร้อยๆ ลิงก์ วิธีจัดวางลิงก์ ไม่ว่าจะเป็นแบบจุดต่อจุด วงแหวน ต้นไม้ ตาข่าย หรือดาว เป็นตัวกำหนดว่าเส้นทางหนึ่งต้องใช้ใยแก้วนำแสงกี่เส้น เกิดอะไรขึ้นเมื่อสายถูกตัดขาด ปลายแต่ละด้านต้องใช้ออปติกส์แบบใด และระบบสายต้องจัดทำเอกสารอย่างไร บทความนี้พาไปดูโทโพโลยีที่ใช้ในศูนย์ข้อมูล แคมปัส เครือข่ายการเข้าถึง และทรานสปอร์ต ลำดับชั้นของระบบเดินสายแบบมีโครงสร้างตามที่มาตรฐานกำหนด สถาปัตยกรรม FTTx การวางแผนจำนวนใยแก้วนำแสง และรูปแบบการป้องกันเส้นทาง พร้อมออปติกส์ที่แต่ละแบบต้องใช้

โทโพโลยีเครือข่ายใยแก้วนำแสง: จุดต่อจุด วงแหวนที่มีการป้องกัน ต้นไม้ PON, WDM บนคู่สายเดียว

โทโพโลยีพื้นฐาน

โทโพโลยี	โครงสร้าง	จำนวนใยแก้วนำแสงต่อลิงก์	การป้องกัน	ออปติกส์โดยทั่วไป	ที่ใช้งาน
จุดต่อจุดแบบดูเพล็กซ์	A ↔ B บนใยแก้วนำแสงสองเส้น	2	ไม่มี (หรือคู่สายสำรองแยกเส้นทาง)	SR/LR/ER, DAC/AOC	ทุกที่
จุดต่อจุดแบบ BiDi เส้นเดียว	ใยแก้วนำแสงเส้นเดียว สองความยาวคลื่น	1	ไม่มี	คู่ BiDi (1310/1490, 1270/1330)	เส้นทางที่มีใยแก้วนำแสงจำกัด, FTTx
จุดต่อจุดแบบ WDM	N ช่องสัญญาณบนคู่สายเดียวผ่านมัลติเพล็กเซอร์/ดีมัลติเพล็กเซอร์	2 เส้นสำหรับ N บริการ	ตามแต่ละระบบ	โมดูล CWDM/DWDM (CWDM, DWDM)	เมโทร, การเชื่อมต่อภายในแคมปัส
ดาว/ฮับและแฉก	ทุกไซต์เชื่อมเข้าโหนดศูนย์กลาง	2 เส้นต่อแฉก	เชื่อมต่อคู่ไปยังฮับสองตัว	LR/ER ตามระยะทาง	แคมปัส, WAN ขององค์กร
วงแหวน	โหนดต่อกันเป็นวง สัญญาณวิ่งได้สองทิศทาง	2 (วงแหวนเดี่ยว) หรือ 4 (วงแหวนคู่)	มีในตัว: เส้นทางที่สอง	LR/ER, DWDM ร่วมกับ OADM	เมโทร, การเข้าถึงของผู้ให้บริการ, สาธารณูปโภค
ต้นไม้ (PON)	ใยแก้วนำแสงจาก OLT หนึ่งเส้นแยกในอัตราส่วน 1:32–1:128 ไปยัง ONU	สายป้อน 1 เส้น, 1 เส้นต่อผู้ใช้บริการ	การป้องกันแบบ Type B/C เป็นทางเลือก	คลาสออปติกส์ PON (การทำงานของ PON)	FTTH
ตาข่าย	หลายต่อหลาย	จำนวนมาก	การจัดเส้นทางใหม่	ROADM/โคฮีเรนต์	ทรานสปอร์ตหลัก
ลีฟ–สไปน์ (Clos แบบพับ)	ลีฟทุกตัวเชื่อมกับสไปน์ทุกตัว	2 เส้นต่อลิงก์	หลายเส้นทางโดยการออกแบบ	SR4/DR4/AOC (บทบาทและโทโพโลยี)	ศูนย์ข้อมูล
บัส/เชิงเส้นแบบเพิ่ม-ลดสัญญาณ	โหนดเรียงตามเส้นทางเดียว	2	ไม่มี	OADM	ท่อส่ง, ทางรถไฟ

ลำดับชั้นของระบบเดินสายแบบมีโครงสร้าง (TIA-568 / ISO 11801)

องค์ประกอบ	บทบาท	ชนิดใยแก้วนำแสงที่เลือกใช้	หมายเหตุ
จุดนำสายเข้าอาคาร	จุดที่สายของผู้ให้บริการเข้าสู่อาคาร เปลี่ยนผ่านภายนอก → ภายใน	ตามที่ผู้ให้บริการกำหนด	สายภายนอกอาจเดินเข้าไปภายในอาคารได้ไม่เกิน 15 m เว้นแต่สายมีพิกัดรองรับ (NEC 770)
ห้องอุปกรณ์/จุดเชื่อมต่อสายหลัก (MC)	สวิตช์แกนหลัก, ODF	OS2	แบ็กโบนทั้งหมดสิ้นสุดที่นี่
แบ็กโบน (แนวตั้ง/แคมปัส)	MC ↔ จุดเชื่อมต่อสายระดับกลาง (IC) ↔ จุดเชื่อมต่อสายแนวราบ (HC)	OS2 (OM4 สำหรับระยะสั้นภายในอาคารเดียวกัน)	SMF ในแคมปัสไม่เกิน 2 000 m; โดยทั่วไป 12–48 เส้นต่อตู้สาย
ห้องโทรคมนาคม (TR/HC)	กระจายสายประจำชั้น	—	สวิตช์การเข้าถึง
การเดินสายแนวราบ	TR → ช่องเสียบพื้นที่ทำงาน ไม่เกิน 90 m	ส่วนใหญ่เป็นสายทองแดง; ใยแก้วนำแสงในระบบเดินสายแบบรวมศูนย์ (ไม่เกิน 300 m OM3/OM4)	ใยแก้วนำแสงถึงโต๊ะทำงานพบได้น้อยแต่ก็มีใช้งาน
ศูนย์ข้อมูล (TIA-942)	MDA → IDA → HDA → EDA (ZDA เป็นทางเลือก)	ทรังก์ OM4/OS2 พร้อม MPO	รูปแบบ ToR, EoR, MoR ด้านล่าง

รูปแบบการเดินสายในศูนย์ข้อมูล

รูปแบบ	ระบบเดินสาย	ออปติกส์
บนแร็ก (ToR)	เซิร์ฟเวอร์เชื่อมกับสวิตช์ในแร็กเดียวกันผ่าน DAC; อัปลิงก์ของสวิตช์ไปยังสไปน์ผ่านใยแก้วนำแสงแบบมีโครงสร้าง	DAC ไม่เกิน 3 m; อัปลิงก์ SR4/DR4/AOC
ท้ายแถว/กลางแถว (EoR/MoR)	เซิร์ฟเวอร์เดินสายข้ามแถวไปยังสวิตช์ที่ปลายแถวหรือกลางแถว	ออปติกส์ AOC หรือ SR ระยะ 10–30 m; ใช้ใยแก้วนำแสงมากขึ้น สวิตช์น้อยลง
ทรังก์ MPO แบบมีโครงสร้าง + คาสเซ็ต	ทรังก์ 12/24 เส้นระหว่าง MDA กับ HDA/EDA, เบรกเอาต์ LC ในคาสเซ็ต	ออปติกส์ดูเพล็กซ์ชนิดใดก็ได้; วิธีโพลาริตี A/B/C (เบรกเอาต์และการเดินสาย MPO)
MPO แบบจุดต่อจุดโดยตรง	ทรังก์ต่อตรงระหว่างพอร์ต QSFP (SR4/DR4)	ออปติกส์ขนาน; ขั้วต่อน้อยลง
ปรับให้เหมาะกับเรล (AI)	GPU NIC แต่ละตัวเชื่อมไปยังลีฟคนละตัว	ส่วนใหญ่เป็น AOC/DR4 (การเดินสายคลัสเตอร์ AI)

สถาปัตยกรรม FTTx

สถาปัตยกรรม	ใยแก้วนำแสงไปถึง	ช่วงสุดท้าย	อุปกรณ์แอ็กทีฟ	ออปติกส์
FTTH — PON	บ้านพักอาศัย	ใยแก้วนำแสง 1 เส้นจากสปลิตเตอร์	OLT + ONU	คลาส GPON/XGS-PON; สปลิตเตอร์ 1:32–1:64
FTTH — P2P Ethernet (AON)	บ้านพักอาศัย	ใยแก้วนำแสงเฉพาะต่อบ้านหนึ่งหลัง	สวิตช์ Ethernet + CPE	BiDi เส้นเดียว 1G/10G
FTTB	อาคาร	สายทองแดง (Ethernet/VDSL/G.fast) ภายในอาคาร	สวิตช์อาคาร/DSLAM	อัปลิงก์ LR 1G/10G
FTTC / FTTN	ตู้/โหนด	VDSL บนสายทองแดง	DSLAM ริมถนน	LR 1G/10G, CWDM
FTTA	เสาอากาศ	ใยแก้วนำแสงถึง RRU	RRU/AAU	ออปติกส์ฟรอนต์ฮอล 10/25G (ฟรอนต์ฮอล)
FTTx ร่วมกับ WDM-PON / TWDM	บ้านพักอาศัย	ใยแก้วนำแสง 1 เส้น หนึ่งความยาวคลื่นต่อผู้ใช้/กลุ่ม	NG-PON2	ออปติกส์ ONU ที่ปรับความยาวคลื่นได้

สถาปัตยกรรมการแยกสัญญาณใน PON มีสองแบบ: แบบรวมศูนย์ (สปลิตเตอร์ 1:64 หนึ่งตัวที่ตู้ ยืดหยุ่น มีจุดเชื่อมเดียว) เทียบกับ แบบต่อเรียงลำดับ/กระจาย (1:4 แล้วตามด้วย 1:16 ตามแนวถนน ใช้ใยแก้วนำแสงสายป้อนน้อยกว่า แต่มีกล่องต่อสายมากกว่า และสูญเสียเพิ่มอีกประมาณ 0.5 dB) (คลาส ODN)

การวางแผนจำนวนใยแก้วนำแสง

กฎ	เหตุผล
2 เส้นต่อบริการดูเพล็กซ์, 1 เส้นต่อผู้ใช้บริการ BiDi/PON	พื้นฐาน
เผื่อสำรอง 50–100 % บนเส้นทางแบ็กโบน	ค่าใช้จ่ายงานโยธาสูงกว่าค่าใยแก้วนำแสงมาก การดึงสายเพิ่มภายหลังมีค่าใช้จ่ายสูงกว่า
สายภายนอกอาคารต้องมีอย่างน้อย 12 เส้นเสมอ; 24–48 เส้นระหว่างอาคาร; 96–288 เส้นบนทรังก์เมโทร; 864+ เส้นบนท่อร้อยสายที่ป้อนเข้าศูนย์ข้อมูล	ความละเอียดของการเชื่อมต่อและจำนวนริบบอน
วางแผนใช้ WDM แทนการเพิ่มใยแก้วนำแสงเมื่อพื้นที่ท่อร้อยสายเป็นข้อจำกัด	8–96 บริการบนคู่สายเดียว
ใช้ใยแก้วนำแสง (หรือสาย) แยกต่างหากสำหรับเส้นทางป้องกัน	คู่สายที่สองในสายเดียวกันไม่รอดหากถูกขุดขาด
สำรองใยแก้วนำแสงไว้สำหรับการตรวจติดตาม (RFTS) และสปลิตเตอร์ PON ในอนาคต	—
การเช่าใยแก้วนำแสงมืด เทียบกับบริการความยาวคลื่น/Ethernet	ใยแก้วนำแสงมืด: เลือกออปติกส์เองและดูแลระบบสายเอง; ความยาวคลื่นแบบมีผู้จัดการ: ต้องใช้ออปติกส์ตามกฎของผู้ให้บริการ

การป้องกันและความหลากหลายของเส้นทาง

รูปแบบ	วิธีการ	เวลาสลับเส้นทาง	ต้นทุนใยแก้วนำแสง
ไม่มีการป้องกัน	เส้นทางเดียว	—	1×
1+1	ส่งสัญญาณบนสองเส้นทางที่แยกจากกัน ผู้รับเลือกเอง	< 50 ms	2×
1:1 / 1:N	เปิดใช้งานเส้นทางสำรองเมื่อเกิดความล้มเหลว	50 ms ถึงหลายวินาที	2× หรือใช้ร่วมกัน
วงแหวน (ERPS G.8032, MPLS-TP, OTN, SNCP)	จัดเส้นทางใหม่ไปอีกทางรอบวงแหวน	< 50 ms	ใยแก้วนำแสงของวงแหวน
การกู้คืนแบบตาข่าย	คอนโทรลเพลนหาเส้นทางใหม่	หลายวินาที	ความจุสำรองที่ใช้ร่วมกัน
PON Type B/C	สำรอง OLT พอร์ต/ทรังก์/ซ้ำซ้อนเต็มรูปแบบ	หลายวินาที	ใยแก้วนำแสงสายป้อนเพิ่ม 1 เส้น
การเชื่อมต่อคู่ (LAG/MLAG/ECMP ไปยังสองโหนด)	หลายเส้นทาง L2/L3	ต่ำกว่าหนึ่งวินาที	ลิงก์การเข้าถึง 2× (พื้นฐานการส่งต่อข้อมูล)

ความหลากหลายของเส้นทางหมายถึง เส้นทางที่แยกจากกันทางกายภาพ ได้แก่ ท่อร้อยสายคนละท่อ ทางเข้าอาคารคนละจุด ฝั่งถนนคนละฝั่ง สายสองเส้นในร่องเดียวกันมีโอกาสถูกขุดขาดพร้อมกันจากอุบัติเหตุเดียวกัน

เวลาหน่วง

ตัวกลาง	ความหน่วง	หมายเหตุ
ใยแก้วนำแสงมาตรฐาน	≈ 4.9 µs/km (n ≈ 1.47)	100 km ≈ 0.5 ms ทางเดียว
ใยแก้วนำแสงแบบแกนกลวง	≈ 3.3 µs/km	การซื้อขายทางการเงินความเร็วสูง, HPC (ชนิดของใยแก้วนำแสง)
ทองแดง/ไมโครเวฟ/สุญญากาศ	≈ 3.3 µs/km	ไมโครเวฟเร็วกว่าใยแก้วนำแสงบนเส้นทางตรง
เพิ่มต่อฮอป	สวิตช์ 1–10 µs, เราเตอร์ 10–100 µs, FEC/DSP ในออปติกส์ 400G+ 100–300 ns, DSP โคฮีเรนต์ระดับ µs	มาจากอุปกรณ์ ไม่ใช่ตัวเนื้อแก้ว

การจัดทำเอกสารของโทโพโลยี

เครือข่ายใยแก้วนำแสงทุกแห่งต้องมี แผนที่เส้นทาง (GIS) การกำหนดหมายเลขสายและใยแก้วนำแสง แผนภาพจุดเชื่อมของกล่องต่อสายแต่ละกล่อง แผนผังพอร์ตของ ODF บันทึกจุดเชื่อมต่อสาย ผลการทดสอบต่อใยแก้วนำแสงแต่ละเส้น และบันทึกการเปลี่ยนแปลง ทั้งหมดนี้ต้องปรับปรุงให้ทันสมัยอยู่เสมอ (การบำรุงรักษาและการกู้คืน, การติดตั้งและเส้นทาง)

ใน CodingBox

โทโพโลยีเป็นตัวกำหนดรายการออปติกส์ที่ต้องใช้ ได้แก่ คู่ BiDi สำหรับแฉกที่ใช้ใยแก้วนำแสงเส้นเดียว คลาส PON สำหรับโทโพโลยีแบบต้นไม้ ช่องสัญญาณ CWDM/DWDM สำหรับคู่สายที่ใช้ร่วมกัน และ SR4/DR4 แบบขนานสำหรับทรังก์ MPO CodingBox ตรวจสอบโมดูลแต่ละตัวที่ส่งมอบเทียบกับรายการนั้น ทั้งความยาวคลื่น ช่องสัญญาณ PMD และคลาสกำลังไฟ ก่อนที่โมดูลจะถูกนำไปติดตั้งที่ไซต์งาน (Check transceiver, Code database)

การทำให้โทโพโลยียังตรวจสอบได้อยู่เสมอ ไม่ว่าจะเป็นรูปแบบตัวระบุ ป้ายกำกับ ผังจุดเชื่อม GIS และบันทึกข้อมูล: เอกสารและการติดป้ายกำกับ ส่วนกล่องอุปกรณ์ที่โหนดต่างๆ ของโทโพโลยีเหล่านี้ ได้แก่ ทรานสปอนเดอร์ ROADM OLT สวิตช์ป้องกัน และตัวแปลงสื่อ: อุปกรณ์ทรานสปอร์ตและการเข้าถึง

หากพบข้อมูลที่ไม่ถูกต้องหรือข้อผิดพลาดในบทความนี้ ให้เลือกข้อความส่วนนั้นแล้วกด Ctrl+Enter เพื่อ