فناوری WDM

فناوری WDM

اسلاید 1: بسم الله الرحمن الرحیمموضوعفناوری WDM

اسلاید 2: فناوری WDMارسال اطلاعات توسط انتشار نور را مخابرات نوری می گویند. با توجه به روش های مختلف ارسال پیام در مخابرات نوری می توان به ضریب اطمینان وامنیت بیشتر دست یافت وبا مقایسه مخابرات نوری با دیگر انواع مخابرات رادیویی و میکرو موج درمخابرات نوری مزایا بیشترو معایب کمتر است توانایی پردازش اطلاعات در حجم وسیع در امان بودن از نویز های الکتریکی و حملات بمب های الکترو مغناطیسی و رسیدن به پهناي بانديتا1600 گيگابيت. باروشCWDMو WDMبستر مناسب ارسال داده و اطلاعات نظامی و عملیاتی برای نیرو های نظامی است و با توجه به تنوع انواع مدولاسیون و همچنین پهنای گسترده باند امکان استفاده تابع های پیچده رمز نگاری را فراهم می نماید

اسلاید 3: فناوری WDMمخابرات نوری عبارت است از هر فرم انتقال اطلاعات که در آن نور واسط انتقال داده باشد. کانال چنین ارتباطی می‌تواند فضای آزاد، هوا یا فیبر نوری باشد.دستگا ه هایی که وظیفه تبدیل سیگنال الکتریکی به سیگنال نوری را انجام می دهند ، منابع نوری می نامند که به طور کلی به سه دستهLED (Light Emitting Diode))یا دیود های منتشر کننده نوروLD)Laser Diod )یا دیود های لیزری یا دیگر انواع لیزرتقسیم می گردند .

اسلاید 4: فناوری WDMدر 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. در0 5سال اخیر با پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نور بسیار قدرتمند و خطوط انتقال فیبر های نوری فاکتور های جدیدی از تکنولوژی و مخابرات بهتر را برای انسان به ارمغان آورده است. ویژگی های مخابرات نوری عبارت است * 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

اسلاید 5: فناوری WDMدير زماني ست که اين مطلب، که نور مي تواند براي انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار گيرد، به اثبات رسيده است و بشر امروزه توانسته است که از سرعت فوق العاده آن به بهترين وجه استفاده کند. • سيستم‌هاي نوري از اوايل دهة 1980 مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. امروزه نيزتلاشهاي بسياري براي استفادة بهينه از اين روش در کاربردهاي مختلف، در حال انجاماست. CWDM و DWDM دو روش اصلي مورد استفاده در شبکه‌هاي نوري است.

اسلاید 6: فناوری WDM -روش WDMواستانداردمختلف ارسال داده اگر نگاهي به مشکلات فعلي صنعت مخابرات،به خصوص در زمينة سرويس‌دهي به کاربران بيندازيم، به اهميت WDMبيشتر پي خواهيمبرد. اولين چالش پيش روي صنعت مخابرات، افزايش روز افزون تقاضا براي سرعت‌هايبالاتر و در نتيجه پهناي باند بيشتر است؛ به طوري که برخي اعتقاد دارند ظرفيت لازمبراي شبکه، هر شش ماه، دو برابر مي‌شود. دومين چالش اساسي موجود، تکنولوژي‌هايگوناگوني است که براي عملياتي كردن و استفاده از انواع شبکه به کار مي‌روند IP[[3]]،ATM[[4]] و SONET[[5]] از جملةاين موارد هستند که به طور گسترده‌اي مورد استفاده قرارمي‌گيرند و هر يک مزاياي خاص خود را دارا هستند؛ اما هر يک به تجهيزاتي براي تبديلبه يکديگر نياز دارند

اسلاید 7: فناوری WDM اهداف ATM 1. حداقل پهنای باند آن Mbps155است. 2. اطلاعات در قالب بسته هايی با طول ثابت (53) بايت هستند. 3. به هر بسته يک سلول گفته می شود. 4. اين شبکه ها احتياج به فيبر نوری و سوئيچهای خاصی دارند. 5. اين تکنولوژی می تواند برای ايجاد هر نوع شبکه ای بکار رود. 6. فعلا در Backbone شبکه های WAN کاربرد دارد. اهداف استاندارد امريکاي شمالي SONET واستاندارد بين‌المللي SDH 1- همكاري حاملهاي مختلف را توسط تعريف استاندارد سيگنال دهي عمومي با در نظر گرفتن طول موج، زمانبندي فراهم مي كند 2- فراهم كردن وسايلي بود كه براي سازگاري سيستمهاي ديجيتالي آمريكايي، ژاپني و اروپايي 3 - ارائه روشي براي تسهيم سازي چند كانال ديجيتال به يكديگر 4- پشتيباني اعمال مديريت و نگهداري (OAM)

اسلاید 8: فناوری WDM با استفاده از شبکه‌هاي نوري و روش WDM مي‌توان به پهناي باندي تا1600 گيگابيت در ثانيه دست يافت که با استفاده از اين پهناي باند، مي‌توان بيش از 30ميليون تماس تلفني را فقط با استفاده از يک فيبر منتقل کرد و مشکل تکنولوژي‌هاي متفاوت نيز به راحتي حل مي‌شود. با توجه به اينکه اطلاعات بر روي فيبر با استفادهاز روش WDM بر روي طول موج‌هاي مختلفي ارسال مي‌شود. که مستقل از يکديگر عمل مي‌کنند، لذا مي‌توان به راحتي انواع مختلف تکنولوژي را در اين زمينه مورد استفاده قرار داد و خدمات مختلفي نظير صوت، تصوير، اطلاعات و مولتي مديا را به کاربران ارايه كرد

اسلاید 9: فناوری WDMبراي افزايش ظرفيت کاربران شبکه، مي‌بايست راه حلي انتخاب شود کهاقتصادي باشد و کاربر را براي استفاده از آن ترغيب كند. اولين راه‌حلي که به ذهنمي‌رسد، استفاده از تعداد بيشتري فيبر براي دسترسي به پهناي باند بالاتر است که اينكار اصلاً به صرفه نيست؛ چرا که يک راه‌حل کاملاً سخت افزاري است که با صرف هزينه ووقت زياد همراه است. ضمن آنکه استفاده از تعداد فيبر بيشتر، الزاماً امکان ارايهخدمات جديد را برايISP ها فراهم نمي‌آورد. راه‌حل دوم افزايش ظرفيت ، استفاده ازمالتي پلکسينگ زماني TDMاست که با تقسيم‌بندي زماني‏ امکان ارسال اطلاعات کاربران بيشتریرا بر روي فيبر فراهم مي‌آورد

اسلاید 10: فناوری WDMاين روش به‌طور معمول بر روي شبکه‌هاي فعلي مخابراتاستفاده مي‌شود؛ اما امکان افزايش ناگهاني سرعت با اين روش امکان ‌پذير نیست. بنابراستانداردي كه تعريف شده است، گام بعدي، دسترسي به سرعت 40Gbs پس از 10 Gbs است کهدستيابي به آن تنها با روش TDM و در آيندة نزديک امکان‌پذير نخواهد بود و مستلزمپيشرفت تکنولوژي ساخت قطعات الکترونيکي است. روش TDM هم اکنون در شبکه‌هاي انتقالبر اساس SONET که استاندارد امريکاي شمالي و SDH[[8]] که استاندارد بين‌المللي استبه‌کار مي‌رود. قابل ذکر است که SONET و SDH استانداردهايي هستند که براي سيگنالهايديجيتالي تعريف شده‌اند و سرعت ارتباطات، ساخت قطعات الکترونيکي و بسته‌ها و رابط‌هاي نوري رااستاندارد مي‌کنند. راه‌حل سومي نيز براي ISPها وجود دارد و آن استفاده ازروش WDM است.

اسلاید 11: فناوری WDM. در اين روش، به هر يک ازسيگنالهاي نوري ورودي، يک طول موج و يا يکفرکانس خاص داده مي‌شود و سپس تمام سيگنال‌ها بر روي يک فيبر ارسال مي‌شوند. ازآنجا که هر يک از اين طول موج‌ها مستقل از يکديگر هستند و بر روي هم هيچ گونهتأثيري ندارند، اين امکان را به ISPها مي‌دهند تا از امکانات موجود شبکه به طوربهينه بهره بگيرند و بتوانند ازتکنولوژي‌هاي مختلف استفاده کنند. در واقع، WDM چندين سيگنال نوري را ترکيب مي‌کند و آنها را به‌صورت يک مجموعه، تقويت و ارسالمي‌کند که اين امر موجب افزايش ظرفيت خواهد شد. هر يک از اين سيگنالها مي‌توانندسرعت‌هاي مختلف نظير OC-3,-12,-24 و فرمت‌هاي گوناگون IP ، ATM و SONET را داشتهباشند.

اسلاید 12: فناوری WDM اما آنچه که WDM را اين چنين پرارزش و مفيد ساخته است،تقويت‌کننده‌هايي هستند که سيگنال نوري را بدون تبديل به سيگنال الکتريکي تقويتمي‌کنند. اين تقويت‌کننده‌ها پهناي باند مشخصي دارند و در اين پهناي باند مي‌توانندتا 100 طول موج را تقويت کنند. تقويت‌کننده‌ EDFAاز جملة اينتقويت‌کننده‌ها هستند که به ترتيب در باند طول موجي 1560-1530 و 1610-1528 نانومتراستفاده مي‌شوند

اسلاید 13: فناوری WDMبه طور کلي مي‌توان خصوصيات روش WDM را به صورت زيربرشمرد:فراهم آوردن سرعت‌هاي بالا بر روي يک فيبر تکيقابليت اطمينان و امنيت بالاگام بعدي افزايش ظرفيت، استفاده همزمان ازدو روش WDM و TDM است. در روش TDM، افزايش ظرفيت با افزايش سرعت بر روي يک خطارتباطي انجام مي‌شود. در حالي که در روش WDM ، اين کار با استفاده از طول موجهايمختلف و در واقع افزايش خطوط ارتباطي صورت مي‌گيرد. بنابراين با ترکيب اين دو روش،مي‌توان به ظرفيت بالاتر بر روي يک فيبر دست يافت و اين امکان را همواره فراهم آوردتا با پيشرفت تکنولوژي ساخت قطعات الکترونيکي، آن را به طور موثري در افزايش سرعتشبکه هاي نوري به کار گرفت

اسلاید 14: فناوری WDMمحيط انتقال در شبکه‌هاي نوري، فيبر نورياست و باند طول موجي که مي‌توان براي ارسال اطلاعات استفاده کرد بين 1260 تا 1625نانومتر، يعني پنجره‌هاي دوم و سوم مخابرات نوري است. لازم به ذکر است که پنجره اولمخابرات نوري در طول موج 850 نانومتر و پنجره‌هاي دوم و سوم به ترتيب در طول موجهاي1300نانومتر با کمترين پاشندگي و 1550 نانومتر با کمترين تلفات هستند. اين باندطولموجي که از آن براي انتقال اطلاعات بر روي فيبر استفاده مي‌شود، به 5 باند جدول2، تقسيم مي‌شود که در روش‌هاي مختلف WDM به کارگرفته مي‌شوند

اسلاید 15: فناوری WDMمحدودة طول موج برحسب نانومترنام باند1360-1260O-Band1460-1360E-Band1530-1460S-Band1565-1530C-Band1625-1565L-Bandباندهاي طول موجي انتقال اطلاعات بر روي فيبرنوری

اسلاید 16: فناوری WDM براي استفادة حداکثري از ظرفيت فيبر در روش WDM، بايد فاصله بين طول موج‌هايي را که براي انتقال اطلاعات استفاده مي‌شود، کم کرد تا اطلاعات بيشتري را بر روي يک فيبر ارسال كرد. لذا روش DWDM[[10]] در اوايل دهة 1990 مطرح شد تا از فيبر براي انتقال اطلاعات در فواصل دور و شبکه‌هاي گسترده بهره گرفته شود. در روش DWDM فاصلة بين کانال‌ها که براي ارسال اطلاعات استفاده مي‌شود، 4/0 نانومتر است و هر کانال پهناي باندي تا 10گيگابيت در ثانيه را براي کاربران فراهم مي‌آورد. اين روش در باند C و L به کار مي‌رود و بين 32 تا 160 کانال ايجاد مي‌شود که با اين تعداد کانال، به پهناي باند 1600-100 گيگابيت در ثانيه مي‌توان دست يافت

اسلاید 17: فناوری WDMاما لازم به ذكر است كه اين روش فقط براي ارسال اطلاعات براي فواصل دور مناسب است، زيرا تجهيزات جانبي اين روش مانند نوع فيبر، ليزر، تکرارکننده‌ها و ... از خصوصياتي برخوردار هستند که ميزان هزينه را به شدت افزايش مي‌دهند، به‌طوري که قيمت تمام شده براي هر کانال، فقط براي ارسال اطلاعات به فواصل دور و شبکه‌هاي WANبه صرفه خواهد بود. اگر بخواهيم اين روش را در مناطق شهري و شبکه‌هاي ناحيه‌اي( Metropolitan) و LANبه کار ببريم، هزينه تمام‌شده براي هر کاربر بسيار زياد خواهد بود و به تبع آن تقاضاي استفاده از آن نيز کاهش مي‌يابد. اين مشکلي بود که در اواخر دهه 1990 و سال 2000 بسياري از شرکت‌هاي ارايه‌دهندة خدمات با آن روبرو بودند. در اين زمان روش CWDMکه در ابتداي دهه 1980 مطرح شده بود، مجدداً مورد توجه قرار گرفت

اسلاید 18: فناوری WDM. تفاوت اساسي CWDM ;با DWDM در فاصلة بين کانال‌ها است. در روش CWDM:فاصلة بين کانال‌ها 20 نانومتر است و در باندهاي O، E ، S ، C و L به کار گرفته مي‌شود. در اين محدوده، طول موجي با 8 تا 16 کانال که هر يک پهناي باندي تا 2.5 گيگابيت در ثانيه مطابق با] جدول (1) STM-16[ دارند، فراهم مي‌آورند و مي توان به پهناي باندي تا 40 گيگابيت در ثانيه بر روي يک فيبر تکي دست يافت.

اسلاید 19: فناوری WDMاما آنچه که امروزه باعث شده است تا CWDM بسيار مورد توجه قرار گيرد، هزينة بسيار کم آن نسبت بهDWDM است. روش CWDM که به طور گسترده در راه‌اندازي شبکه‌هاي FTTHو FTTCبه کار گرفته مي‌شود، تا فاصله 70کيلومتري به هيچ تکرارکننده‌اي براي ارسال اطلاعات با کيفيت مناسب نياز ندارد و تا فاصله 200کيلومتري که فاصله مناسب براي استفاده از روش CWDM است، فقط به دو تکرار‌کننده در فواصل 70 و 140 کيلومتري نياز است که مزيت بزرگي نسبت به DWDM محسوب مي‌شود. مي‌توان در اين روش از تقويت‌کننده‌هايEDFA در طول موج1610-1530 نانومتر بهره برد

اسلاید 20: فناوری WDMامنیت کامل در ارسال و دریافت پیامشرایط لازم برای رسیدن به امنیت کامل در ارسال و دریافت پیام عبارت است: 1-امنیت فیزیکی2- امنيت سيگنال 3-امنيت پيام 4- امنيت در مقابل تهدید ،حمله ،فریب برقرار گردد 1-امنیت فیزیکی لازم وقتی می توان دست یافت ، حفظ اجزای مختلف که در ارسال پیام نقس دارند در برابر عوامل طبیعی وحملات نظامی از لحاظ سلامت فیزیکی اطمینان حاصل نمود. 2-امنیت در سیگنال ارسالی :حفظ سیکنال ارسالی و پیام حامل آن از تغییر احتمالی عمدی و یا غیر عمدی و دریافت کامل سیگنال حامل پیام در مقصد. 3-امنیت پیام از لحاظ عدم دست رسی به پیام توسط افراد غیر مجاز و دشمن و اطلاع از محتوی پیام توسط آنان 4-ضریب اطمینان بالا از عدم تغییر پیام اصلی در طول مسیر و یا ایجاد اغتشاش و قطع ارتباط توسط دشمن در مخابرات نظامی از اهمیت ویژه برخوردار است ودر قسمت های آینده نشان می دهیم اولویت مخابرات نوری بر دیگرراههای ارسال پیام چگونه است.

اسلاید 21: فناوری WDMانواع فرستنده نوری و امنیت سیگنال برای تولید سیگنال نوری مناسب جهت ارسال پیام در مخابرات نوری معمولا از سه منبع معروف استفاده می شود یک منبع نورLED (دیود گسیل کننده نور) LD(دیود لیزری)و یا لیزرهای گوناگون گازی... می باشد. البته بسته به کانال ارسال می توان منبع مناسب نور را انتخاب نمود برای کانال هدایت شده مثل فیبر نوری منابع LED و LD مناسب بوده وهرکدام مزایای مخصوص دارد و میزان امنیت ارسال پیام در آنها مختلف است برای کانال هدایت نشده هوا وفضا آزاد، لیزرهای گوناگون گازی....یا لیزرco2 مناسب است برای ارسال پیام در دو منبع اول پیام ارسالی به جریان الکتریکی تبدیل و جریان الکتریکی به دیود نوری یا دیود لیزری اعمال شده و شدت نور تولیدی متناسب با جریان تزریقی به دیود نوری یا دیود لیزری ایجاد می گردد و نور مدوله شده در فیبر نوری ارسال می گرد اما در مورد لیزر های دیگر که توان پمپاژ الکتریکی نیست و یا نمی توان پمپاژ الکتریکی را به علت فنی تغییر داد ،عمل مدولاسیون خارجی با استفاده از اثر الکترواپتیکی انجام می گردد

اسلاید 22: فناوری WDMنتجه گیری : توانایی پردازش اطلاعات در حجم وسیع در امان بودن از نویز های الکتریکی و حملات بمب های الکترو مغناطیسی وپهناي بانديتا1600 گيگابيتشبکه‌هاي نوري باروش WDM مي‌توان بستر مناسب ارسال داده و اطلاعات نظامی و عملیاتی برای نیرو های نظامی زمینی و ستادی باشد و با توجه به تنوع انواع مدولاسیون و همچنین پهنای گسترده باند که امکان استفاده تابع های پیچده رمز نگاری را فراهم می نمایید این نوع مخابرات ترجیح داده می شود هر چند کانال ارتباطی آن نسبت به خمش و فشارهای مکانيکی استحکام لازم را ندارد می توان با استفاده از زیر ساخت مناسب و پوشش از بتون روی کابل محا فظت لاز م را فراهم نمود

اسلاید 23: با تشکر از حضور شما