تحقیق بررسی شبکه‌ های فیبر نوری و بخش‌ های مختلف آن

توضیحات

عنوان: بررسی شبکه‌های فیبر نوری و بخش‌های مختلف آن

• چکیده
• مقدمه
• ویژگی‌های شبکه فیبر نوری
• اصول عملکردی شبکه Epon
• تخصیص پهنای باند در شبکه‌های EPON
• نتیجه‌گیری
• مراجع

چکیده

     در شبکه‌های نوری، اتصال برای انتقال داده‌ها بین گره‌های منبع و مقصد از طریق مسیر نوری انجام می‌شود. سیگنال نوری که در امتداد یک مسیر نوری منتقل می‌شود، نیازمند سوئیچ‌های متقابل (OXC) و حامل‌های مخابراتی است تا سیگنال‌های نوری با سرعت بالا در شبکه فیبر نوری را منتقل کند. هنگامی که یک سیگنال از منبع به مقصد در حال انتقال است، کیفیت سیگنال به طور مداوم توسط اجزای شبکه نوری و اختلالات موجود در مسیر تضعیف می‌شود. شبکه‌های مسیریابی طول موج دو مشکل عمده دارند: طراحی شبکه (توپولوژی فیبر) و نیازهای ترافیکی (ماتریس ترافیک). مشکل طراحی شبکه به طراحی توپولوژی مسیر نوری[1] (LTD) و مسائل مسیریابی و اختصاص دادن طول موج[2] (RWA) تقسیم می‌شود. مساله RWA برای افزایش اثربخشی شبکه‌های فیبر نوری مهم‌تر است. مساله مسیریابی سیگنال نوری نیاز به تعیین لینک‌های فیزیکی برای هر مسیر نوری دارد که از کانال‌های نوری تشکیل شده است. مساله تخصیص طول موج (WA) نیاز به تعیین طول موجی دارد که هر مسیر نوری از آن استفاده می‌کند؛ به عنوان مثال، اختصاص دادن طول موج به هر مسیر نوری در همبندی منطقی، به طوری که محدودیت‌های طول موج برای هر پیوند فیزیکی لحاظ شود. در این مقاله، مفاهیم مهم شبکه‌های فیبر نوری و عوامل موثر در RWA به طور مستقیم یا غیر مستقیم مورد بحث قرار خواهد گرفت.

کلمات کلیدی: شبکه فیبر نوری، WDM، RWA؛ مسیریابی سیگنال نوری؛ عوامل موثر بر آسیب OXC، پهنای باند شبکه‌های فیبر نوری، شبکه‌های فیبر نوری منفعل اترنت، EPON

مقدمه

     ارائه‌دهندگان شبکه در راستای استفاده از شبکه‌های فیبر نوری به منظور افزایش پهنای باند و بهبود عملکرد فیبر در حال پیشرفت هستند. امروزه سیستم‌های نوری به طور قابل ملاحظه‌ای پیشرفت کرده‌اند. از دهه 1980 به بعد از انتقال نقطه به نقطه بدون تکرار، اختراعات مالتی پلکس تقسیم طول موج[3] (WDM) و تقویت کننده‌های نوری منجر به افزایش قابل توجه ظرفیت سیستم، دسترسی به سیستم و معماری شبکه شده است. علاوه بر این یک لایه نوری در شبکه‌های حمل و نقل، ظرفیت بالاتری را ارائه داده و هزینه‌های برنامه‌های جدید مانند تعامل ویدئو و چندرسانه‌ای و خدمات دیجیتال پیشرفته را کاهش داده است. این شبکه‌ها دارای سه بخش اصلی هستند [1]:

• مولفه‌هایی که مسیریابی ارائه می‌دهند.
• فناوری‌های نوری
• بازیابی در سطح طول موج و سرویس‌های مبتنی بر طول موج

سیستم‌های فیبر نوری دارای مزایای زیادی نسبت به سیستم‌های ارتباطی معمولی هستند. این مزایا عبارتند از [2]:

     پهنای باد عریض‌تر: ظرفیت انتقال اطلاعات یک سیستم انتقال، ارتباط مستقیمی با فرکانس حامل سیگنال‌های منتقل شده دارد. فرکانس حامل نوری در محدوده 1013 تا 1015 هرتز است، در حالی که فرکانس موج رادیویی حدود 106 هرتز است و فرکانس مایکروویو حدود 1010 هرتز است. بنابراین شبکه فیبر نوری پهنای باند انتقال بیشتری نسبت به سیستم‌های ارتباطی معمولی به ارمغان می‌آورد و سرعت داده یا تعداد بیت در ثانیه در سیستم ارتباطی فیبر نوری بیشتر است. علاوه بر این، عملیات چندگانه تقسیم طول موج با سرعت داده و ظرفیت انتقال اطلاعات فیبرهای نوری چندین برابر بزرگتر از شبکه‌های ارتباطی معمولی است.

       پایین از دست رفتن داده‌های منتقل شده: با استفاده از فیبرهایی که میزان از دست دادن داده‌ها در آن فوق‌العاده کم است و فیبرهای سیلیس doped Erbium به عنوان تقویت‌کننده‌های نوری، می‌توان گفت انتقال در شبکه‌های فیبر نوری تقریباً بدون از دست رفتن داده‌ها در مسیر انجام می‌شود. در سیستم‌های مخابراتی فیبر نوری مدرن، الیاف با ضریب انتقال dB / km 0.002مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، با استفاده از الیاف سیلیس اپیوم دوبعدی در طول کوتاهی از مسیر انتقال در نقاط انتخابی، امکان ارتقای نوری مناسب فراهم می‌شود. بنابراین فاصله تکرار بیشتر از 100 کیلومتر است. یعنی بیش از هر 100 کیلومتر نیاز به یک تقویت‌کننده نوری است. از آنجایی که تقویت در دامنه نوری رخ می‌دهد، اعوجاج تولید شده در طول تقویت سیگنال تقریباً ناچیز است.

     موجبر دی‌الکتریک: فیبرهای نوری از سیلیس ساخته شده که یک عایق الکتریکی است. بنابراین، آنها هیچ امواج الکترومغناطیسی یا رعد و برق شدید را بر نمی‌دارند. همچنین الیاف نوری در محیط‌هایی که احتمال آتش‌سوزی وجود دارد، نیز مناسب هستند. علاوه بر این، فیبرهای نوری تحت تأثیر هرگونه دخالت ناشی از کابل برق، توان خطوط راه آهن و امواج رادیویی قرار نمی‌گیرند. هیچ ارتباط متقابلی میان فیبرها وجود ندارد، حتی اگر فیبرهای زیادی در یک کابل وجود داشته باشد، زیرا میان فیبرها، تداخل نوری وجود ندارد.

     امنیت سیگنال: سیگنال فرستاده شده از طریق فیبرها تابش نمی‌کند. علاوه بر این، سیگنال را نمی‌توان به راحتی از یک فیبر جدا کرد. بنابراین می‌توان گفت ارتباط فیبر نوری صد درصد امنیت سیگنال را فراهم می‌کند.

     اندازه و وزن کم: کابل‌های فیبر نوری با شعاعی کوچک طراحی شده و انعطاف‌پذیر، جمع و جور و سبک وزن هستند. کابل فیبر نوری را می‌توان بدون آسیب دیدن به صورت منحنی یا پیچ خورده استفاده کرد. علاوه بر این، فیبرهای نوری از لحاظ میزان ذخیره‌سازی، توانایی دستیابی، نصب و حمل و نقل، حفظ قدرت و دوام نسبت به کابل‌های مسی برتر هستند.

ویژگی‌های شبکه فیبر نوری

     فناوری‌های نوری دارای سه ویژگی برای شبکه‌های نسل آینده هستند که عبارتند از: فناوری نقطه به نقطه، شبکه‌های نوری منفعل[4] و شبکه‌های نوری مستقل از فضا[5] [3].

     همبندی نقطه به نقطه: لینک‌های فیبر اختصاصی نقطه به نقطه می‌توانند هر یک از مشترکین را به دفتر مرکزی مخابرات[6] (CO) متصل کنند، که در شکل 1 نشان داده شده است. این معماری ساده، اما گران است؛ زیرا حجم زیادی فیبر مورد نیاز است و تحت عنوان شبکه غیر شفاف[7] شناخته می‌شود. یک رویکرد جایگزین این است که از یک همبندی ستاره‌ای فعال استفاده شود که در آن یک سوئیچ محدود در نزدیکی مشترکان قرار می‌گیرد تا سیگنال‌های منتقل شده میان دفتر مرکزی و مشترک را مالتی‌پلکس / دی مالتی‌پلکس کند. این روش جایگزین در شکل 2 نشان داده شده است که به لحاظ تعداد فیبرهای مورد استفاده بسیار مقرون به صرفه‌تر از روش اصلی است. یکی از دلایل ناکارآمدی این رویکرد این است که سوئیچ اصلی یک جزء فعال است که نیاز به قدرت الکتریکی و همچنین قدرت پشتیبانی دارد [3].

شکل 1: همبندی نقطه به نقطه شبکه فیبر نوری [3]

شکل2: جایگزین همبندی نقطه به نقطه شبکه فیبر نوری [3]

     شبکه‌های نوری منفعل: شبکه‌های نوری منفعل (PONs)، سوئیچ محدود را با یک مولفه نوری منفعل مانند شکاف اپتیکال جایگزین می‌کنند. نمونه‌ای از این همبندی در شکل 3 نشان داده شده است. این توپولوژی بسیار مهم است؛ زیرا برای PON ها قابل استفاده و مناسب است که شامل درخت و شاخه، حلقه و شبکه‌های اتوبوس می‌شود. با استفاده از PON مقدار کل فیبر به کار گرفته شده، تعداد کل فرستنده‌های نوری در سیستم و مصرف برق الکتریکی کاهش قابل توجهی می‌یابد [3].

توجه:

برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.

لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق