استخدام الآلية الإلكترونية للشبكة البصرية لتحسين الكفاءة والصيانة

دور التشغيل الآلي للشبكة البصرية في تحقيق الكفاءة التشغيلية والصيانة الاستباقية

وتواجه صناعة الاتصالات ضغوطا لا تكل من أجل تحقيق أعلى من النطاق الترددي، وانخفاض مستوى الكفاءة، وقرب مستوى القدرة على الاعتماد على الذات، مع التحكم في التكاليف التشغيلية في الوقت نفسه، وتزداد شبكات الألياف الضوئية، وخلفية الربط الحديث، وتزداد تعقيدا وحجما حيث ترتفع الخدمات القائمة على السحب، وتنقل الطلب على خدمات المعلومات على شبكة الإنترنت، كما أن الأساليب اليدوية التقليدية لتوفير ومراقبة وتشويه مستويات الارتقاء.

ما هو التلقّي الصوتي للشبكة البصرية؟

ويشير التشغيل الآلي للشبكة البصرية إلى استخدام المنطق المحدد للبرامجيات والمحركات القائمة على القواعد والاستخبارات الاصطناعية والأجهزة القابلة للبرمجة لإدارة دورة حياة شبكات النقل البصري إدارة مستقلة، ويشمل ذلك مهاما مثل توفير خطوط الموجات الجديدة، وتعديل مستويات الطاقة، وإعادة توجيه حركة المرور حول الفشل، ورصد الأداء.

سائقون رئيسيون للتأهيل في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية

وتعجل عدة قوى سوقية وتكنولوجية باعتماد نظام آلي في الشبكات البصرية.

نمو حركة المرور المتفجرة وتعقيد الشبكة

ولا يزال الاتجار العالمي بالشبكة الداخلية يتوسع بمعدل سنوي مركب قدره 20 إلى 30 في المائة، ويقوده بث الفيديو، والحساب السحابي، والتطبيقات الناشئة، ومع تزايد الشبكات لاستيعاب هذا الاتجار، فإنها تصبح أيضا أكثر تنوعا، وتخلط بين الإرث SONET/SDH، وDM، و OTN، وتكنولوجيات التغليف، وتوليد هذه البيئات المتعددة المقاييس، مما يقلل من خطر وقوع أخطاء في البشر ويتيح للمشغلين.

الطلب على خدمات أسرع

ويتوقع الزبائن في المؤسسات والجملة توفير الدوائر البصرية بسرعة، في دقائق أو ساعات غالباً بدلاً من أيام أو أسابيع، ويتيح التلقائية توفير الخدمات على أساس الصفر والربط الشبكي القائم على النية، حيث يترجم أمر الخدمة تلقائياً إلى أوامر تشكيلية عبر الممر بأكمله، من مرسلي التقارير إلى إدارة الموارد البشرية، وهذه السرعة هي مفرق تنافسي لمقدمي الخدمات.

الحاجة إلى خفض التكاليف التشغيلية

وتستهلك المهام الكثيفة العمالة مثل الموازنة اليدوية للطاقة، والتحقق من رصف الألياف، وربط الإنذار ميزانيات تشغيلية كبيرة، وتخفض الآلية من الحاجة إلى قوائم الشاحنات الميدانية والتدخل التقني للمكاتب المركزية، مما يقلل مباشرة من برنامج العمل، ووفقا للدراسات الصناعية، يمكن للشبكات البصرية الآلية أن تقلل من تكاليف التشغيل بنسبة 30-5 في المائة على مدى خمس سنوات.

الضغط على موثوقية الشبكة وجوانب المساعدة القانونية المتبادلة

وتطالب اتفاقات مستوى الخدمات بنسبة 99.999 في المائة أو أعلى من توافرها، وكثيرا ما تفشل أوقات الاستجابة اليدوية في تحقيق هذه الأهداف، ويمكن للكشف عن الأخطاء آليا وإعادة توجيهها أن يعيد الخدمات في الألف ثانية، أي أسرع بكثير من قدرة المشغل البشري على الاستجابة، وهذه القدرة تحسن مباشرة من خبرة العملاء وتخفض من حجم الشورن.

استحقاقات الشبكة البصرية

ويحقق تطبيق التشغيل الآلي عبر الشبكات البصرية طائفة واسعة من الفوائد القابلة للقياس.

المكاسب الناتجة عن زيادة الكفاءة التشغيلية

فالتألق يزيل المهام المتكررة والمنخفضة القيمة، فبدلا من أن يقوم المهندسون بتشكيل كل عنصر من عناصر الشبكة يدويا، تقوم النظم القائمة على السياسات بوزع التغييرات على مئات الأجهزة في وقت واحد، وتصبح نوافذ الصيانة الروتينية أقصر أو غير ضرورية، ويمكن أن تركز مراكز عمليات الشبكة على التخطيط الاستراتيجي بدلا من مكافحة الحرائق، ونتيجة لذلك قوة عاملة أكثر كفاءة وأكثر قدرة على إدارة الشبكات الأكبر حجما.

تحسين الصيانة والحد من وقت العمل

ومن بين أكثر التطبيقات تأثيراً صيانة الشبكات، حيث تتيح الآلية الرصد المستمر لمقاييس الأداء البصرية من قبيل معدل الخطأ البسيط، ونسبة الإشارة البصرية إلى العلم، والتفرق الكروماتي، وتحليل نماذج التعلم الماكنة للاتجاهات التاريخية للتنبؤ بالتدهور قبل أن يتسبب في حدوث إخفاقات في فرز الخدمات، ويقلل هذا النهج التنبؤي من حالات الارتداد غير المخططة باستخدام 80 في بعض آليات إعادة الانتشار.

الوفورات في التكاليف عبر دورة الحياة

ويستفيد من النفقات الرأسمالية أيضا من التشغيل الآلي، لأن القدرة على الشبكة يمكن أن تُحدَّد على النحو الأمثل، ويمكن لأدوات التشغيل الآلي أن تحلل أنماط حركة المرور وتوصي متى وأين تنشر موجات جديدة أو تتحول إلى نظم خطية إضافية، وتؤخر شراء المعدات غير الضرورية، وتأتي الوفورات التشغيلية من انخفاض قوائم الشاحنات، وتسرع تضييق الاضطرابات (التي كثيرا ما تُسوَّى عن بعد)، وقلة الأخطاء البشرية التي تتسبب في سوء التفاهم.

القابلية للتسويق والقابلية للتأثر

ومع توسع الشبكات لدعم المناطق الجغرافية الجديدة أو التكنولوجيات الجديدة مثل 400 زاي و 800 زاي، تكفل التشغيل الآلي الإدارة المتسقة بصرف النظر عن الحجم، ويمكن للمشغلين نشر شرائح أو خدمات جديدة في دقائق، ودعم نماذج الأعمال التجارية الصغيرة، والقدرة على الاتساع دون زيادات متناسبة في تعقيد الإدارة هي اقتراح قيم أساسية.

تحسين إمكانية النظر في التقارير والإبلاغ

ويُضفي التلقائية مركزيا على البيانات المتعلقة بالمقاييس عن بعد وتربطها من طبقات متعددة وبائعين، مما يوفر لمحة واحدة من الزجاج عن صحة الشبكة وقدراتها وأدائها، ويمكن للمهندسين أن يولدوا تقارير عن القياسات الرئيسية تلقائيا، ويساعدوا على الامتثال، والتخطيط للقدرات، والتشويه، كما أن قطع الأشجار المفصَّلة من الإجراءات الآلية تدعم أيضا التحليلات اللاحقة للإصابة والتحسين المستمر.

التكنولوجيا الأساسية التي تتيح التشغيل الآلي للشبكة البصرية

وتشكل عدة تكنولوجيات مترابطة أساس التشغيل الآلي للشبكة البصرية الحديثة، ويساعد فهم لبنات البناء هذه على توضيح كيفية تحقيق التشغيل الآلي لمنافعها.

شبكات البرامجيات المحددة

ويفصل جهاز التحكم في البرمجيات عن طائرة التحكم عن طريق شبكة البيانات، مما يتيح للمراقبين المركزيين للبرمجيات إدارة أجهزة الشبكة من الناحية البرنامجية، وفي الشبكات البصرية، يتفاعل متحكمو الشبكة مع نظم الخط الضوئي، وأجهزة التصوير المزودة بمقياس للجرعة، والمرسلون عبر بروتوكولات موحدة مثل نظام التشغيل الآلي أو شبكة البرمجيات الإلكترونية الوطنية/الشبكة العالمية، مما يتيح استخدام الحاسوب الدينامي للمسارات، وتوزيع النطاق الترددي، وهندسة.

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

وتقوم الخوارزميات المذكورة بتحليل كميات كبيرة من بيانات القياس عن بعد (مثل مستويات الطاقة، وحسابات الأخطاء، ودرجة الحرارة) لتحديد الأنماط التي سيفقدها البشر، وتشمل حالات التنبؤ بقطع الألياف استنادا إلى البيانات البيئية، والكشف عن تدهور الأداء الذي يشير إلى المكونات القديمة، والارتقاء بشكل مستقل بأشكال العزلة، وتخفض المحاورات التي تحركها الوكالة من الإنذارات الخاطئة وتوفر توصيات صحيحة.

تصور أداء الشبكة

ويُستخدم في شبكة ديكوروبز من معدات الملكية، ويديرها كبرمجيات على خواديم موحدة، وفي حين أن الشبكة ترتبط بشكل أكثر شيوعا بشبكات التعبئة، فإنها تنطبق أيضا على مهام المراقبة البصرية مثل أجهزة التحكم التابعة للنظام العالمي لتحديد المواقع، ونظم إدارة الشبكات، وعناصر حساب المسارات.

مراقبو السيارات ومراقبو الأوركسترات

هذه هي محركات التشغيل الآلي، ويتلقى المتحكمون في التلقائية نوايا رفيعة المستوى (مثلاً، " توفير دائرة 100 Gbps من ألف إلى باء مع حماية 1+1 " )، وإلغاء هذه الدائرة إلى أوامر محددة بأجهزة محددة، ويقوم المشرفون على تشغيلها عبر مجالات متعددة، وتنسيق أجهزة التحكم في الـ SDN، ونظم الجرد، ومنابر خاصة بنظم التذاكر.

بيانات التطبيب عن بعد وتدريج

فالاستطلاع التقليدي للنظم النووية للتحكم في النفس بطيء للغاية بالنسبة للتشغيل الآلي في الوقت الحقيقي، كما أن النظم البصرية الحديثة تدعم عملية القياس عن بعد عن طريق نظام غرس النباتي أو بروتوكولات مماثلة، مما يدفع كميات كبيرة من البيانات العالية التردد إلى محركات التحليل، وتشمل هذه البيانات القدرة على إحداث تغيير في المسارات، وإحصاءات تصحيح الأخطاء الأمامية، ومعايير رصد الأداء البصري، ونظم القياس عن بعد في الوقت الحقيقي هي الوسيلة المغلقة.

نماذج البيانات الموحدة والملحقات القياسية

إن قابلية التشغيل المتبادل أمر أساسي للتشغيل الآلي المتعدد الودود، إذ أن نماذج بيانات الشبكة الموحدة (مثلا من الفريق المفتوح العضوية أو فرقة العمل الدولية) تصف قدرات الأجهزة البصرية وتضفي باستمرار على الوضع، كما أن تطبيقات التشغيل الموحدة والوصلات البينية القائمة على تطبيق المعايير العالمية تتيح للمراقبين الاتصال بالمعدات من مختلف البائعين دون تكامل معتاد، وهذه المعايير تحد من تعقيد عمليات نشر الأجهزة الآلية وتساعد على الاستثمار في المستقبل.

حالات الاستخدام: التلقائية في العمل

وتوضح عمليات النشر في العالم الحقيقي الأثر الملموس للتشغيل الآلي للشبكة البصرية على الكفاءة والصيانة.

مؤن أوتوماتيكي

وقد نفذ مقدم كبير من الولايات المتحدة نظاما آليا قائما على أساس الـ SDN، يقلل من وقت إنشاء الموجات من 14 يوما إلى أقل من ساعتين، ويتحقق النظام من توافر الموارد، ويحسب المسارات المثلى، وينظم جميع التدابير الوسيطة لإدارة الأراضي، ويجرى اختبارات نهائية تلقائيا، ويلغي اشتراك التقنيين الميدانيين إلا في عمليات التصحيح الفيزيائي في أماكن العمل.

الصيانة الافتراضية للمضخمات البصرية

ويمكن لنماذج التعلم الماكنة المطبقة على زيادة المضخات وضخ البيانات الحالية أن تتنبأ مسبقا بفشل الأسابيع، حيث يقوم أحد المشغلين الأوروبيين بإنقاذ أكثر من مليون يورو سنويا بالاستعاضة عن المضخمات المعرضة للخطر أثناء نوافذ الصيانة المقررة بدلا من الاستجابة لحالات الخروج المفاجئة، ويخطر برنامج التشغيل الآلي أفرقة العمليات التي لديها قائمة ذات أولوية بالعناصر التي تحتاج إلى الاهتمام، إلى جانب قطع الغيار الموصى بها.

خدمات الصحة الذاتية في الشبكات البصرية المتوسطة

وباستخدام آلية التحكم القائمة على النظام العالمي لمراقبة الأرض باستخدام مسارات سريعة، أظهر أحد شركات النقل اليابانية استعادة 100 من خدمات Gbps في أقل من 200 ميل ثانية بعد قطع الألياف، دون أي تدخل يدوي، ويلبي هذا المستوى من الأداء المطالب الصارمة لشبكات التجارة المالية والهياكل الأساسية الحيوية.

تحديات التنفيذ والاعتبارات

ورغم الفوائد الجبارة، فإن اعتماد التشغيل الآلي للشبكة البصرية يمثل تحديات كبيرة يجب التصدي لها.

التكامل مع نظم الإرث

ولا يزال العديد من الشبكات البصرية تحتوي على معدات أقدم من بائعين متعددين تفتقر إلى قدرات حديثة على تطبيق المعايير أو القياس عن بعد، إذ إن إدماج الرقابة الآلية على هذه البيئة غير المتجانسة يتطلب طبقات للضغط على البوابات، وأحيانا إعادة تجهيز معدات إضافية، وقد يكون النهج التدريجي، بدءا بأحدث المجالات، أفضل، ولا تزال قابلية التشغيل المتبادل بين العشائر متعددة الأجناس تشكل عقبة، حتى مع المعايير، حيث قد تختلف عمليات تنفيذ البائعين.

مخاطر الأمن السيبرى

فالتألق يزيد من سطح الهجوم في الشبكة، إذ يصبح المتحكمون المركزيون أهدافا ذات قيمة عالية؛ ويمكن أن يتيح التوفيق للمهاجم تعطيل أجزاء كبيرة من البنية التحتية، كما أن التوثيق القوي، والتشفير، والتجزئة الشبكية، والضوابط الصارمة على الدخول، كما يجب أن تكون النظم الآلية قادرة على التكيف مع المدخلات الخبيثة في بيانات القياس عن بعد، التي يمكن أن تخدع نماذج " آي " في اتخاذ قرارات ضارة.

مجموعة المهارات والقوة العاملة

ويؤدي التلقائية إلى تقليل الحاجة إلى مهارات التشكيل اليدوي، ولكن إلى زيادة الحاجة إلى هندسة البرمجيات، وعلم البيانات، وخبرة الهندسة المعمارية الآلية، ويجب على مشغلي الاتصالات السلكية واللاسلكية إعادة تدريب الموظفين الحاليين، واستعمال مواهب جديدة لتصميم برامج التشغيل الآلي ونشرها وصيانتها، كما أن مقاومة التغيير يمكن أن تعوق التقدم؛ كما أن من المهم الاتصال الواضح بشأن دور التطور ومسارات الارتقاء بالمها.

الموثوقية والثقة في الحكم الذاتي

وقد يكون مشغلو الشبكات مترددين في السماح باتخاذ إجراءات آلية تماما يمكن أن تسبب أثرا واسعا في الخدمات، ويتطلب بناء الثقة بدء التنفيذ التدريجي، بدءا بالرصد والتشغيل الآلي القراء فقط، ثم الانتقال إلى إجراءات خاضعة للمراقبة، وأخيرا إلى المراقبة الكاملة للشبكة مع الضمانات، ومن الضروري إجراء اختبار شامل في بيئة صندوق الرمل وإجراءات للتجدد محددة جيدا قبل نشر التشغيل الآلي في الإنتاج.

نوعية البيانات والتقديرات النموذجية

وتعتمد نماذج التعلم في مجال الآلات على بيانات تدريبية عالية الجودة ومصنفة، وإذا كانت البيانات التاريخية تتضمن تحيزا أو أخطاء، فإن التنبؤات يمكن أن تكون غير موثوقة، كما أن استمرار التحقق من الأداء النموذجي مقابل النتائج الحقيقية، بالإضافة إلى أن الشبكات البصرية لديها أساليب فشل لا يمكن أن تظهر في بيانات التدريب؛ ويجب أن تكون النماذج قوية بما يكفي لمعالجة الظروف غير المتوقعة بشكل معقول.

التوقعات المستقبلية: نحو الشبكات البصرية المستقلة

إن مسار التشغيل الآلي للشبكة البصرية يشير إلى شبكات مستقلة تماما وتتطلب الحد الأدنى من التدخل البشري، وسيؤدي العديد من الاتجاهات إلى تسريع التقدم.

شبكة الإنترنت

وستقبل النظم المستقبلية نوايا تجارية رفيعة المستوى (مثلاً، " زيادة حجم الإنتاج إلى أكبر عدد من العملاء الذين يتقاضون أقساط، مع ضمان عدم تساهلهم لمدة 10 أمتار " )، وتضفي تلقائياً على الشبكة لتحقيق تلك الأهداف، حتى مع تغير الظروف، مما سيزيد من تعقيد العمليات ويجعلها متسقة مع أهداف الأعمال التجارية.

التوائم الرقمية والحياكة

وستمكن التكنولوجيا الرقمية التوأم المشغلين من محاكاة التغييرات في الشبكة في نموذج افتراضي قبل تطبيقها على البنية التحتية الحية، ويمكن للتلقائية أن تستخدم هذه المحاكاة لتقييم أثر الإجراءات المخطط لها، وتقليل المخاطر إلى أدنى حد ممكن، كما يمكن استخدام التوأم الرقمي لتدريب نماذج التعلم الآلات على البيانات الاصطناعية التي تكون فيها البيانات الحقيقية شحيحة.

التكامل مع 5 ج و إدج كلود

ويجب أن يواكب التشغيل الآلي الضوئي الطابع الدينامي لخمسة جي وحساب الحواف، فالربط البصري القائم على الوجه المشروع، حيث يتم إنشاء قطاع شبكي افتراضي وتمزقه في دقائق، سيعتمد على المراقبة البصرية الآلية إلى جانب التشغيل الآلي للتعبئة، وسيمكن الجمع بين التشغيل الآلي البصري والآلية الدولية من إتمام عملية تنسيق الخدمات عبر مجالات النقل والوصول.

AI-Drivenمغلقة لووب في سكال

ومن شأن التقدم في مجال التعليم الموضح والمتمثل في التعليم الميسر أن يتيح لنظم التشغيل الآلي العمل بأمان عبر الحدود المتعددة الأجهزة، ويمكن أن تظهر نماذج الشبكة حسب الموقع، حيث تتقاسم الشبكات البصرية الآلية بين مستأجرين متعددين، كل منهم سياسات عرفية، مع الحفاظ على عزلة صارمة.

خاتمة

ولم يعد التشغيل الآلي للشبكة الضوئية مجرد خيار لمقدمي الاتصالات الهادفين إلى البقاء على المنافسة، بل هو ضرورة تشغيلية، ومن خلال زيادة استخدام شبكة التنمية المستدامة، وأجهزة المعلومات الإدارية، والقابلية للاختبار، والوصلات البينية الموحدة، أصبحت الشبكات ذاتية أكثر كفاءة في الركض، وأقل تكلفة، بحيث تحافظ على التكيف، والتحول من العمليات اليدوية إلى الإدارة الآلية والتنبؤية، يؤدي إلى تحسينات ملموسة في نوعية الخدمات، وهيكل التكلفة، والقابلية للتفاؤل فيما يتعلق بالتحول في المستقبل.

For further reading, consult the Open Network Automation Platform (ONAP)] project, the ]OpenConfig working group] for YANG models, and the ]IEE standards on optical functioning.