الشبكات الهجينة HFC Hybrid Fiber-Coaxial Networks
MR HACKER- جامعي ذهبي
عدد المساهمات : 2364
العمر : 38
المكان : Syrian Arab Rebablic
المزاج : معصب و مكهرب دوما
الدراسة : اقتصاد
السنة الدراسية : 4
المستوى : 56
نقاط : 4906
تاريخ التسجيل : 21/05/2009
من طرف MR HACKER الأربعاء أغسطس 12, 2009 12:12 am
الشبكات الهجينة HFC Hybrid Fiber-Coaxial Networks
(ما يطلق عليها شبكات الوصول باستخدام موديم الكابل) |
إن الشبكة الهجينة HFC هي شبكة تعتمد على تقنية التبديل للباكيت (الرزمة) Switching Packet (المستخدمة بشكل رئيس للتعامل مع نقل المعطيات) عوضا ً عن تقنية التبديل بالدارات Circuit Switching الموجود في شبكات الاتصالات الاعتيادية التي تتبنى تقنيات التجميع بالتقسيم الزمني،الترددي، الكودي TDMA،FDMA،CDMA.
تقدم الشبكة الهجينة HFC عرض حزمة مناسب ومتوفر بحيث يتم تعيينه عند الحاجة إليه، وهي لا تعتمد على التعيين المسبق لعرض الحزمة كما هو في معظم الشبكات.
تمثل الشبكة الهجينة HFC التطور الكبير الذي طرأ على شبكة CATV ( تعني شبكة هيئة هوائيات التلفزيون Community Antenna TV) الموجودة بشكل كبير في الدول الأوربية واليابان والولايات المتحدة الأمريكية ، لقد تم هذا التطوير من خلال إدخال موديم الكابل CM )Cable Modem).
من المعروف أن الموديم MoDem هو جهاز يقوم بتحقيق عمليتي التعديل Modulation و فك التعديل Demodulation للإشارات الراديوية RF )Radio Frequency).
لقد صممت الشبكة الهجينة HFC لتقوم بتوزيع خدمات نقل المعطيات (Data Transmission Services) على شبكة كابل CATV تقليدية، يتم توزيع الخدمة باستخدام توصيلات خاصة لجهاز التلفزيون TV الموجود في منزل المشترك أو بالحاسب الشخصي PC للمشترك، أي أننا حصلنا على ما قدمته شبكات الكابل بالإضافة إلى ما نحصل عليه من مزايا وخدمات شبكات المعطيات باستخدام موديم الكابل CM.
أما التسلسل التاريخي لنشوء الشبكة الهجينة HFC، فإنه في عام 1948 كان عدد المحطات التلفزيونية هو 3 محطات ترسل إشاراتها بالاعتماد على الإرسال وفق خط النظر باستخدام الأبراج الهوائية الموجهة وبالاعتماد على الترددات
(Ultra High Frequency)UHF-VHF (Very High Frequency).
ثم في عام 1970 تم حل مشاكل الإرسال وفق خط نظر (من ضعف تغطية، ضعف إشارة، محدودية الأقنية، التكلفة العالية نسبيا ً) وذلك من خلال الانتقال إلى إرسال إشارات المحطات التلفزيونية بالاعتماد على الهوائيات Antennas و استخدام الكابلات المحورية Coaxial Cables الواصلة للمنازل المشتركين، لقد كان هذا الانتقال يعني التحول من البث المجاني للمحطات التلفزيونية إلى البث المدفوع الأجر من قبل المشترك لمحطات محددة.
لقد حصل التطور الكبير لشبكات الكابل CATV في عام 1990 حيث بلغ عدد المنازل التي تستقبل الإرسال التلفزيوني باستخدام الكابل إلى نصف عدد المنازل في الولايات المتحدة الأمريكية.
أما استخدام الشبكة الهجينة HFC اليوم، فإن نسبة 63% من المشتركين في الولايات المتحدة الأمريكية USA تمتلك اشتراك في تلفزيون الكابل CATV (للمحطات التلفزيونية)، بينما تنتقل خدمات المعطيات دون الاعتماد على استقبال المحطات التلفزيونية إلى ما نسبته 95% من المساكن.
مزايا الشبكة الهجينة HFC
-1 شبكة ذات عرض حزمة عريض بالاعتماد على الخصائص الترددية للكابل المحوري Coaxial .
-2 تسمى هذه الشبكات اختصاراًHFC أي الشبكات الهجينة Hybrid وذلك لأنها تستخدم كابل ليف بصري Fiber و محوري Coaxial .
-3 تعمل هذه الشبكة بشكل دائم (Always Online)، أي أنها تقدم خدماتها للمستخدمين في أي وقت يطلبون الخدمة.
-4 عرض الحزمة الخاص بهذه الشبكة غير معين، أما عرض الحزمة الإجمالي لهذه الشـبكة فهو 750Mhz .
-5 شـبكة ذات وصول من قبل المسـتخدمين
عالي السـرعة High Speed .
-6 تعتمد الشــبكات الهجينة على بنية الشجرة و الفروع، حيث تتوضع المحطة المركزية في الجذر . بينما يتوضع المستخدمين على الفروع.
-7 يتم الإرسال في هذه الشبكة بالاتجاهين، حيث يخصص لكل اتجاه إرسال حزمة ترددية مستقلة عن الحزمة الترددية المخصصة للإرسال في الاتجاه الآخر.
نوعية الخدمات التي تقدمها الشبكات الهجينة HFC
-الفيديو عند الطلب VoD Video on Demand.
-ألعاب فيديوية تفاعلية Gamming Interactive .
-أخبار تلفزيونية تفاعلية Interactive News.
-خدمة التصفح للكاتلوكات و المنشورات.
-المؤتمر الفيديوي Video Conferencing .
- دليل المسافات.
نوعيـة النقل في الشـبكات الهجينة HFC
-1 بث لإشارات تشابهية في اتجاه واحد.
-2 نقل معطيات رقمي في الاتجاهين.
-3 نقل رقمي لإشارات الفيديو عند الطلب VoD وفي الاتجاهين بالاعتماد على البروتوكول VoIP.
-4 نقل الإشارات الهاتفية في المستقبل المنظور لهذه الشبكات الهجينة HFC.
لماذا الشبكات الهجينة HFC
تعتمد الشبكات الهجينة وكما ذكرنا على الكابل الليفي و الكابل المحوري، أما سبب اختيار هذا الجمع بين الكابلين. فهو للأسباب التالية.
- مزايا كابل الليف البصري
-1 زيادة في حجم عرض الحزمة.
-2 نقل إشارات لمسافات أطول دون تضعيف.
-3 مقاوم من التداخل الكهرطيسي على الإشارات المنقولة عبره.
-4 تخفيض لتضعيف الإشارة.
-5 درجة أمان عالية.
-6 كلفة تركيب وشراء مرتفعة.
- مزايا الكابل المحوري
-1 أقل كلفة من الكابل الليفي، حيث أن كلفة الكابل المحوري أقل بحدود 10 إلى 20 مرة من سعر الكابل الليفي.
-2 محدودية عرض الحزمة المنقولة دون الحاجة إلى استخدام مضخمات.
-3 كلفة شراء و تركيب منخفضة نسبيا ً.
- تعيين عرض الحزمة
يتم تقسيم الحزمة الترددية لقناة الشبكة الهجينة HFC إلى جدول صاعد (Upstream (5-42MHz من محطات المشتركين إلى المحطة المركزية HE.
جدول نازل (Downstream (54-750MHz، من المحطة المركزية HE إلى جميع محطات المشتركين.
يتم نقل الإشارات في الجدول النازل بمعدل نقل معطيات قدره 30Mbps، أما الجدول الصاعد فيتم نقل الإشارات بمعدل نقل قدره 40Kbps.
المخطط الصندوقي للشبكة الهجينة HFC
يبين الشكل 2 مخطط مبسط لشبكة هجينة HFC تخدم مشترك واحد.
بينما يبين الشكل 3 مخطط شامل لشبكة هجينة HFC.
عمل هذه الشبكات
تعمل هذه الشبكات على تحويل المعطيات الرقمية الموجودة عند حاسب المحطة المركزية HE إلى إشارات راديوية RF معدلة رقميا ً، ثم يتم إرسال هذه الإشارات في حزمة عريضة عبر شبكة الكابل الهجين إلى المشترك.
يستقبل المشترك هذه الإشارات بواسطة الموديم الموجود لديه، يعمل هذا الموديم على تحويل هذه الإشارات إلى شكلها السابق وهي معطيات رقمية، وذلك لتصبح صالحة للاستخدام من قبل أجهزة المشترك المتعددة.
مكونات الشبكة الهجينة HFC
-1 محطة مركزية (head end (HE، تستطيع هذه المحطة تخديم من 200000 إلى 400000 منزل.
-2 عقدة ليفية Fiber Node)fn)، تستطيع العقدة الليفية تخديم من 500 إلى 1000 منزل.
-3 مضخمات قادرة على العمل في الاتجاهين.
-4 موزعات اتجاهية Directional Tapes ، تعمل هذه الموزعات على توزيع الإشارات إلى مجموعات من المحطات.
-5 موديم خاص، يطلق عليه موديم الكابل Cable Modem .
يبين الشكل 4 مكونات تفصيلية لشبكة هجينة HFC تحقق نقل معطيات وإشارات تلفزيونية تشابهية ورقمية (حتى 300 قناة).
كيفية الحصول على الاشتراك
-1 تقدم خدمات موديم الكابل للمشترك من خلال شراكة بين مزود خدمة الإنترنت ISP) Internet Service Provider) و شركة الكابل المحلية CATV الموجودة في مدينة المشترك.
-2 يدفع المشترك مبالغ نقدية لقاء حصوله على خدمة عريضة الحزمة من شركة الكابل ، وهو ما يغنيه عن الدفع مباشرةً إلى مزود الخدمة ISP .
-3 تعتبر شركة الكابل مسؤولة عن تركيب موديم الكابل و تأمين خدمات QoS على طول شبكة الكابل المحلية.
-4 تركب الشركة أيضاً كرت ملاءمة الشبكة NIC من خلال معرفة نوعية موديم الكابل الموصول مع حاسب المشترك.
-5 تمد شركة الكابل بعد ذلك كابل ( عادةً كابل شبكة 10Base2) من علبة توزيع الكابلات الخاصةبالمشترك(موجودة غـالباً خــارج المنزل ) إلى موديم الكــابل الخــاص بالمشترك. تدخل إلى علبة توزيع الكابلات أيضاً كابل التلفزيون.
-6 يتم أيضاً وصل كابل الإيثرنت CAT5 من موديم الكابل إلى تماسات كرت ملاءمة الشبكة NIC الموجودة خلف جهاز الحاسب الخاص بالمشترك.
-7 يتم في المكتب الرئيسي لشبكة الكابل وصل المشتركين مع مزودي خدمة الإنترنت ISP’s العالمية.
مقارنة أداء الشبكة الهجينة HFC مع باقي أنواع الشبكات
نعتمد في تقديم المقارنة من خلال دراسة أداء الشبكات الهجينة HFC مع بقية أنواع الشبكات المنتشرة حالياً ، وذلك من خلال مقارنتها من حيث السرعة Speed، التكلفة، الأمان، قابلية الاستخدام و كمية الخدمات.
السرعة Speed
تقدم شبكات الكابل سرعات نقل للشبكة بحدود 30Mbps ، بينما تقدم شبكة خط المشترك الرقمي DSL سرعة نقل بحدود 10Mbps .
إلا أن قمة منحني الأداء للشبكات الهجينة يتغير بشدة عندما تستخدم الشبكة عرض حزمة تشاركي وهو ما يعتمد على عدد المشتركين في الطالبين للخدمة بنفس اللحظة، بينما تستخدم شبكة DSL عرض حزمة مخصص و محدد.
يبين الشكل 5 مقارنة عملية بين الشبكات الهجينة ، شبكة DSL ، شبكة الخدمات الرقمية المتكاملة ISDN ، الاتصال الهاتفي التقليدي من خلال شبكة الهاتف Dial up، تبين هذه المقارنة الزمن اللازم لكل شبكة حتى يتمكن المشترك من تنزيل ملف طوله 40MB بواسطة الإنترنت.
التكلفة Cost
إن تكلفة تركيب موديم كابل لمشترك ما هي أقل بكثير من شبكة الاشتراك في شبكة ISDN، حيث أن جزء واحد من تجهيزات شبكة الكابل يمكنه إدخال آلاف المشتركين إلى الإنترنت.
الأمان Security
تستخدم شبكة DSL عرض حزمة محدد و معين ، لذا فإنها تعتبر أكثر أمناً من شبكة الكابل.
حيث أنها تدخل شبكة الإنترنت بعنوان ستاتيكي IP ، لذا فإنها عرضة لهجوم من مخربي الإنترنت Hackers .
نبين في الجدول التالي بعض مساوئ و حسنات الشبكة الهجينة HFC مقارنةً مع شبكة DSL .
كمية الخدمات
إن ما تقدمه شبكات الكابل من خدمات إعلامية و إعلانية جديدة تقف بقية الشبكات عاجزة أمام تقديم هذه الخدمات بنفس السرعة و التفاعلية مع المشتركين.
من بين الخدمات التي تقدمها الشبكة الهجينة HFC، خدمة الفيديو عند الطلب VoD، تعتبر هذه الخدمة من التطبيقات التي تقدمها الشبكة الهجينة في الزمن الحقيقي Real Time. حيث يتم تحويل الأفلام السينمائية إلى ملفات رقمية ومن ثم تخزينها في مخدم كبير جداً موجود في المحطة المركزية HE، لذا وعندما يطلب المشترك أحد هذه الأفلام، تقوم المحطة المركزية HE بإرسال الفيلم عبر شبكة الكابل إلى منزل المشترك بعد أخذه من المخزن الفيديوي الذي يعتبر المخدم الخاص بهذه الخدمة المأجورة والمرتبط تقنيا ً مع مخدم المحطة المركزية HE.
نكون بهذا قد قدمنا تعريف بسيط بماهية الشبكة الهجينة HFC وكيفية نشؤها والخدمات التي من الممكن الحصول عليها.
الرئيسية
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
