پایان نامه فیبر نوری

  • Code: # 3247

  • تعداد صفحات: 111
  • فرمت فایل: word
  • سال: 1387
  • مقطع: کاردانی
  • دسته بندی: مخابرات
قیمت: ۴۵,۰۰۰ تومان
۵۴,۰۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست
  • خلاصه پایان نامه فیبر نوری

    پروژه دوره کاردانی

    در رشته کامپیوتر گرایش نرم افزار

    چکیده:

    در این پایان نامه، ساختمان و شیوه ی عملکرد فیبر نوری مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با بیان مزایا وکاربردهای فیبرنوری با این رسانه ی انتقال آشنا می شویم. درادامه با بررسی چند قانون فیزیک نور، چگونگی انتقال نور در فیبر نوری را مطالعه می کنیم. مطالب بعدی ، انواع مختلف فیبر نوری و چگونگی ساخت فیبر هستند.

    در بحث شبکه بندی به وسیله ی فیبر، پس از مطالعه ی چگونگی کابل کشی به وسیله ی فیبر ها، به بررسی مدل های نوری و انواع توپولوژی های قابل به کارگیری در شبکه بندی به وسیله ی فیبر نوری می پردازیم. در پایان دو طرح عملی پیاده سازی شده، که در آن از فیبر نوری به عنوان رسانه ی انتقال استفاده شده است، مورد بررسی قرار می گیرد.

    مقدمه:

    طی سال­ها ، تکنولوژی جدیدی در زمینه­ی ارسال مخابرات از طریق کابل­ها ، به شکل فراینده مورد پذیرش واقع شده­است. در این­جا ، سیگنال­ها بر خلاف تکنولوژی کابل­مسی ، به کمک موجبرهایی موسوم به تارهای­نوری ، به شکل نوری ارسال می­شوند. این پدیده با دستیابی به اجزای نیمه­هادی مناسبی نظیر لیزرها ، دیودهای نور گسیل و دیودهای نوری توسعه یافت. همزمان با آن ، به­منظور تأمین نیاز­های تکنولوژی تارنوری، در سیستم­های انتقال­رقمی موجود نیز پیشرفت حاصل شد.

    در دو دهه­ی اخیر ،مخابرات­نوری از طریق کابل­های تارنوری، رقیبی عمده برای سیستم ­های گذشته و موجود مخابراتی شده­است. با توانایی محیط انتقال تارنوری در ارسال اطلاعات با ظرفیت بالا و قدرت فرستنده­ی کم، این روند در سال­های آتی ادامه خواهدیافت، به­نحوی که با گذشت زمان وپیشرفت تکنولوژی ، سیستم مخابرات تارنوری ، جایگاه والاتری در شبکه­ی مخابراتی آتی خواهد­داشت.

    این سیستم در چند سال اخیر وارد شبکه­ی مخابراتی ایران نیز شده و کاربرد آن در شبکه­ی بین شهری و همچنین بین مراکز تلفنی به نحو اجتناب ناپذیری در مقایسه با سایر سیستم­ها افزایش یافته­است. از جهت تولیدی نیز به همت برخی از مسئولین مخابرات کشور تلاش­هایی در زمینه­ی کابلی­کردن تارنوری و نیز شناخت لوازم سیستم تارنوری ، و در دانشگاه­ها و مراکز تحقیقاتی نیز آموزش­وپرورش در این زمینه آغاز شده­است.

    این پایان­نامه شامل 5 فصل است.در فصل­اول بعد از مطالعه­ی تاریخچه­ی مخابرات­نوری ، به مقایسه­ی بین فیبرنوری و کابل­های مسی می­پردازیم. سپس کاربردهای تارنوری به صورت صوت در خطوط­تلفن، خطوط­ارتباطی در نیروگاه­ها و خطوط­راه­آهن و ارتباطات میدان رزم...، به صورت تصویر در پخش تلویزیونی و در بیت­های مداربسته ، تلویزیون­کابلی و...، برای انتقال­داده در سیستم­های رایانه­ای، در هواپیما­ها و کشتی­ها و...، و در احساس­کننده­ها بیان شده­است.

     

     

    در فصل­دوم، فیزیک­نور و قوانین حاکم بر فیزیک نور موردبررسی قرار می­گیرد. سپس در مورد انتقال نور در فیبر نوری مطالبی بیان می­شود.

     فصل­سوم با بیان چگونگی­انتقال در رسانه­های انتقال و اساسأ اجزای مورداستفاده دراین انتقال ، شروع می­شود. در ادامه به­بیان عناصر خط انتقال فیبرنوری می­پردازیم.

    در فصل­چهارم، با معرفی کوارتز  (دی­اکسید­سیلیسیم sic2 ( ، به­عنوان ماده­ی اصلی سازنده­ی شیشه مورد­استفاده در فیبرنوری، به مطالعه­ی انواع فیبرنوری از نظر شیوه­ی انتقال ، حفاظت ، روکش و ماده­ی سازنده می­پردازیم. درانتهای­فصل ، روشهای مختلف ساخت فیبرنوری بیان شده­است.

    درفصل­پنجم، درباره­ی طراحی یک شبکه­ی فیبرنوری و چگونگی­اتصال فیبر­ های­ نوری به یکدیگر، صحبت شده­است.

     

    1-1   تاریخچه­ی فیبرنوری :

     مخابرات با استفاده از نور در اوایل دوران پیشرفت بشری، از زمانی که بشر ابتدا با استفاده از علامت دادن با دست پیام خود را ارسال می کرد ، شروع شده­است. این خود به طور بدیهی یک نوع مخابرات نوری است و در تاریکی قابل اجرا نمی باشد. اطلاعات از فرستنده به گیرنده بر روی پرتو خورشید حمل می گردد.

     در سال 1880 الکساندرگراهام بل یک سیستم مخابرات نوری به نام فتوفون را اختراع                                                                                                    کرد. در این سیستم بل از یک آینه ی نازک که توسط صدا به لرزه در می آید استفاده نمود. نور خورشید منعکس شده از آینه، اطلاعات را حمل می کند. در گیرنده این نور خورشید مدوله شده به سلنیوم هادی نور اصابت می کند و در آن به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. این سیگنال الکتریکی در یک تلفن مجددأ به سیگنال صوتی تبدیل می گردد.

    ابداع لامپ های ساخت بشر منجر به ساخت سیستم های مخابراتی ساده مثل چراغ های چشمک زن در کشتی و یا بین کشتی و ساحل، چراغ های راهنمای اتومبیل ها و یا چراغ های راهنمایی گردید. در واقع هر نوع چراغ راهنمایی در اصل یک سیستم مخابراتی نوری است.

    در سال 1960 جزء کلیدی در سیستم های عملی تاری ، یعنی یک تار با کارایی مناسب ، وجود نداشت. هر چند که ثابت شده بود نور می تواند توسط یک تار شیشه ای هدایت شود، تار های شیشه ای موجود بیش از اندازه نور را تضعیف مینمود. در سال 1970 اولین تار نور واقعی با افت کم ساخته شد و مخابرات تار نوری عملی گردید. این موضوع درست 100 سال پس از آزمایش تیندال (John  tindall )  فیزیکدان انگلیسی بود که به مجمع سلطنتی نشان داد که نور می تواند در طول یک مسیر منحنی در بخار آب هدایت شود.

    هدایت نور توسط تار های شیشه ای و توسط بخار آب ، شواهدی بر یک پدیده ی واحد هستند:

    پدیده انعکاس داخلی کلی (total internal reflection )

    1-2  مزایای تار های نوری

     

    1-2-1   قیمت پایین:

            ماده ی اصلی برای تار های شیشه ای اکسید سیلیکون است که به وفور یافت می شود. بعضی از تار های نوری از پلاستیک شفاف، که به سهولت در دسترس است ، ساخته می شوند. اکثرأ مهمترین عامل قابل توجه هزینه است. از طرفی اگر یک تار خط تاری به دلیل یک حادثه و یا به دلیل ایجاد تغییراتی در سیستم قطع شود ، بلیستی یا محلهای قطع شده را پیوند داد و یا اتصال دهنده های جدید بسته شوند. این کار ها برای تار ها نیاز به وقت و تخصص بیشتری دارد تا برای سیم ها.

    در نتیجه ، در طراحی سیستم هایی که احتمال تغییرات زیادی در آن می رود، هزینه ی نگهداری باید مورد توجه قرار گیرد.

     

     

    1-2-2 استحکام کششی مناسب:

           اضافه کردن روکش پلاستیکی ، استحکام کششی یک خط انتقال تاری را زیاد میکند. در صورت لزوم ، برای باز هم بیشتر کردن استحکام می توان میله های فلزی در داخل کابل پلاستیکی قرار داد. ماده ی محکم کننده ی دیگر کولار(Kevlar) است که یک تار پلیمری ترکیبی ، با استحکام زیاد می باشد. علیرغم طبیعت آشکار شکنندگی شیشه، کابل های تار نوری بسیار نیرومند و قابل بکارگیری هستند.

    1-2-3   پهنای باند وسیع:

     یکی از مزایای تار نوری ، توانایی آنها در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد ، چه به شکل دیجیتال و چه به شکل آنالوگ ، می باشد. به عنوان مثال ، یک تار واحد از نوع ساخته شده برای خدمات تلفنی می تواند داده ها را با میزان T3 یعنی 4407 مگا بیت بر ثانیه ، هدایت کند. این تار 672 کانال صوتی را ارسال می کند. تار های با ظرفیت حتی بیش از این هم در دسترس می باشند.

     

    1-2-4 محافظت در مقابل تداخل و ترویج:

    تار های نوری، شیشه یا پلاستیک ، عایق هستند. جریان الکتریکی در اثر سیگنال ارسالی و یا در اثر تشعشعات خارجی که به تار برخورد می کنند ، از آن نمی گذرد. به علاوه، موج نوری در داخل تار محبوس است، بنابراین هیچ تعدادی از موج نوری به بیرون نشت نمی کند که با سیگنال های موجود در سایر تار ها تداخل نماید. بر عکس،نور نمی تواند از کنار تار به داخل آن تزویج شود. نتیجه می گیریم که یک تار از تداخل و تزویج با سایر کانال های ارتباطی ، خواه نوری و خواه الکتریکی ، به خوبی محافظت شده باشد.

     

     

    1-2-5  ایزو لاسیون کامل الکتریکی:

           تار های الکتریکی به دلیل عایق بودن ، پالس های الکترو مغناطیسی (EMP ) حاصل از انفجار های هسته ای را(که می تواند میلیون ها ولت در یک خط انتقال هادی القاء کنند) نمی گیرند و یا منتشر نمی کنند. پالس ولتاژ می تواند چندین مایل در طول سیم حرکت کند و بالاخره (به دلیل توانی که دارد) ابزار های الکتریکی موجود در انتهای مسیر را خراب کند. در محیط هایی که در آنها خطوط ولتاژ بالا وجود دارند، یک خط ارتباطی سیمس احتمالأ می تواند با افتادن روی این خطوط آنها را اتصال کوتاه کند و خسارت های قابل توجهی به بار آورد. این مسئله با وجود تار ها منتفی است. مزیت دیگر این است که تزویج نوری نیاز به زمین مشترک بین فرستنده ی تار نوری و گیرنده را منتفی می کند. به علاوه، امکان تعمیر تار در حالی که سیستم روشن است، بدون آنکه احتمال اتصال کوتاه شدن مدار الکتریکی فرستنده و یا گیرنده باشد، وجود دارد. این مشکل ممکن است در موقع تعمیر یک کابل فلزی رخ دهد.

     

    1-2-6  امنیت:

              تارها درجه ای از امنیت و پنهان بودن را عرضه می کنند. چون تار ها انرژی تشعشع نمی کنند، برای یک مزاحم ، آشکار سازی سیگنال ارسالی مشکل است. برای دسترسی به سیگنال ، تار می بایستی به طور فیزیکی شکسته شود. قطع تار، یا اتصال یک تار جدید به تار ارسال کننده ، دسترسی به پرتو را ممکن می سازد. در خلال چنین اصلاحاتی روی خط ، قدرت رسیده به گیرنده افت می کند. یک گیرنده ی حساس می تواند این تضعیف را اندازه بگیرد و وجود مزاحم را خبر دهد. برای بهبود دادن موفقیت در آشکار سازی ، مزاحمت سیستم به طور مداوم باید تحت نظر باشد.

     

    1-2-7   مصونیت در مقابل خوردگی :

            خوردگی به دلیل آب یا مواد شیمیایی ، برای شیشه ای که جایگزین مس شده است به مراتب بی اهمیت تر است. به هر حال آب نبایستی به شیشه نفوذ کند. برای کاربرد های زیر دریایی ، تارها در داخل کابل هایی قرار می گیرند که آنها را در مقابل آب محافظت می کنند.

     

     

    1-2-8   غیر قابل اشتعال بودن:

            تار های شیشه ای ، خودشان می توانند درجه حرارت های شدیدی را بدون آنکه خراب شوند ، تحمل نمایند. درجه حرارت هایی نزدیک به 800 درجه ی سانتی گراد ، اثری روی تار شیشه ای نمی گذارد. همچنین ، چون الکتریسیته از فیبر های نوری عبور نمی کند ، بنابراین امکان بروز آتش سوزی پایین است.

     

    1-2-9  وزن کم و قطر کوچک:

           مزیت دیگر فیبر های نوری ، کوچک بودن قطر آنهاست که باعث میشود فضای کمتری اشغال کنند. این ویژگی در هواپیما ها و سفینه های فضایی اهمییت بسزایی دارد. فیبر های نوری با توجه به قطر کم دارای وزن بسیار کمی نیز می باشند که این دو مسئله باعث میگردد طول بسیار زیادی از فیبر ها روی یک قرقره بسته شده و به سادگی حمل شوند. یک مقایسه بین فیبر نوری و کابل مسی نشان می دهد که 40 کیلومتر فیبر نوری دارای وزنی حدود 1 کیلوگرم است. در صورتی که 5/1 کیلومتر سیم مسی با قطر 32% میلی متر دارای وزن 1 کیلو گرم می باشد.

     

    1-2-10   اتلاف پایین:

        اتلاف در فیبر های نوری نسبت به کابل های مسی بسیار کم بوده و به همین دلیل ، در هر 30 تا 120 کیلو متر به تکرار کننده نییاز داریم ، در حالی که در سیم های مسی در هر 5 کیلو متر یک تکرار کننده استفاده می شود. اتلاف فیبر هایی که هم اکنون به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرند ، در حدود 0/2  Db/km  می باشد. این میزان اتلاف در طول موج های مختلف متفاوت بوده و به چندین عامل بستگی دارد.

     

     

    1-2-11  نصب و نگهداری آسان تر:

     با توجه به طول زیاد (چندین کیلومتر) وتضعیف کم در سیستم های فیبر نوری ، فاصله ی تکرار کننده ها در این سیستم ها نسبت به سیستم های کابل مسی بیشتر است. در نتیجه تعمیرات این کابل ها ساده تر و با هزینه ی کمتری انجام می گیرد و از آنجایی که تعداد مفصل ها نسبت به کابل های مسی کمتر است و هر مفصل مقدار کمی اتلاف در سیستم ایجاد می کند ، در نتیجه خرابی کمتر بوده و نصب و نگهداری آسان تر می باشد.

     

    1-2-12  فرستنده هایی با قیمت کمتر:

  • فهرست پایان نامه فیبر نوری

    فهرست:

    مقدمه                                                                                                                                      1

    فصل­اول : آشنایی با فیبرنوری                                                                                                                         3

    1-1- تاریخچه­ی فیبرنوری                                                                                                                             4

    1-2- مزایای تارهای نوری                                                                                                                              5

          1-2-1- قیمت ­پایین                                                                                                                              5

         1-2-2- استحکام کششی مناسب                                                                                                               5

         1-2-3- پهنای باند وسیع                                                                                                                         5

         1-2-4- محافظت در مقابل تداخل و تزویج                                                                                                    6

         1-2-5 ایزولاسیون کامل الکتریکی                                                                                                              6

         1 -2-6- امنیت                                                                                                                                     6

         1-2-7- مصونیت در مقابل خوردگی                                                                                                            7

         1-2-8- غیرقابل اشتعال بودن                                                                                                                   7

         1-2-9- وزن کم و قطرکوچک                                                                                                                   7

         1-2-10- اتلاف پایین                                                                                                                             7   

         1-2-11- نصب و نگهداری آسان­تر                                                                                                            8

         1-2-12- فرستنده­هایی با قیمت کمتر                                                                                                       8         

         1-2-13- انعطاف پذیری                                                                                                                        8

    1-3- کاربردهای مخابرات تارنوری                                                                                                                 9          

     

    فصل­دوم : فیزیک موجبرهای نوری                                                                                                                16

    1-2- طبیعت نور                                                                                                                                       17

         2-1-1- تعاریف و قوانین نور                                                                                                                    17

         2-1-1-1- ضریب شکست                                                                                                                      17

         2-1-1-2- پدیده­های تابش ، انعکاس و انکسار                                                                                              19

         2-1-1-3- قوانین اسنل                                                                                                                         20

         2-1-1-4- حالت­های مختلف تابش نور در دو محیط مختلف(N1>N2)                                                              21

    2-2- انتقال نور در فیبرنوری                                                                                                                        22

         2-2-1- طیف الکترومغناطیسی                                                                                                                22

         2-2-2- زاویه­ی پذیرش                                                                                                                        24

         2-2-3- انتشارنور با استفاده از شعاع نوری(نورهندسی)                                                                                   24

         2-2-4- انتشارنور با استفاده از آنالیزمدی(نورموجی)                                                                                      25

         2-2-5- تئوری مد در فیبرنوری                                                                                                               25

     

    فصل­سوم : چگونگی انتقال                                                                                                                         26

    3-1- چگونگی انتقال                                                                                                                                 27

       3-1-1- منشاء پیام                                                                                                                                27

         3-1-2- مدولاتور                                                                                                                                 28

         3-1-3- منبع موج حامل                                                                                                                        28

         3-1-4- تزویج­کننده­های کانال(ورودی)                                                                                                       29

         3-1-5- کانال ارتباطی                                                                                                                           29

         3-1-6- تزویج­کننده­های کانال(خروجی)                                                                                                     30

         3-1-7- آشکارساز                                                                                                                                30

         3-1-8- پردازشگرسیگنال                                                                                                                       30

         3-1-9- پیام خروجی                                                                                                                            31

    3-2- عناصرخط انتقال فیبرنوری                                                                                                                   32

        3-2-1- رابطه­ی توزیع­کننده­ی داده­ها در شبکه­ی فیبرنوری( FDDI)                                                                  33

         3-2-2- شبکه­ی نوری سنکرون(SONET)                                                                                                34

              3-2-2-1- مشخصات SONET                                                                                                         35

         3-2-3-فرستنده­های نوری                                                                                                                      35

               3-2-3-1- ویژگی­های منابع نور مورداستفاده در سیستم­های نوری                                                               35

               3-2-3-2- تفاوت نور لیزر و نورمعمولی                                                                                                37

               3-2-3-3- خصوصیات دیودمنتشرکننده­ی نور                                                                                        38

               3-2-3-4- خصوصیات دیودلیزری                                                                                                      38

        3-2-4- آشکارسازهای نوری(OPTICAL DETECTOR)                                                                          38

     

     

    فصل چهارم : ساختمان فیبرنوری                                                                                                                40

    4- ساختمان فیبرنوری                                                                                                                              41

      4-2- شیمی موجبرهای نوری                                                                                                                   41

         4-2-1- شیشه شیلیکای گداخته                                                                                                            41

         4-2-2- تولید شیشه سیلیکای گداخته                                                                                                     44

         4-2-3- خصوصیات ماده                                                                                                                       45

     4-3- انواع فیبرنوری                                                                                                                                46

         4-3-1- انواع کابل فیبرنوری ازنظرشیوه­ی انتقال                                                                                          46

             4-3-1-1- فیبرچندحالته                                                                                                                  47

                 4-3-1-1-1- انواع فیبرهای چندحالته                                                                                              47

            4-3-1-2- فیبرتک حالته                                                                                                                   48

          4-3-2- انواع کابل فیبرنوری ازنظر حفاظت                                                                                                49

              4-3-2-1- LOSS BUFFER                                                                                                       49

              4-3-2-2- TIGHT BUFFER                                                                                                     50

         4-3-3- انواع کابل فیبرنوری از نظر روکش                                                                                                 50

            4-3-3-1- IN DOOR                                                                                                                    51

            4-3-3-2- OUT DOOR                                                                                                                52

            4-3-3-3- IN DOOR – OUT DOOR                                                                                            52

       4-3-4- انواع کابل فیبرنوری ازنظر ماده­ی سازنده                                                                                             53

           4-3-4-1- کابل فیبرنوری شیشه­ای                                                                                                     53

           4-3-4-2- کابل فیبرنوری پلاستیکی                                                                                                    54

           4-3-4-2-1- کاربردهای کابل فیبرنوری پلاستیکی                                                                                   57

       4-3-4-3- کابل نوری با پوشش پلیمرسخت                                                                                                58

          4-3-4-3-1- خصوصیات کابل فیبرنوری با پوشش پلیمر سخت                                                                     59

     4-4- تکنولوژی ساخت                                                                                                                            59

         4-4-1- روش بوته مضاعف                                                                                                                   60

         4-4-2- سیلیس رسوب یافته­ی دپ­شده(DDS)                                                                                        60

            4-4-2-1- رسوب بیرونی                                                                                                                  61

            4-4-2-2- رسوب محوری                                                                                                                 62

            4-4-2-3- رسوب داخلی                                                                                                                  63

     4-4-3- کشیدن تار                                                                                                                               65

         4-4-3-1- سیلیس پوشش شده با پلاستیک                                                                                             66

     

     

    فصل پنجم : طراحی شبکه­ی کابل                                                                                                             67

     5- طراحی شبکه­ی کابل                                                                                                                         68

       5-1- جنبه­های طراحی مکانیکی                                                                                                             68

       5-2- تزویج کننده                                                                                                                               69

          5-2-1- تزویج عدسی                                                                                                                        70

          5-2-2- تزویج سربه­سر                                                                                                                      71

      5-3- اتصال دو فیبر به صورت دائمی(SPLICE)                                                                                          72

         5-3-1- اتصال دائمی دو فیبر به روش همجوشی                                                                                        73

         5-3-2- اتصال دائمی دو فیبر به روش قفل شدن                                                                                       74

     

    نتیجه­گیری                                                                                                                                                               75

    خلاصه                                                                                                                                                                      78                                                                                                                                              

    پیوست­ها                                                                                                                                                                  80                                                                                                                                                                        

    فهرست منابع                                                                                                                                                          106                                                                                                                                          

    منبع:

    کتاب ها :

     

    جوزف . س . پالی . مخابرات فیبر نوری .{ مترجمان } دکتر محمد مولوی – مهندس مجتبی محدث – مشهد : دانشگاه امام رضا ( علیه السلام ) – نوبت اول – 1384

    گردکارزر . ارتیاطات تار نوری .{ مترجم} قاسم شهاب الملکی . تهران : سروش – چاپ اول 1375.

    ویلیام بی . جونز . مقدمه ای بر سیستم های ارتباط تار نوری . { مترجم} قاسم شهاب الملکی . تهران : سروش – چاپ اول 1375 .

    سوئه ماتسو ک . ایگا . مخابرات نوری .{ مترجم } جمشید نیر . تهران : مرکز نشر دانشگاهی – چاپ اول  - 1366

    گونتر مالکه – پتر گوسینگ .کابل های تار نوری { مترج} قاسم شهاب الملکی . تهران :سروش – 1376

    واتسون – جان الکترونیک نوری .  مترجم دکتر محمودی صیفوری . تهران . مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران – چاپ اول ، 1387

     

    سایت­ها:

    ·        WWW  .3m.com 

    ·        WWW  .agilent.com

    ·        WWW  .amp.com

    ·        WWW  .cisco.com

    ·        WWW  .corning.com

    ·        WWW  .c.enterprisses

    ·        WWW  .D-Link.com

    ·        WWW  .epinion.com  

    ·        WWW  .fiberopticsonline.com

    ·        WWW  .fiber-optic.info

    ·        WWW  .hiwstuffworks.com

    ·        WWW  .KG.com

    ·        WWW  .lucent.com

    ·        WWW  .milan.com

    ·        WWW  .muconnector.com

    ·        WWW  .NTT-AT.com

    ·        WWW  .ovislink.com

    ·        WWW  .sei.com

    ·        WWW  .techguide.com

    ·        WWW  .telebox.com

     

  • ثبت سفارش
    عنوان محصول
    قیمت