27-12-2017, 12:45 AM
سیستم رله فیبر نوری[ویرایش]
برای روشن شدن موضوع فرض می‌کنیم دو ناوگان دریایی بر روی سطح دریا می‌خواهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. یکی از ناوها می‌خواهد پیامی را برای دیگری ارسال کند؛ بنابراین کاپیتان ناو فوق پیام را برای یک ملوان که بر روی عرشه کشتی مستقر است، ارسال می‌کند. ملوان فوق پیام دریافتی را به مجموعه‌ای از کدهای مورس (نقطه و فاصله) ترجمه می‌نماید و با استفاده از یک نورافکن آن را برای ناو دیگر ارسال می‌نماید. یک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم، کدهای مورس را مشاهده می‌نماید و آن‌ها را به یک زبان خاص (مثلاً انگلیسی) تبدیل می‌کند و برای کاپیتان ناو ارسال می‌کند. حال اگر فاصله دو ناو فوق از یکدیگر بسیار زیاد (هزاران مایل) باشد، برای برقراری ارتباط بین آن‌ها از یک سیستم مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری استفاده می‌شود.
سیستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده است:
فرستنده:مسئول تولید و رمز نگاری سیگنال‌های نوری است.
بازتاب نوری:به منظور تقویت سیگنال‌های نوری در مسافت‌های طولانی استفاده می‌گردد.
دریافت کننده نوری:سیگنال‌های نوری را دریافت و رمز گشایی می‌نماید.
فرستنده[ویرایش]
وظیفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پیام است. فرستنده سیگنال‌های نوری را دریافت و دستگاه نوری را به منظور روشن و خاموش شدن در یک دنباله مناسب (حرکت منسجم) هدایت می‌نماید. فرستنده از لحاظ فیزیکی در مجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای یک لنز به منظور تمرکز نور در فیبر باشد. متداول‌ترین طول موج سیگنال‌های نوری ،۸۵۰ نانومتر، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است.
بازتاب (تقویت کننده) نوری[ویرایش]
برای جلوگیری از تضعیف و از بین رفتن سیگنال‌های نوری از یک یا چند «تقویت کننده نوری» استفاده می‌گردد. تقویت کننده نوری از فیبرهای نوری متعدد به همراه یک روکش خاص تشکیل می‌گردند. بخش دوپینگ با استفاده از یک لیزر پمپ می‌گردد. زمانی که سیگنال تضعیف شده به روکش دوپینگی می‌رسد، انرژی ماحصل از لیزر باعث می‌گردد که مولکول‌های دوپینگ شده، به لیزر تبدیل گردند. مولکول‌های دوپینگ شده در ادامه باعث انعکاس یک سیگنال نوری جدید و قویتر با همان خصایص سیگنال ورودی تضعیف شده، خواهند بود. (تقویت کننده لیزری)
دریافت کننده نوری[ویرایش]
وظیفه دریافت کننده مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو دریافت کننده پیام است. دستگاه فوق سیگنال‌های دیجیتالی نوری را اخذ و پس از رمزگشایی، سیگنال‌های الکتریکی را برای سایر استفاده کنندگان (کامپیوتر، تلفن و ...)ارسال می‌نماید. دریافت کننده به منظور تشخیص نور از یک «فتوسل» یا «فتودیود» استفاده می‌کند
مزایای فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی[ویرایش]
قیمت ارزان‌تر : هزینه فیبر نوری نسبت به سیم‌های مسی در مقیاس‌های بالا کمتر است.
اندازه نازک‌تر: قطر فیبرهای نوری به مراتب کمتر از سیم‌های مسی است.
ظرفیت بالا : پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است؛ لذا فیبر نوری توانایی انتقال داده‌های بیشتری را دارد.
ارتقا آسان: با پیشرفت تکنولوژی در آینده می توان فقط لوازم الکترونیکی را ارتقا داد و کابل فیبر نوی سر جای خود بماند [۱].
تضعیف ناچیز : تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب کمتر از سیم مسی است.
عدم تداخل : برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در یک سیم مسی، عبور سیگنال‌های نوری در یک فیبر تأثیری بر فیبر دیگر نخواهد داشت و تداخل الکترو مغناطیسی نخواهیم داشت.
مصرف برق پایین: با توجه به این که سیگنال‌ها در فیبر نوری کمتر تضعیف می‌گردند، بنابراین می‌توان از فرستنده‌هایی با میزان برق مصرفی پائین نسبت به فرستنده‌های الکتریکی (که از ولتاژ بالایی استفاده می‌نمایند)، استفاده کرد.
اشتعال‌زا نبودن: با توجه به عدم وجود الکتریسته در فیبر نوری، امکان بروز آتش‌سوزی در این خصوص وجود نخواهد داشت.
وزن سبک: وزن یک کابل فیبر نوری به مراتب کمتر از کابل مسی هم‌رده‌آن است و این عامل در کارکردن، نصب و نگهداری فیبر بسیار مهم است.
انعطاف‌پذیر بودن: با توجه به انعطاف‌پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین‌های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند عکس‌برداری پزشکی و لوله‌کشی و... استفاده می‌گردد.
فاصله : از فیبر نوری می‌توان در ارتباط شبکه‌هایی که فاصله زیادی از هم دارند استفاده کرد (اتصال شبکه‌های محلی(LAN) به یکدیگر). شایان ذکر است که قبل از استفاده از کابل‌های فیبر نوری ارتباط بین LANها از طریق تلفن یا امواج رادیویی برقرار می‌شد و کابل‌های فلزی توانایی برقراری این ارتباط را نداشتند.
پایداری : در کابل‌های فیبر نوری امکان نفوذ و ایجاد اختلال در انتقال داده‌ها کمتر است و از تأثیرگذاری انواع نویزهای الکترومغناطیسی شامل نویزهای رادیویی یا نویزهای حاصل از نزدیکی کابل‌ها بر روی داده‌های در حال انتقال جلوگیری می‌کند. بطورکلی تارهای نوری از تداخل و ترویج با سایر کانالهای ارتباطی، خواه نوری و خواه الکتریکی، به خوبی محافظت شده می‌باشد. یعنی نسبت به تداخل فرکانسهای رادیویی(RFI) و تداخل الکترومغناطیسی(EMI) عدم پذیرش عالی دارند.
سرعت: فیبر نوری توانایی در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد چه به شکل دیجیتالی‌وچه به شکل آنالوگ دارند.
ترویج نوری : نیاز به زمین مشترک بین فرستنده تاری و گیرنده را منتفی می‌کند.
امکان تعمیر فیبر: (تار) نوری در حالیکه سیستم روشن است، بدون آنکه احتمال اتصال کوتاه شدن مدارهای الکتریکی در فرستنده ویا در گیرنده باشد، وجود دارد.
امنیت: فیبرهای نوری درجه‌ای از امنیت وپنهانی بودن را عرضه می‌کند. چون تارها انرژی تشعشع نمی‌کنند. برای یک مزاحم، آشکار سازی سیگنال ارسالی مشکل است.
پهنای باند بالا: این پهنای باند اکنون به ۱۷۰ گیگابایت در ثانیه رسیده و دانشمندان بر این باورند که قابلیت ارتقاء تا چند صد ترابایت را دارد. فیبرنوری SMF که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرد از پهنای باند ۴۰ گیگابایتی برخوردار است.
عدم استفاده الکتریسیته برای ارتباط : از آنجا که در ابتدای مسیر نوری تولید شده و در انتها این نور دریافت می‌شود. دیگر نیازی به نیروی اکتریکی نیست و همچنین ایمنی بسیار بالایی را در مقابل نویز دارد.
عدم برقراری انشعاب غیرمجاز: از آنجا که برای برقرای انشعاب بایستی ابتدا فیبر قطع شود و گیرنده فیبر نصب شود؛ و این عمل نیز زمانبر است؛ نگهدارنده‌های بستر با استفاده از ابزارهای خطایابی می‌تواند به سرعت محل مورد نظر را شناسایی کنند.
عدم نیاز به repeater تا چندین کیلومتر : به علت استفاده از نور در صورتی که جنس Core مرغوب باشد تا فواصل چند کیلومتری سیگنال تضعیف زیادی نخواهد دا
برای روشن شدن موضوع فرض می‌کنیم دو ناوگان دریایی بر روی سطح دریا می‌خواهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. یکی از ناوها می‌خواهد پیامی را برای دیگری ارسال کند؛ بنابراین کاپیتان ناو فوق پیام را برای یک ملوان که بر روی عرشه کشتی مستقر است، ارسال می‌کند. ملوان فوق پیام دریافتی را به مجموعه‌ای از کدهای مورس (نقطه و فاصله) ترجمه می‌نماید و با استفاده از یک نورافکن آن را برای ناو دیگر ارسال می‌نماید. یک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم، کدهای مورس را مشاهده می‌نماید و آن‌ها را به یک زبان خاص (مثلاً انگلیسی) تبدیل می‌کند و برای کاپیتان ناو ارسال می‌کند. حال اگر فاصله دو ناو فوق از یکدیگر بسیار زیاد (هزاران مایل) باشد، برای برقراری ارتباط بین آن‌ها از یک سیستم مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری استفاده می‌شود.
سیستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده است:
فرستنده:مسئول تولید و رمز نگاری سیگنال‌های نوری است.
بازتاب نوری:به منظور تقویت سیگنال‌های نوری در مسافت‌های طولانی استفاده می‌گردد.
دریافت کننده نوری:سیگنال‌های نوری را دریافت و رمز گشایی می‌نماید.
فرستنده[ویرایش]
وظیفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پیام است. فرستنده سیگنال‌های نوری را دریافت و دستگاه نوری را به منظور روشن و خاموش شدن در یک دنباله مناسب (حرکت منسجم) هدایت می‌نماید. فرستنده از لحاظ فیزیکی در مجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای یک لنز به منظور تمرکز نور در فیبر باشد. متداول‌ترین طول موج سیگنال‌های نوری ،۸۵۰ نانومتر، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است.
بازتاب (تقویت کننده) نوری[ویرایش]
برای جلوگیری از تضعیف و از بین رفتن سیگنال‌های نوری از یک یا چند «تقویت کننده نوری» استفاده می‌گردد. تقویت کننده نوری از فیبرهای نوری متعدد به همراه یک روکش خاص تشکیل می‌گردند. بخش دوپینگ با استفاده از یک لیزر پمپ می‌گردد. زمانی که سیگنال تضعیف شده به روکش دوپینگی می‌رسد، انرژی ماحصل از لیزر باعث می‌گردد که مولکول‌های دوپینگ شده، به لیزر تبدیل گردند. مولکول‌های دوپینگ شده در ادامه باعث انعکاس یک سیگنال نوری جدید و قویتر با همان خصایص سیگنال ورودی تضعیف شده، خواهند بود. (تقویت کننده لیزری)
دریافت کننده نوری[ویرایش]
وظیفه دریافت کننده مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو دریافت کننده پیام است. دستگاه فوق سیگنال‌های دیجیتالی نوری را اخذ و پس از رمزگشایی، سیگنال‌های الکتریکی را برای سایر استفاده کنندگان (کامپیوتر، تلفن و ...)ارسال می‌نماید. دریافت کننده به منظور تشخیص نور از یک «فتوسل» یا «فتودیود» استفاده می‌کند
مزایای فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی[ویرایش]
قیمت ارزان‌تر : هزینه فیبر نوری نسبت به سیم‌های مسی در مقیاس‌های بالا کمتر است.
اندازه نازک‌تر: قطر فیبرهای نوری به مراتب کمتر از سیم‌های مسی است.
ظرفیت بالا : پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است؛ لذا فیبر نوری توانایی انتقال داده‌های بیشتری را دارد.
ارتقا آسان: با پیشرفت تکنولوژی در آینده می توان فقط لوازم الکترونیکی را ارتقا داد و کابل فیبر نوی سر جای خود بماند [۱].
تضعیف ناچیز : تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب کمتر از سیم مسی است.
عدم تداخل : برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در یک سیم مسی، عبور سیگنال‌های نوری در یک فیبر تأثیری بر فیبر دیگر نخواهد داشت و تداخل الکترو مغناطیسی نخواهیم داشت.
مصرف برق پایین: با توجه به این که سیگنال‌ها در فیبر نوری کمتر تضعیف می‌گردند، بنابراین می‌توان از فرستنده‌هایی با میزان برق مصرفی پائین نسبت به فرستنده‌های الکتریکی (که از ولتاژ بالایی استفاده می‌نمایند)، استفاده کرد.
اشتعال‌زا نبودن: با توجه به عدم وجود الکتریسته در فیبر نوری، امکان بروز آتش‌سوزی در این خصوص وجود نخواهد داشت.
وزن سبک: وزن یک کابل فیبر نوری به مراتب کمتر از کابل مسی هم‌رده‌آن است و این عامل در کارکردن، نصب و نگهداری فیبر بسیار مهم است.
انعطاف‌پذیر بودن: با توجه به انعطاف‌پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین‌های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند عکس‌برداری پزشکی و لوله‌کشی و... استفاده می‌گردد.
فاصله : از فیبر نوری می‌توان در ارتباط شبکه‌هایی که فاصله زیادی از هم دارند استفاده کرد (اتصال شبکه‌های محلی(LAN) به یکدیگر). شایان ذکر است که قبل از استفاده از کابل‌های فیبر نوری ارتباط بین LANها از طریق تلفن یا امواج رادیویی برقرار می‌شد و کابل‌های فلزی توانایی برقراری این ارتباط را نداشتند.
پایداری : در کابل‌های فیبر نوری امکان نفوذ و ایجاد اختلال در انتقال داده‌ها کمتر است و از تأثیرگذاری انواع نویزهای الکترومغناطیسی شامل نویزهای رادیویی یا نویزهای حاصل از نزدیکی کابل‌ها بر روی داده‌های در حال انتقال جلوگیری می‌کند. بطورکلی تارهای نوری از تداخل و ترویج با سایر کانالهای ارتباطی، خواه نوری و خواه الکتریکی، به خوبی محافظت شده می‌باشد. یعنی نسبت به تداخل فرکانسهای رادیویی(RFI) و تداخل الکترومغناطیسی(EMI) عدم پذیرش عالی دارند.
سرعت: فیبر نوری توانایی در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد چه به شکل دیجیتالی‌وچه به شکل آنالوگ دارند.
ترویج نوری : نیاز به زمین مشترک بین فرستنده تاری و گیرنده را منتفی می‌کند.
امکان تعمیر فیبر: (تار) نوری در حالیکه سیستم روشن است، بدون آنکه احتمال اتصال کوتاه شدن مدارهای الکتریکی در فرستنده ویا در گیرنده باشد، وجود دارد.
امنیت: فیبرهای نوری درجه‌ای از امنیت وپنهانی بودن را عرضه می‌کند. چون تارها انرژی تشعشع نمی‌کنند. برای یک مزاحم، آشکار سازی سیگنال ارسالی مشکل است.
پهنای باند بالا: این پهنای باند اکنون به ۱۷۰ گیگابایت در ثانیه رسیده و دانشمندان بر این باورند که قابلیت ارتقاء تا چند صد ترابایت را دارد. فیبرنوری SMF که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرد از پهنای باند ۴۰ گیگابایتی برخوردار است.
عدم استفاده الکتریسیته برای ارتباط : از آنجا که در ابتدای مسیر نوری تولید شده و در انتها این نور دریافت می‌شود. دیگر نیازی به نیروی اکتریکی نیست و همچنین ایمنی بسیار بالایی را در مقابل نویز دارد.
عدم برقراری انشعاب غیرمجاز: از آنجا که برای برقرای انشعاب بایستی ابتدا فیبر قطع شود و گیرنده فیبر نصب شود؛ و این عمل نیز زمانبر است؛ نگهدارنده‌های بستر با استفاده از ابزارهای خطایابی می‌تواند به سرعت محل مورد نظر را شناسایی کنند.
عدم نیاز به repeater تا چندین کیلومتر : به علت استفاده از نور در صورتی که جنس Core مرغوب باشد تا فواصل چند کیلومتری سیگنال تضعیف زیادی نخواهد دا
