مقاله بررسی جایگاه فیبر و ادوات نوری در شبكه های مخابراتی نسل آینده(NGN)

دسته: فنی و مهندسی
بازدید: 23 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 1290 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 34

مقاله بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبكه های مخابراتی نسل آینده(NGN) در 34 صفحه ورد قابل ویرایش

قیمت فایل فقط 3,000 تومان

مقاله بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبكه های مخابراتی نسل آینده(NGN) در 34 صفحه ورد قابل ویرایش

چكیده

در این گزارش جایگاه فیبر و ادوات نوری را در شبكه‌های مخابراتی نسل آینده بررسی می‌كنیم. ابتدا شبكه‌های نسل آینده، معماری، مشخصات و اجزا آن را شرح می‌دهیم سپس تجهیزات NGN و نقش مهم تكنولوژی فیبر نوری را در این شبكه‌ها عنوان می‌كنیم.



فهرست مطالب

عنوان ........................................................................................................................ صفحه

1- مقدمه .......................................................................................................................... 1

2- بررسی اجمالی NGN.................................................................................................... 2

         2-1- NGN چیست؟ ............................................................................................... 2

         2-2- معماری NGN................................................................................................ 4

         2-3- اجزا اصلی NGN............................................................................................ 5

3- تجهیزات سوییچینگ .................................................................................................... 8

         3-1- اتصالهای متقابل نوری ..................................................................................... 9

         3-2- اتصالهای متقابل فوتونی ................................................................................... 10

4- فیبرها و تجهیزات انتقال ................................................................................................ 11

         4-1- انواع فیبر و ظرفیت آنها .................................................................................... 11

         4-2- اجزا ارسال ..................................................................................................... 13

         4-3- برد ................................................................................................................ 16

5- انتخاب معماری شبكه ................................................................................................... 17

         5-1- شبكه Shared Ip-only..................................................................................... 18

         5-2- شبكه مركب .................................................................................................. 18

         5-3- شبكه فیبر ....................................................................................................... 22

6- Dark Fibre................................................................................................................. 23

7- تكنولوژی‌های موجود و آینده ........................................................................................ 24

         7-1- تكنولوژیهای فیبر ............................................................................................ 25

         7-2- سوییچینگ نوری ............................................................................................ 25

نتیجه گیری ....................................................................................................................... 27

پیوست.............................................................................................................................. 28

مراجع .............................................................................................................................. 31


- مقدمه

امروزه شبكه‌های عمومی به دلایل متفاوتی ناهمگن هستند. مشتریان به خدماتی همانند صوت داده و ویدئو نیاز دارند و از وسایل متفاوتی نظیر نوت بوك‌ها، PDAها، تلفنهای سلولار، دوربینهای ویدیویی و غیره استفاده می‌شود. بنابراین رنج وسیعی از وسایل سیار و ثابت پدیدار می‌شود.

ازدیدگاه مشتری ناهمگن بودن شبكه غیرقابل درك است. درگذشته شبكه‌های متفاوتی برای پاسخ به این نیازهای متنوع توسط فراهم‌كننده‌های سرویس ساخته شده است كه هر یك برای یك نیاز ویژه بهینه شده بودند. برای مثال PSTN برای خدمات صوتی، شبكه Ip برای خدمات اینترنت (Web) و شبكه داده مبنی بر سوئیچ برای خدمات ATM و Frame relay و هم چنین شبكه‌های ویژه‌ای برای یك كاربرد خاص نظیر كنفرانس ویدیویی طراحی شده بودند [3] [1].

این گزارش براوردی از شبكه‌های نسل آینده، فواید NGN و همچنین نقش مهم تكنولوژی انتقال فیبر نوری را كه اخیراً توسعه داده شده است را ارائه می‌كند. تكنولوژی DWDM دسترسی به NGN را میسر می‌سازد. خدمات NGN مبنی بر سوییچینگ پیشرفته با یك سطح كنترل یكپارچه خواهد بود. در فصل 2 تعریفی از NGN ارائه و معماری و اجزا اصلی آن معرفی می‌شود در فصل سوم اتصالهای متقابل نوری و فوتونی بررسی می‌شود. در فصل چهارم فیبرها و ظرفیت‌ آنها در شبكه NGN، اجزا ارسال سیستم انتقال فیبر نوری و درنهایت برد فیبرهای موجود بررسی می شود. انتخاب معماری شبكه عنوان فصل 5 می‌باشد در این قسمت سه معماری شبكه مختلف معرفی می‌شود شبكه Shared Ip-Only ، شبكه مركب و شبكه فیبر. و در فصل 6 به dark fibre ها پرداخته می‌شود و نگاهی به تكنولوژیهای موجود و آینده، تكنولوژیهای فیبر و سوییچینگ نوری آخرین فصل این گزارش به شمار می‌آید.

2- بررسی اجمالی NGN

2-1- NGN چیست؟

تعریف واحد و پذیرفته شده‌ ای از NGN[1] وجود ندارد و در حال حاضر عبارت مبهمی است. تعاریف ارائه شده از NGN نسبتاً گسترده هستند. سازمانهایی مثل ETSI و ITU-T[2] مشخصات اصلی NGN را معرفی كرده اند. به عنوان مثال NGN;ITU-T را به عنوان شبكه‌ای مبتنی بر بسته[3] تعریف كرده است، كه خدماتی شامل سرویسهای ارتباطی، توانایی استفاده از پهنای باند چندگانه[4] و كیفیت سرویس[5] كه برای تكنولوژیهای انتقال تهیه شده است را فراهم می‌كند. عموماً NGN به عنوان all IP یا شبكه‌های مجتمع مبتنی بر بسته با مشخصاتی كه درجدول (2-1) نشان داده شده است بیان می‌شود. NGN به تنهایی مشخصات شبكه را پوشش نمی‌دهد اما مشخصات سرویس آن فرصتهای جدیدی را برای اپراتورهای شبكه، فراهم كننده‌های سرویس،[6] تولید كننده‌های ارتباطات و كاربرها فراهم می‌كند [1].

Ip یا شبكه مبتنی بر بسته

بیشتر كارشناسان معمولاً NGN را به عنوان یك شبكه چندسرویسی[7] مبنی بر تكنولوژی Ip می‌شناسند.

NGN مانند یك شبكه Ip مجتمع می‌تواند برای ارتباطات بی‌سیم و با سیم انواع ترافیك یا برنامه‌های كاربردی را روی شبكه‌های مبتنی بر بسته بكار گیرد. در مجموع، بسیاری از كارشناسان استدلال می‌كنندكه NGN در ده سال آینده جایگزین مدار رایج مبنی بر PSTN[8] خواهد شد.

خدمات كاربردی مجزا از شبكه انتقال

NGN یك معماری باز[9] بوسیله برنامه های كاربردی و شبكه‌های مجزا فراهم می‌كند و به آنها اجازه می‌دهد به صورت جداگانه ارائه شوند و برنامه‌های كاربردی می توانند مستقلاً صرف‌نظر از نوع شبكه‌ای كه استفاده می‌شود توسعه پیدا كنند. با یك معماری باز استانداردسازی به طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌كند اما به كاربران شبكه اجازه می دهد كه بهترین محصولات موجود را انتخاب كنند و یك برنامه كاربردی جدید می‌تواند در یك مدت زمان خیلی كوتاهتر نسبت به PSTN و ISDN[10] اجرا شود.

شركتهایی كه وسایل یا تجهیزات كامپیوتری را تولید كرده و به فروش می‌رسانند،[11] می‌توانند برنامه های كاربردی و سرویسها را برای كاربران نهایی توسعه دهند. فراهم‌كننده‌های سرویس می‌توانند یك یا چند برنامه كاربردی را داخل یك سرویس بسته‌بندی كنند یا برنامه‌های كاربردی می‌توانند بوسیله كاربران روی یك پایه نظیر به نظیر مورد استفاده قرار گیرند.


شبكه‌های مجتمع یا همگرا شده

شبكه‌های مجزا وسایل مورد نیاز جداگانه‌ای را برای خدمات ویدئو، داده و صوت استفاده می‌كنند. NGN انواع متفاوتی از برنامه‌ها را درون بسته‌ها تغییر شكل داده و بطور همزمان تحویل می‌دهد. ارتباط بین NGN و شبكه‌های موجود از قبیل PSTN، ISDN و GSM[12] می‌تواند بوسیله پل‌های ارتباطی[13] فراهم شود.

شبكه موجود در همه جا

NGN به كاربران اجازه تحرك گسترده و دستیابی یكپارچه به انواع برنامه‌های كاربردی با كیفیت یكسان را در هر ناحیه جغرافیایی می‌دهد. ارتباطات كشتیرانی و برج مراقبت امكان پشتیبانی از انتقال، تجارت و نیازهای اوقات فراغت را در هر وضعیت كه كاربر انتخاب می‌كند، امكانپذیر می‌كند.

توزیع هوشمندی شبكه

در صورتیكه PSTN رایج، مبنی برشبكه هوشمند و پایانه‌های نامفهوم (پایانه‌ای كه شامل ریز پردازنده داخلی نباشد) است، NGN شبكه‌ای هوشمند و پایانه‌های هوشمند دارد. در این محیط شبكه، فراهم‌كننده‌های سرویس به آسانی انواع متفاوتی از سرویسها را بدون نیاز به تجهیزات سنگین شبكه فراهم می‌كنند.

2-2- معماری NGN

یك نمایش از معماری شبكه NGN می‌تواند به روشن شدن ساختار واجزا آن كمك كند. شكل (2-1) یك تصویر كلی از معماری NGN را نشان می‌دهد. در این شكل پایانه‌های بی‌سیم و با سیم با back bone شبكه انتقال از طریق سطح[14] دسترسی متصل هستند و دیگر سطوح از قبیل سرویس، انتقال و شبكه‌های دسترسی بوسیله سطح كنترل، كنترل می‌شوند.

- فیبرها و تجهیزات انتقال

4-1- انواع فیبر و ظرفیت آنها

در یك سیستم انتقال نوری، اطلاعات روی فیبر به روش زیر منتقل می شود سیگنالهای الكتریكی به سیگنالهای نوری تبدیل شده و در طول فیبر حركت می‌كنند تا زمانیكه به یك آشكارساز[15]كه سیگنالهای نوری را به سیگنالهای الكتریكی تبدیل می‌كنند می‌رسند. منبع نور پالسهای نوری را در طول موجهای خاص منتشر می‌كند. یك طول موج به یك لامبدا (lambda) یا كانال اشاره می‌كند عبارتهای لامبدا، طول موج و كانال اغلب به صورت معادل استفاده می‌شوند اگر چه طول موجها با چشم قابل روییت نیستند با این وجود اغلب به صورت رنگ نمایش داده می‌شوند. ظرفیت فیبر خیلی بالا است. تجهیزات انتقال نرخ داده از 10 گیگا بیت بر ثانیه در یك لامبدا و 128 لامبدا كه معادل با 28/1 ترابیت بر ثانیه كه ظرفیت یك فیبر تنها است را پشتیبانی می‌كند هر مسیر فیبر می‌تواند هشت كانال كه هر یك، دارای كابل نوری شامل 192 زوج فیبر است را داشته باشد. پس این ظرفیت می‌تواند بیشتر از یك پتابیت بر ثانیه را حمل كند. ولی در عمل از ظرفیت پایین‌تری استفاده می‌شود و كابلهایی با 6 فیبر مشاهده می‌شود كه برای انتقال تك رنگ با نرخ 10 مگا بیت بر ثانیه استفاده می‌شود [2].

روش رایج در سیستمهای حامل برای انتقال نوری در مسافتهای طولانی[16] نرخ بیت بالاتری را در هر لامبدا فراهم می‌كند. آن هم چنین تعداد لامبداهای پشتیبانی شده در یك فیبر نوری را افزایش می‌دهد. ظرفیت 2/10 ترا بیت بر ثانیه روی یك فیبر واحد در آزمایشگاه اثبات شده است. بنابراین زمانی كه سیستم درچنین محدوده ای عمل می‌كند بسیاری از مشكلهای غیرخطی اتفاق می افتد كه به فیبرهای نسل آینده با مشخصات كیفیت بالا نیاز است. مشخصات نسل اول فیبرهای تك مد(SFM)[17] بوسیله پیشنهاد ITU ، G.652 تعیین شده است كه به عنوان استاندارد فیبرتك مد شناخته می‌شود. امروزه بیشتر فیبرهای تك مد در اروپا مطابق پیشنهاد G.652 استفاده می شوند. كه این در مورد كابلهای نوری زیر دریا نیز صادق است. شكل (4-1) فیبر نوری را در شبكه‌های باند پهن نشان می‌دهد. مسیرهای فیبری جدید معمولاً با فیبرهای G.655 مجهز شده اند كه بیشتر برای نرخهای اتصال 10 گیگابیت بر ثانیه و بالاتر مناسب هستند. G.655 یك استاندارد برای NZDSF[18] می‌باشد. فیبرنوری G.655 برای استفاده به وسیله سیستمهای چندكانالی[19]  DWDM طراحی شده است. پیشنهاد ITu,G.692 طرح و تقسیم‌بندی ( به معنی 50 هرتز و 100 هرتز و 200 هرتز ) برای DWDM در فیبرها را شرح می‌دهد.

اجزا اصلی یك سیستم انتقال فیبر نوری فیبر، فرستنده و گیرنده است.

فرستنده‌ها سیگنالهای الكترونیكی رمزشده را دریافت و به سیگنالهای نوری تبدیل می‌كنند (مدولاسیون) و سپس روی فیبر ارسال می‌كنند. دیودهای لیزری (LD) نیمه هادی می‌توانند برای تولید نور استفاده شوند و برای انتقال در مسافتهای طولانی مناسب هستند. منبع نور پالس‌های نوری را در طول موجهای ویژه منتشر می‌كند. سپس LDها می‌توانند آنها را در دامنه 1550 نانومتر انتقال داده و توانایی مدولاسیون تا حدود 10 گیگاهرتز را دارند. مدولاسیون خارجی نور در نرخ بیتهای 10 گیگابایت بر ثانیه و بالاتر استفاده می‌شود، LD های گران قیمت برای انتقال در مسافتهای كوتاه ضروری نیستند. گیرنده‌ها در انتهای دیگر فیبر جایگذاری می‌شوند و یك آشكارساز نوری را برای تبدیل سیگنال نوری وارد شده به سیگنال الكتریكی استفاده می‌كنند. طول موج سمت گیرنده باید با سمت فرستنده مطابقت داشته باشد.

ویژگی‌های مهم شامل اشباع[20]، حساسیت[21]، و نرخ خطای بیت (BER)[22] برای سطح دیجیتال و نسبت سیگنال به نویز (SNR)[23] برای سطح آنالوگ است. نرخ خطای بیت تعداد خطاهایی است كه بین فرستنده‌ها و گیرنده‌ها اتفاق می‌افتد. اشباع ماكزیمم توان دریافت شده است كه می‌تواند پذیرفته شود.

اگر توان بیشتری دریافت شود موجب اعوجاج سیگنال و عدم كارآیی می‌شود. حساسیت، مینیمم توانی است كه باید از یك سیگنال وارد شده دریافت شود. یك سیگنال ضعیف می‌تواند موجب نادرست خواندن بیتها یا SNR پایین شود WDM[24] یك روش افزایش ظرفیت یك فیبر نوری است كه از طریق ارسال همزمان بیش از یك پرتو نور در فیبر صورت می‌گیرد.

OADM[25] تجهیزاتی است كه ترافیك ( تعداد كانالها) را از یك مدار نوری بدون نیاز به تبدیل سیگنالهای الكتریكی درج یا رها[26] می‌سازد. هنگامیكه ترافیك در یك گره شبكه افزایش پیدا می‌كند OADM می‌تواند برای انشعاب نوری ترافیك عبوری استفاده شود.

تجهیزات OADM پیشرفته نیاز به مهندسی پیچیده را از طریق توانایی درج یا رها سازیش برای هر یا همه كانالهای نوری حمل شده بوسیله زوج فیبر بدون اثر روی مابقی ترافیك عبوری رفع می‌كند. تجهیزات OADM می‌تواند به سوییچهای نوری برای پشتیبانی از مسیرهای فیبری چندگانه تبدیل شوند و كانالهای نوری را بدون انجام تبدیل O-E-O راه گزینی كنند [2].

تقویت نوری[27] در دهه 1980 معرفی شده بود كه با توسعه فاصله بین تقویت‌كننده‌های گران قیمت O-E-O برای اقتصاد شبكه نوری دوباره تعریف شد یك شبكه O-E-O باید تقویت كننده‌های نوری را بسته به نوع تجهیزات 100-40 كیلومتر و تقویت‌كننده‌های O-E-O را هر 400 تا 500 كیلومتر استفاده كند.

تقویت كننده O-E-O به مبدل و تقویت مجزایی برای هر كانال نیاز دارد.

تقویت كننده‌های Raman و اربیوم (EDFA)[28] بدون تبدیل O-E-O مكرراً‌ برای انتقال نوری دور (‌برای مثال 2000 كیلومتر) و انتقال خیلی دور[29] (برای مثال 4000 كیلومتر) استفاده می‌شوند. هدف مبدل O-E-O بازگرداندن، بازسازی و تنظیم دوباره سیگنال نوری است. این امكان با وسایل نوری موجود در بازار امروز كاملاً وجود ندارد. هر چند فعالیتهای تحقیقی در حال پیشرفت امید بخش است و ما انتظار تقویت كننده‌های نوری خالص را در آینده داریم [2].

یك شبكه فیبر نوری خالص را می‌توان از طریق خطوط فیبر نقطه به نقطه با طول 4000 كیلومتر بسازیم نور خالص یعنی اینكه تبدیل O-E-O تنها در واسط كاربر رخ می‌دهد شبكه فیبر نوری خالص برای فواصل طولانی باید نسبتاً ارزانتر از شبكه‌های قدیمی باشد یك نمونه از معماری سیستم انتقال نوری در شكل
(4-2) ‌نشان داده است.

5-3- شبكه فیبر

در این معماری یك NREN روی یك زیربنا شبكه فیبر كنترل دارد.

NREN می تواند طول موجهای زیادی (با محدودیتهای تكنولوژی استفاده شده) به اندازه موردنیاز تهیه كند. روی هم رفته NREN می تواند شبكه Shared IP- only یا hybrid را از شبكه فیبر بسازد و خدماتی به كاربرانش عرضه كند.

این معماری شبكه خیلی شبیه معماری شبكه hybrid است با این تفاوت كلیدی كه NREN زیر بنا فیبر را نیز كنترل می كند. یك نكته بنیادی برای ساختن این است كه: شبكه چطور به كار انداخته می شود؟

دو گزینه وجود دارد:

    · شبكه فیبر بوسیله یك حامل سنتی از طرف NREN به كار انداخته می شود. این یك مدل جدید از همكاری بین NRENها و حامل ها را نشان می دهد تجهیزات in-line و line–Termination بوسیله مالك انتخاب و بكار انداخته می شود. در این مورد شخص ثالث توابع مبنی بر فیبر را از طرف NREN اجرا خواهد كرد.

        · شبكه فیبر كاملاً بوسیله NREN به كار انداخته می شود.

پیشرفتهای تخصصی در تجهیزات انتقال حتی روی یك مقیاس بین المللی این گزینه را امكان پذیر می‌سازد. شكل (5-3) معماری شبكه فیبر را نشان می دهد.

جهت دریافت فایل مقاله بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبكه های مخابراتی نسل آینده(NGN)  لطفا آن را خریداری نمایید

قیمت فایل فقط 3,000 تومان

برچسب ها : تحقیق بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبكه های مخابراتی نسل آینده(NGN) , پروژه بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبكه های مخابراتی نسل آینده(NGN) , مقاله بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبكه های مخابراتی نسل آینده(NGN) , دانلود تحقیق بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبكه های مخابراتی نسل آینده(NGN) , بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبكه های مخا