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

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

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

دسته بندی	الکترونیک و مخابرات
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1290 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	34

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 6017

تمام فایل ها

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

چکیده

در این گزارش جایگاه فیبر و ادوات نوری را در شبکه‌های مخابراتی نسل آینده بررسی می‌کنیم. ابتدا شبکه‌های نسل آینده، معماری، مشخصات و اجزا آن را شرح می‌دهیم سپس تجهیزات NGN و نقش مهم تکنولوژی فیبر نوری را در این شبکه‌ها عنوان می‌کنیم.



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 شبکه ................................................................................................... 17

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

5-2- شبکه مرکب .................................................................................................. 18

5-3- شبکه فیبر ....................................................................................................... 22

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

7- تکنولوژی‌های موجود و آینده ........................................................................................ 24

7-1- تکنولوژیهای فیبر ............................................................................................ 25

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

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

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

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


- مقدمه

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

ازدیدگاه مشتری ناهمگن بودن شبکه غیرقابل درک است. درگذشته شبکه‌های متفاوتی برای پاسخ به این نیازهای متنوع توسط فراهم‌کننده‌های سرویس ساخته شده است که هر یک برای یک نیاز ویژه بهینه شده بودند. برای مثال PSTN برای خدمات صوتی، شبکه Ip برای خدمات اینترنت (Web) و شبکه داده مبنی بر سوئیچ برای خدمات ATM و Frame relay و هم چنین شبکه‌های ویژه‌ای برای یک کاربرد خاص نظیر کنفرانس ویدیویی طراحی شده بودند [3] [1].

این گزارش براوردی از شبکه‌های نسل آینده، فواید NGN و همچنین نقش مهم تکنولوژی انتقال فیبر نوری را که اخیراً توسعه داده شده است را ارائه می‌کند. تکنولوژی DWDM دسترسی به NGN را میسر می‌سازد. خدمات NGN مبنی بر سوییچینگ پیشرفته با یک سطح کنترل یکپارچه 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 شبکه NGN، اجزا ارسال سیستم انتقال فیبر نوری و درنهایت برد فیبرهای موجود بررسی می شود. انتخاب معماری شبکه عنوان فصل 5 می‌باشد در این قسمت سه معماری شبکه مختلف معرفی می‌شود شبکه Shared Ip-Only ، شبکه مرکب و شبکه فیبر. و در فصل 6 به dark fibre ها پرداخته می‌شود و نگاهی به تکنولوژیهای موجود و آینده، تکنولوژیهای 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 کرده اند. به عنوان مثال NGN;ITU-T را به عنوان شبکه‌ای مبتنی بر بسته[3] تعریف کرده است، که خدماتی شامل سرویسهای ارتباطی، توانایی استفاده از پهنای باند چندگانه[4] و کیفیت سرویس[5] که برای تکنولوژیهای انتقال تهیه شده است را فراهم می‌کند. عموماً NGN به عنوان all IP یا شبکه‌های مجتمع مبتنی بر بسته با مشخصاتی که درجدول (2-1) نشان داده شده است بیان می‌شود. NGN به تنهایی مشخصات شبکه را پوشش نمی‌دهد اما مشخصات سرویس آن فرصتهای جدیدی را برای اپراتورهای شبکه، فراهم کننده‌های سرویس،[6] تولید کننده‌های ارتباطات و کاربرها فراهم می‌کند [1].

Ip یا شبکه مبتنی بر بسته

بیشتر کارشناسان معمولاً NGN را به عنوان یک شبکه چندسرویسی[7] مبنی بر تکنولوژی Ip می‌شناسند.

NGN مانند یک شبکه Ip مجتمع می‌تواند برای ارتباطات بی‌سیم و با سیم انواع ترافیک یا برنامه‌های کاربردی را روی شبکه‌های مبتنی بر بسته بکار گیرد. در مجموع، بسیاری از کارشناسان استدلال می‌کنندکه NGN در ده سال آینده جایگزین مدار رایج مبنی بر PSTN[8] خواهد شد.

خدمات کاربردی مجزا از شبکه انتقال

NGN یک معماری باز[9] بوسیله برنامه های کاربردی و شبکه‌های مجزا فراهم می‌کند و به آنها اجازه می‌دهد به صورت جداگانه ارائه شوند و برنامه‌های کاربردی می توانند مستقلاً صرف‌نظر از نوع شبکه‌ای که استفاده می‌شود توسعه پیدا کنند. با یک معماری باز استانداردسازی به طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌کند اما به کاربران شبکه اجازه می دهد که بهترین محصولات موجود را انتخاب کنند و یک برنامه کاربردی جدید می‌تواند در یک مدت زمان خیلی کوتاهتر نسبت به PSTN و ISDN[10] اجرا شود.

شرکتهایی که وسایل یا تجهیزات کامپیوتری را تولید کرده و به فروش می‌رسانند،[11] می‌توانند برنامه های کاربردی و سرویسها را برای کاربران نهایی توسعه دهند. فراهم‌کننده‌های سرویس می‌توانند یک یا چند برنامه کاربردی را داخل یک سرویس بسته‌بندی کنند یا برنامه‌های کاربردی می‌توانند بوسیله کاربران روی یک پایه نظیر به نظیر مورد استفاده قرار گیرند.


شبکه‌های مجتمع یا همگرا شده

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

شبکه موجود در همه جا

NGN به کاربران اجازه تحرک گسترده و دستیابی یکپارچه به انواع برنامه‌های کاربردی با کیفیت یکسان را در هر ناحیه جغرافیایی می‌دهد. ارتباطات کشتیرانی و برج مراقبت امکان پشتیبانی از انتقال، تجارت و نیازهای اوقات فراغت را در هر وضعیت که کاربر انتخاب می‌کند، امکانپذیر می‌کند.

توزیع هوشمندی شبکه

در صورتیکه PSTN رایج، مبنی برشبکه هوشمند و پایانه‌های نامفهوم (پایانه‌ای که شامل ریز پردازنده داخلی نباشد) است، NGN شبکه‌ای هوشمند و پایانه‌های هوشمند دارد. در این محیط شبکه، فراهم‌کننده‌های سرویس به آسانی انواع متفاوتی از سرویسها را بدون نیاز به تجهیزات سنگین شبکه فراهم می‌کنند.

2-2- معماری NGN

یک نمایش از معماری شبکه NGN می‌تواند به روشن شدن ساختار واجزا آن کمک کند. شکل (2-1) یک تصویر کلی از معماری NGN را نشان می‌دهد. در این شکل پایانه‌های بی‌سیم و با سیم با back bone شبکه انتقال از طریق سطح[14] دسترسی متصل هستند و دیگر سطوح از قبیل سرویس، انتقال و شبکه‌های دسترسی بوسیله سطح کنترل، کنترل می‌شوند.

- فیبرها و تجهیزات انتقال

4-1- انواع فیبر و ظرفیت آنها

در یک سیستم انتقال نوری، اطلاعات روی فیبر به روش زیر منتقل می شود سیگنالهای الکتریکی به سیگنالهای نوری تبدیل شده و در طول فیبر حرکت می‌کنند تا زمانیکه به یک آشکارساز[15]که سیگنالهای نوری را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل می‌کنند می‌رسند. منبع نور پالسهای نوری را در طول موجهای خاص منتشر می‌کند. یک طول موج به یک لامبدا (lambda) یا کانال اشاره می‌کند عبارتهای لامبدا، طول موج و کانال 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 یک لامبدا و 128 لامبدا که معادل با 28/1 ترابیت بر ثانیه که ظرفیت یک فیبر تنها است را پشتیبانی می‌کند هر مسیر فیبر می‌تواند هشت کانال که هر یک، دارای کابل نوری شامل 192 زوج فیبر است را داشته باشد. پس این ظرفیت می‌تواند بیشتر از یک پتابیت بر ثانیه را حمل کند. ولی در عمل از ظرفیت پایین‌تری استفاده می‌شود و کابلهایی با 6 فیبر مشاهده می‌شود که برای انتقال تک 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 می‌کند. آن هم چنین تعداد لامبداهای پشتیبانی شده در یک فیبر نوری را افزایش می‌دهد. ظرفیت 2/10 ترا بیت بر ثانیه روی یک فیبر واحد در آزمایشگاه اثبات شده است. بنابراین زمانی که سیستم درچنین محدوده ای عمل می‌کند بسیاری از مشکلهای غیرخطی اتفاق می افتد که به فیبرهای نسل آینده با مشخصات کیفیت بالا نیاز است. مشخصات نسل اول فیبرهای تک مد(SFM)[17] بوسیله پیشنهاد ITU ، G.652 تعیین شده است که به عنوان استاندارد فیبرتک مد شناخته می‌شود. امروزه بیشتر فیبرهای تک مد در اروپا مطابق پیشنهاد G.652 استفاده می شوند. که این در مورد کابلهای نوری زیر دریا نیز صادق است. شکل (4-1) فیبر نوری را در شبکه‌های باند پهن نشان می‌دهد. مسیرهای فیبری جدید معمولاً با فیبرهای G.655 مجهز شده اند که بیشتر برای نرخهای اتصال 10 گیگابیت بر ثانیه و بالاتر مناسب هستند. G.655 یک استاندارد برای NZDSF[18] می‌باشد. فیبرنوری G.655 برای استفاده به وسیله سیستمهای چندکانالی[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 یک سیستم انتقال فیبر نوری فیبر، فرستنده و گیرنده است.

فرستنده‌ها سیگنالهای الکترونیکی رمزشده را دریافت و به سیگنالهای نوری تبدیل می‌کنند (مدولاسیون) و سپس روی فیبر ارسال می‌کنند. 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 می‌کند. 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 کوتاه ضروری نیستند. گیرنده‌ها در انتهای دیگر فیبر جایگذاری می‌شوند و یک آشکارساز نوری را برای تبدیل سیگنال نوری وارد شده به سیگنال الکتریکی استفاده می‌کنند. 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 که بین فرستنده‌ها و گیرنده‌ها اتفاق می‌افتد. اشباع ماکزیمم توان دریافت شده است که می‌تواند پذیرفته شود.

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

OADM[25] تجهیزاتی است که ترافیک ( تعداد کانالها) را از یک مدار نوری بدون نیاز به تبدیل سیگنالهای الکتریکی درج یا رها[26] می‌سازد. هنگامیکه ترافیک در یک گره شبکه افزایش پیدا می‌کند OADM می‌تواند برای انشعاب نوری ترافیک عبوری استفاده شود.

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

تقویت نوری[27] در دهه 1980 معرفی شده بود که با توسعه فاصله بین تقویت‌کننده‌های گران قیمت O-E-O برای اقتصاد شبکه نوری دوباره تعریف شد یک شبکه O-E-O باید تقویت کننده‌های نوری را بسته به نوع تجهیزات 100-40 کیلومتر و تقویت‌کننده‌های O-E-O را هر 400 تا 500 کیلومتر استفاده کند.

تقویت کننده O-E-O به مبدل و تقویت مجزایی برای هر کانال نیاز دارد.

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

یک شبکه فیبر نوری خالص را می‌توان از طریق خطوط فیبر نقطه به نقطه با طول 4000 کیلومتر بسازیم نور خالص یعنی اینکه تبدیل O-E-O تنها در واسط کاربر رخ می‌دهد شبکه فیبر نوری خالص برای فواصل طولانی باید نسبتاً ارزانتر از شبکه‌های قدیمی باشد یک نمونه از معماری سیستم انتقال نوری در شکل
(4-2) ‌نشان داده است.

5-3- شبکه فیبر

در این معماری یک NREN روی یک زیربنا شبکه فیبر کنترل دارد.

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

این معماری شبکه خیلی شبیه معماری شبکه hybrid است با این تفاوت کلیدی که NREN زیر بنا فیبر را نیز کنترل می کند. یک نکته بنیادی برای ساختن این است که: شبکه چطور به کار انداخته می شود؟

دو گزینه وجود دارد:

· شبکه فیبر بوسیله یک حامل سنتی از طرف NREN به کار انداخته می شود. این یک مدل جدید از همکاری بین NRENها و حامل ها را نشان می دهد تجهیزات in-line و line–Termination بوسیله مالک انتخاب و بکار انداخته می شود. در این مورد شخص ثالث توابع مبنی بر فیبر را از طرف NREN اجرا خواهد کرد.

· شبکه فیبر کاملاً بوسیله NREN به کار انداخته می شود.

پیشرفتهای تخصصی در تجهیزات انتقال حتی روی یک مقیاس بین المللی این گزینه را امکان پذیر می‌سازد. شکل (5-3) معماری شبکه فیبر را نشان می دهد.

تحقیق بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبکه های مخابراتی نسل آینده(NGN)پژوهش بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبکه های مخابراتی نسل آینده(NGN)مقاله بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبکه های مخابراتی نسل آینده(NGN)دانلود تحقیق بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبکه های مخابراتی نسل آینده(NGN)بررسی دایگاه فیبر و ادوات نوری در شبکه ها