دانلود کامل مطلب به صورتPDF

 

مقدمه

دیر زمانیست این مطلب که نور می تواند برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد به اثبات رسیده است و بشر امروزه توانسته است که از سرعت فوق العاده آن به بهترین وجه استفاده کند .

- در سال 1880 میلادی الکساندر گراهام بل 4 سال بعد از اختراع تلفن موفق به اخذ امتیاز نامه خود در زمینه مخابرات امواج نوری برای دستگاه خود با عنوان فوتو تلفن گردید .

- در 15 سال اخیر با پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نور بسیار قدرتمند و خطوط انتقال فیبر های نوری فاکتورهای جدیدی از تکنولوژی و تجارت بهتر را برای انسان به ارمغان آورد .

امروزه راههای گوناگونی برای انتقال اطلاعات وجود دارد که کابلهای مخابراتی معمولی ، رادیو ماکروویو ، ماهواره و فیبر نوری از آن جمله اند .
خبر ساخت اولین فیبر نوری در سال 1966 همزمان در انگلیس و فرانسه با تضعیفی برابر اعلام شد که عملا درانتقال اطلاعات مخابراتی قابل استفاده نبود تا اینکه در سال 1976 با کوشش فراوان محققین ، تلفات فیبر نوری تولیدی شدیدا کاهش داده شد و به مقداری رسید که قابل ملاحظه با سیم های کوکسیکال مورد استفاده در شبکه مخابرات بود . 

 

 

تعریف فیبر نوری

فیبر نوری یكی از محیط های انتقال داده با سرعت بالا است . امروزه از فیبر نوری در موارد متفاوتی نظیر شبكه های تلفن شهری و بین شهری ، شبكه های كامپیوتری و اینترنت استفاده بعمل می-آید . فیبر نوری رشته ای از تارهای شیشه ای بوده كه هر یك از تارها دارای ضخامتی معادل تار موی انسان را داشته و از آنان برای انتقال اطلاعات در مسافت های طولانی استفاده می شود .

با استفاده از فیبر نوری زیرساختهای ارتباطی محلی و شهری  قادر خواهد بود با سرعتهای بیشتر و کیفیت برتر به یکدیگر و به زیرساختهای منطقهای و جهانی اطلاعات بپیوندند .
با بکارگیری آخرین فناوریهای انتقال نوری ، زیرساخت لازم برای تمام کاربردهای الکترونیکی از قبیل تجارت الکترونیکی ، دولت الکترونیکی و بانکداری الکترونیکی فراهم می شود و ارایه خدمات ارتباطی ارزان ، پرسرعت ، ایمن و با کیفیت عالی به همه اقشار امکانپذیر می گردد .

امروزه اغلب مکالمات تلفنی ، مخابره ی فکس ها و تقریباً تمام نقل و انتقالات اینترنتی و پست الکترونیکی (email) بین شهرها و قاره ها بوسیله ی فیبرهای نوری انجام می شود .

ورود فیبر نوری به عرصه شبکه کمکی بزرگ در راستای پیاده سازی بسترهای، قوی و پایدار شبکه است . دراین میان ، فیبر نوری به دلایل مختلف و باتوجه به ماهیت نوری که دارد نسبت به موارد دیگر بهترین گزینه است .

فیبر نوری از تمام محیط های انتقالی شناخته شده، دارای پهنای باند وسیع تر و افت كمتری می باشد . این ها دو مزیت عمده در ارزیابی سیستم های مخابراتی بشمار می رود . فیبر نوری كه تا چند سال پیش(سال1980) ، صرفاً جنبه آزمایشگاهی داشت ، امروز نه تنها به مرحله تولید و ساخت رسیده بلكه تا پایان سال 1985 در حدود 5/1 میلیون كیلومتر كابل نوری در سراسر جهان نصب شده است . كابل های نوری مانند كابل های مسی می توانند به صورت هوایی، كانالی، خاكی و یا زیر دریایی نصب شوند . معمولاً طول كابل نوری بر حسب كاربرد آن ، بین چند صد متر تا چند كیلومتر است می باشد . طول های كوتاه- - تر برای موقعی است كه كابل در كانال كشیده می شود و كابل های با طول بلندتر به صورت هوایی و خاكی قابل نصب است .

برای خطوط انتقال بلندتر از طول كابل نوری ، قطعات كابل فیبر نوری به یكدیگر پیوند زده می شوند .

 در ایران نیز اولین بار در اوایل سال 1360، فیبر تك مدی به طول 45 كیلومتر بین تهران ــ كرج با همكاری شركت زیمنس آلمان ، با افت 36/0 دسی بل بركیلومتر در طول موج 1310 نانومتر به صورت كانالی كشیده شد .

فیبر نوری در زمینه كاربرد زیر دریایی نیز جایگاه ویژه ای دارد ، به طوری كه در سال 1988 دو قاره اروپا و آمریكا از طریق فیبر نوری زیر دریایی به هم مربوط شده اند .

همان گونه كه مشاهده می گردد ارتباطات همواره در حال توسعه بوده است و در حقیقت نوع سرویس های جدیدی كه ابداع گردیده ، استفاده صحیح از پهنای باند مفید و نیز ساختمان شبكه ها كه به شكل دیجیتال تغییر یافته و در دراز مدت به صورت  ISDN (Integrated Services Digital Network) در خواهد آمد ، موجب شده است كه محیط های انتقال ، مورد مطالعه بیشتری قرار گیرند كه یكی از نتایج این مطالعه در زمینه محیط های انتقال فیبر نوری می باشد .

به جرأت می توان گفت بشر قرن بیست و یكم ، سیستم های مخابرات نوری را به عنوان زیربنای اصلی شبكه مخابراتی جهانی خود تدارك دیده است .

 

 

نقش فیبر نوری در سیستم‌های مخابراتی

گسترش ارتباطات راه دور و راحتی انتقال اطلاعات از طریق سیستم‌های انتقال و مخابرات فیبر نوری یکی از پر اهمیت ‌ترین موارد مورد بحث در جهان امروز است . سرعت دقت و تسهیل از مهم‌ترین ویژگی‌های مخابرات فیبر نوری می ‌باشد . یکی از پر اهمیت ‌ترین موارد استفاده از مخابرات فیبر نوری آسانی انتقال در فرستادن سیگنال‌های حامل اطلاعات دیجیتالی است که قابلیت تقسیم بندی در حوزه زمانی را دارا می  ‌باشد . این به این معنی است که مخابرات دیجیتال تامین کننده پتانسیل کافی برای استفاده از امکانات مخابره اطلاعات در پکیجهای کوچک انتقال در حوزه زمانی است . برای مثال عملکرد مخابرات فیبر نوری با توانایی ۲۰ مگا هرتز با داشتن پهنای باند ۲۰ کیلو هرتز دارای گنجایش اطلاعاتی ۰٫۱٪ می ‌باشد . امروزه انتقال سیگنالها به وسیله امواج نوری به همراه تکنیکهای وابسته به انتقال شهرت و آوازه سیستم‌های انتقال ماهوارهای را به شدت مورد تهدید قرار داده‌است .

از مزیت های مهم استفاده از این تکنولوژی در سیستمهای مخابراتی می توانبم به موارد زیر اشاره کنیم :

  • توانایی پردازش اطلاعات در حجم وسیع : از آنجایی که مخابرات فیبر نوری دارای کارایی بالاتری نسبت به سیمهای مسی سنتی هستند بشر امروزی تمایل چندانی برای پیروی از سنت دیرینه خود ندارد و توانایی پردازش حجم وسیعی از اطلاعات در مخابره فیبر نوری او را مجذوب و شیفته خود ساخته ‌است .
  • آزادی از نویزهای الکتریکی : بافت یک فیبر نوری از جنس پلاستیک یا شییشه به دلیل رسانندگی انتخاب می ‌شود .

 

 

نقش فیبر نوری در ارتباطات منطقه ای

کشور ما در حال حاضر از طریق فیبر نوری با کشورهایی چون ترکیه ، امارات و ترکمنستان ارتباط دارد و فیبر نوری کشور پاکستان نیز در آستانه افتتاح قرار گرفته است و طبق طرح جامع ارتباط با بین الملل تا پایان برنامه چهارم توسعه به کلیه کشورهای همسایه هم چون عراق ، آذربایجان ، افغانستان و نخجوان از طریق فیبر نوری متصل خواهد شد .

برقراری ارتباطات با کشورهای همسایه به عنوان یکی از طرح ‏های جامع سازمان ارتباطات زیرساخت ، مطرح است .

 

 

نقش فیبر نوری و تاثیر استفاده از آن بر فناوری اطلاعات
امروزه با توجه به سرعت تولید علم و دانش نیاز به افزایش سرعت تبادل آنها بیشتر شده است . دنیا به سمتی می رود که از ابزاری استفاده کند که با ارایه پهنای باند بیشتر همزمان تعداد بیشتری به راحتی و با سرعت زیاد اطلاعات را در اختیار داشته باشند یا همزمان بتوانند به راحتی با موبایل یا تلفن صحبت کنند و به اینترنت وصل شوند و فیبر نوری یکی از فناوریهایی است که می تواند این امکان را فراهم کند .
بکارگیری فیبر نوری برای انتقال اطلاعات از سال ۱۹۶۶ شکل گرفت ولی تا سال ۱۹۷۶ عملا در انتقال داده قابل استفاده نبود ولی اکنون شرکتهای تلویزیون کابلی و شرکتهای چند ملیتی جهت انتقال دادهها و اطلاعات مالی در سراسر جهان و . . . از فیبر نوری استفاده می کنند . اکنون در ایران با توجه به زیاد شدن کاربران اینترنت ، استفاده کنندگان از تلفن ثابت و موبایل و مهم تر از همه به خاطر این که ایران در مسیر شاهراه اطلاعات بین اروپا و چین قراردارد ضرورت استفاده از شبکه فیبر نوری حس شده و بهره برداری از آن اجرایی می شود . البته باید توجه داشت استفاده از فیبر نوری به موازات استفاده از بقیه سیستمهای انتقال اطلاعات صورت می گیرد .

 

 

استفاده از فیبر نوری در دولت الکترونیک

یکی از پروژه هایی که می تواند زیرساختی مستحکم برای تحقق دولت الکترونیک فراهم آورد طرح اتصال فیبر نوری به منازل و ساختمان های تجاری است .

نکته مهم فراگیری تکنولوژی اتصال فیبر نوری به منازل در روند تکامل شبکه های مخابراتی در سال های نه چندان دور در آینده است . زیرا با این کار امکان ارسال حجم بسیار بالایی از اطلاعات فراهم خواهد شد و در نتیجه می توان سرویس های نوینی را برای مشترکان شبکه های مخابراتی معرفی کرد که مهم ترین آنها ارسال تصویر و سیستم های زنده تصویری است . بنابراین زمانی که فیبر نوری به منازل و ساختمان های تجاری کشیده شود ، انقلاب عظیمی در شبکه های مخابراتی و دنیای دیجیتال اتفاق خواهد افتاد و آنهایی که به این تکنولوژی دسترسی دارند از نظر احاطه به اقتصاد و اطلاعات جهانی ، جامعه ای مدرن خواهند داشت .

 

 

نمونه ای از کاربرد فیبر نوری در کشور :

برقراری ارتباط بین ساختمانهای ستاد مرکزی شركت ملی پالایش و پخش فراورده های نفتی ایران و شركت‌های تابعه توسط فیبر نوری

به منظور تبادل اطلاعات بین ستاد مركزی و شركت‌های تابعه در تهران و ایجاد بستر مناسب برای استفاده از سیستم‌های كاربردی ، ایجاد شبكه فیبر نوری مورد توجه قرار گرفت . با ایجاد این شبكه محیطی پرسرعت و امن برای استقرار اتوماسیون اداری و سایر نرم‌افزارهای مفید فراهم خواهد گردید . با توجه به وظایف و قابلیت‌های شركت خطوط لوله و مخابرات  انجام كار از مدیریت محترم آن شركت درخواست گردید . با توجه به پیشرفت كار نصب فیبر نوری بین ساختمان‌های ستاد و دفاتر مركزی شركت ملی پخش، شركت ملی مهندسی و توسعه نفت و شركت خطوط لوله و مخابرات، بهره‌برداری از فیبر نوری در اوایل سال 1387 آغاز گردید .

از جمله مزیت هایی که فیبر نوری برای این شرکت در بر داشت می توان به موارد زیر اشاره کرد که عبارتند از :

  • تهیه پهنای باند مناسب (2MB) برای كلیه ساختمان‌های ستاد
  • افزایش كارآیی شبكه به منظور رساندن اینترنت مناسب به كاربران
  • سیاست‌گذاری و تدوین استانداردهای استفاده از اینترنت (نحوه و زمان دسترسی و حجم دانلود كاربران و . . .)
  • پیگیری‌های مدام با شركت مخابرات ایران و رفع نواقص ، مشكلات و قطعی اینترنت
  • تهیه فرمهای لازم و ثبت كلیه اطلاعات مربوط به استفاده‌ از اینترنت در نرم‌افزارهای مخصوص
  • راه‌اندازی و استفاده از نرم‌افزارهای تحت اینترنت و از راه دور مانند اطلاعات تولید ، حوادث ، فرمهای جمع‌آوری اطلاعات و . . .
  • تهیه پهنای باند اینترنت برای پالایشگاه تهران با هزینه پالایشگاه مذكور
  • تهیه پایگاه‌های اطلاع‌رسانی در پورتال سازمانی شركت با استفاده از نرم‌افزار Ms- SharePoint، Ms-FrontPage، Flash برای اكثر مدیریت‌ها و واحدهای ستادی

 

  

کاربرد فیبر نوری در حسگرها

استفاده از حسگرهای فیبر نوری برای اندازه گیری کمیتهای فیزیکی مانند جریان الکتریکی ، میدان مغناطیسی ، فشار ، حرارت ، جابجایی ، آلودگی آبهای دریا ، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس در سالهای اخیر شروع شده است . در این نوع حسگرها ، از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی حسگر بهره گیری می-‌شود ، بدین ترتیب که خصوصیات فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازه گیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تأثیر پذیر می‌شود .


 

کاربردهای نظامی فیبر نوری

فیبر نوری کاربردهای بی‌شماری در صنایع دفاع دارد که از آن جمله به طور مختصر می ‌توان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار ، کنترل و هدایت موشک‌ها ، ارتباط زیردریاییها (هیدروفون) را نام برد .

 

 

کاربردهای پزشکی فیبر نوری

فیبر نوری در تشخیص بیماریها و آزمایشهای گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله می-‌توان دزیمتری غدد سرطانی ، شناسایی نارساییهای داخلی بدن ، جراحی لیزری ، استفاده در دندانپزشکی و اندازه گیری مایعات و خون نام برد .

 

 

کاربرد فیبر نوری درروشنایی

از جمله کاربردهای فیبر نوری که در اواخر قرن بیستم بعنوان یک فناوری روشنایی متداول شده و در چند سال قرن اخیر توسعه ورشد فراوانی پیدا کرده‌ است کاربرد آن درسیستم‌های روشنایی است . در این فناوری نور از منبع نوری که می ‌تواند نور مصنوعی (نور لامپهای الکتریکی) و یا نور طبیعی (نور خورشید) باشد وارد فیبر نوری شده و از این طریق به محل مصرف منتقل می ‌شود . به این ترتیب نور به هر نقطه‌ای که درجهت تابش مستقیم آن نمی ‌باشد منتقل می ‌شود . امتیاز این نور که موجبات رشد سریع بکارگیری وتوجه زیاد به این فناوری شده ‌است این است که فاقد الکتریسیته گرما و تشعشعات خطرناک ماورای بنفش بوده (نور خالص وبی خطر) و دیگر اینکه بااین فناوری می ‌شود نور روز (بدون گرما واشعه‌های ماورای بنفش) راهم به داخل ساختمانها و نقاط غیر قابل دسترسی به نور خورشید منتقل کرد .

 

 

چند نمونه از کاربردهای فیبر نوری در صنعت :

استفاده از فیبر نوری در فیلد باس خودرو

در سیستم های اتوماسیون  گسترده و خودروهایی كه  بر اساس كامپیوتر و پروسسور كار می كنند ،  انتقال و ارتباط اطلاعات میان قسمتهای مجزای سیستم های آنها  نقش مهمی را بازی می كند در اینجا داده های مربوط به پروسه فرآیند باید بین سیستم مونیتورینگ هوشمند و پایگاههای كنترل، تقسیم شوند . كه در نتیجه یك باس یا ساختاری بر پایه شاهراه داده ها برای چنین سیستم هایی  مورد نیاز است .  بعلاوه بسته به طبیعت سلسله مراتبی سیستم ها ،  انواع مختلفی از باسها و شبكه های  ارتباطی داده ها در سطوح مختلف مورد نیاز خواهد بود .

هم اكنون ثابت شده است كه ایده اصلی اتصال نقطه به نقطه سنسورها و محركها به اتاق كنترل یا پردازشگر مركزی بسیار مشكل و گران تمام می شود و این باعث توجه به ساختار سیستم غیر متمركز و گرایش به آن شده است ،  زیرا در كمینه كردن میزان سیم كشی و هزینه های كابل كشی بسیار كمك می كند و در عین حال عیب یابی ، قابلیت اطمینان و قابلیت دسترسی سیستم های كنترل و اتوماسیون را بهبود می دهد . در بین سیستمهای غیر متمركز كه بتوان موارد فوق الذكر را به صورت بهینه یافت شبكه فیلدباسها می باشند .

فیلدباسهای اولیه با استفاده از تكنیك تقسیم زمانی كار می كردند كه بسیار كند بودند و سپس در اثر پیشرفت ، با استفاده از تقسیم فركانس به حدود چند صد سیگنال دیجیتالی اجازه داده شد تا از چند جفت هادی  در یك كابل چند هسته أی استاندارد ، عبور كنند .  ولی سیستم های امروزی از پروتكلهای ارتباطی استفاده می كنند و با همه تفاوتهایی كه در نوع و تكنیك دارند از كابلهای فیبر نوری و یا از كابلهای داده ها ،  شامل یك جفت سیم به هم پیچیده ، استفاده می كنند . مزیت این سیستم ها عبارتند از :

  • كاهش بسیار زیاد هزینه های سخت افزاری
  • كاهش هزینه كابل كشی
  • طراحی راحتتر یك سیستم كنترل و به منظور استفاده بهینه

 

 

كاربرد فیبر نوری در سیستم حفاظت و كنترل پستهای فشار قوی

با پیشرفت تكنولوژی و صنعت نرم‌افزار و تأثیرگذاری بر تمامی بخشهای صنعتی بكارگیری رله‌های دیجیتالی و كنترل هوشمند در پستها امری اجتناب‌ناپذیر می باشد و با گذشت چند سال ساخت رله‌های الكترونیكی از تولید كارخانجات خارج خواهد شد . در حال حاضر در كشورهای پیشرفته سیستم كنترل هوشمند پستهای فشار قوی نصب شده و به راحتی كلیه عملیات را از مركز كنترل انجام می ‌دهند .

فیبر نوری به عنوان رابط بین تجهیزات و مركز كنترل در این راستا دارای اهمیت بالایی بوده و به عنوان ابزار اصلی طرح پستهای دیجیتالی شناخته شده است و می ‌بایست جایگزین كابلهای رشته‌ای گردد .

 

استفاده از كابلهای چند رشته جهت برقراری ارتباطات در سیستم حفاظت و کنترل پستهای فشار قوی دارای اهمیت بالایی بوده و جهت ایجاد كانالهای كابل، تجهیزات مربوطه ، نقشه‌ها و جداول كابل‌كشی و سرسیم‌بندی ، نصب و سربندی و همچنین تست و راه‌اندازی آنها هزینه و زمان بسیار زیادی صرف می-‌گردد . این مجموعه در پست 400 كیلوولت با 6 بی ‌بالغ ‌بر 3100 رشته كابل و 27900 سیم می ‌شود . ارتباط این كابلها به تجهیزات فشار قوی و از سمت دیگر تابلوهای حفاظت و كنترل از طریق ترمینالهای معمولی انجام شده و مشكلات عدیده‌ای را برای بهره‌برداران ایجاد نموده است . از سوی دیگر جهت ساخت اینترلاكها و تكثیر وضعیتهای مورد نیاز بیش از هزار عدد رله كمكی در تابلوها نصب می ‌گردد .

با استفاده از سیستمهای كنترل دیجیتالی و بكارگیری فیبر نوری در پستهای فشارقوی هزینه‌های نصب و راه‌اندازی و ساخت بسیار كاهش یافته و در ساختمان پست نیز تأثیر زیادی خواهد گذاشت . از سوی دیگر كنترل پست از مركز دیسپاچینگ نیز به راحتی انجام‌پذیر خواهد بود .

 

 

 

 در این مقاله سعی شده بود که از فیبر نوری به عنوان یک تکنولوژی جدید نام برده شود و همچنین از تعدادی کمی از کاربردهایی که می تواند داشته باشد به صورت خیلی مختصر یاد شد .

امیدواریم که مورد قبول دوستانی که در مورد فیبر نوری تحقیق می کنند واقع شود و اگر از نظر کیفیت مقاله انتقادی دارند ، ما را از طریق آدرس زیر در جریان قرار دهند .

همچنین در پایان از استاد شهریار یزدانی به خاطر مطالب ارزنده ای که در این زمینه در طول ترم در اختیارمان قرار دادند تشکر می نماییم .

 

 

دانلود کامل مطلب به صورتPDF

 

نوشته شده در تاریخ چهارشنبه 29 اردیبهشت 1389    | توسط: رضا رئیس زاده دهکردی    | طبقه بندی: فیبر نوری، فناوری اطلاعات،     | نظرات()