Transcript اسلاید فصل دوم

‫فصل دوم‬
‫الیه فیزیکی‬
‫‪1‬‬
‫نمای کلی و مقدمه فصل‬
‫•‬
‫•‬
‫مشخصات مکانیکی‪،‬الکتریکی و تایمینگ‬
‫رسانه های فیزیکی‬
‫‪ .1‬رسانه های هدایت پذیر(مانند سیم مس ی و فیبرنوری)‬
‫‪ .2‬بیسیم (امواج رادیویی زمینی)‬
‫‪ .3‬ماهواره‬
‫•‬
‫‪2‬‬
‫سیستم های مخابراتی‬
‫• سیستم تلفن ثابت‬
‫• شبکه تلفن همراه‬
‫• تلویزیون کابلی‬
‫در تمام این سیستم ها فیبر نوری‬
‫به عنوان ستون فقرات‬
‫مبانی نظری مخابرات داده‬
‫• پهنای باند طیف فرکانس ی که موج می تواند بدون تضعیف منتشر شود‬
‫• اگر نرخ انتقال ‪ b ,bit/sec‬باشد زمان الزم برای ارسال ‪ 8‬بیت معادل ‪8/b‬‬
‫‪sec‬‬
‫• محدود کردن پهنای باند‬
‫‪3‬‬
‫محدود شدن نرخ انتقال اطالعات‬
‫رسانه انتقال هدایت پذیر‬
‫• هدایت پذیر‬
‫زوج تابیده)‪(Twisted pair‬‬
‫»‬
‫»‬
‫»‬
‫»‬
‫‪4‬‬
‫حداقل تشعشع‬
‫بیشترین کاربرد در شبکه های تلفن‬
‫انتقال سیگنال های آنالوگ و دیجیتال‬
‫پهنای چندین مگابیت بر ثانیه در فواصل کوتاه (دو‬
‫تا سه کیلومتر)‬
‫زوج تابیده‬
‫(‪ )a‬زوج تابیده ‪ )b( cat 3‬زوج تابیده ‪cat 5‬‬
‫‪5‬‬
‫رسانه انتقال هدایت پذیر‬
‫(ادامه)‬
‫کابل کواکسیال‬
‫» دارای غالف فلزی‬
‫» دونوع ‪ .1‬کابل ‪ 50-ohm‬مخابرات دیجیتال‬
‫‪ .2‬کابل ‪ 75-ohm‬مخابرات آنالوگ و تلویزیون کابلی‬
‫» دربرابر نویز مقاوم‬
‫» سرعت بسیار خوب ‪1GHZ‬‬
‫فیبر نوری‬
‫» سرعتی فراتر از ‪50000 Gbps‬‬
‫‪6‬‬
‫کابل کواکسیال‬
‫ساختمان کابل کواکسیال‬
‫‪7‬‬
‫رسانه انتقال هدایت پذیر‬
‫(ادامه‪)2-‬‬
‫فیبر نوری(ادامه)‬
‫» سرعتی فراتر از ‪50000 Gbps‬‬
‫» سرعت فعلی ‪ 10 Gbps‬ودر آزمایشگاه ‪100 Gbps‬‬
‫»‬
‫»‬
‫»‬
‫»‬
‫»‬
‫»‬
‫»‬
‫‪8‬‬
‫برنده مسابقه کامپیوتر و مخابرات‬
‫‪ .1‬منبع نور‪ .2‬رسانه انتقال‪ .3‬آشکارساز سه مولفه کلیدی‬
‫قانون شکست نور‬
‫فیبر تک حالته و فیبر چند حالته‬
‫تضعیف نور‬
‫ویژگی های کابل فیبر نوری‬
‫آشکارسازی به دوصورت ‪ .1‬لیزهای نیمه هادی‬
‫‪LED .2‬‬
‫فیبر نوری‬
‫(‪ )a‬سه مثال از پرتوهای نوری که به مرز شیشه‪-‬هوا برخورد کرده‪ ،‬و شکسته می‬
‫شوند‪ )b(.‬پرتو نور بدلیل شکست کلی در داخل شیشه گرفتار شده است‪.‬‬
‫‪9‬‬
‫فیبر نوری‬
‫(ادامه‪)2-‬‬
‫(‪ )a‬نمای کناری یک فیبر منفرد (‪ )b‬سطح مقطع کابلی با سه فیبر‬
‫‪10‬‬
‫فیبر نوری‬
‫(ادامه‪)3-‬‬
‫مقایسه ای بین لیزر های نیمه هادی و ‪ LED‬بعنوان منبع نور‬
‫‪11‬‬
‫انتقال بیسیم‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫معتادان اینترنتی‬
‫آینده مخابرات ‪:‬‬
‫انواع انتقال بیسیم‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪12‬‬
‫فقط فیبر نوری و بیسیم‬
‫طیف الکترومغناطیس‬
‫مخابرات رادیویی‬
‫مخابرات مایکرویو‬
‫امواج مادون قرمز و میلیمتری‬
‫مخابرات امواج نوری‬
‫انتقال بیسیم‬
‫(ادامه)‬
‫‪ .1‬طیف الکترومغناطیس‬
‫• فرکانس و هاینریش هرتز‬
‫• طول موج‬
‫• رابطه اساس ی بین ‪ λ ، f‬و ‪c‬‬
‫‪λf=c‬‬
‫• ناحیه رادیویی‪ ،‬مایکرویو‪،‬مادون قرمز‪ ،‬مرئی‬
‫• نور ماوراءبنفش‪،‬اشعه ‪X‬و اشعه گاما‬
‫• تقسیمات ‪ITU‬‬
‫‪13‬‬
‫» ‪،EHF ،SHF ،UHF ،VHF ،HF ،MF ،LF‬‬
‫‪THF‬‬
‫طیف الکترومغناطیس‬
‫‪14‬‬
‫طیف الکترومغناطیس و کاربردهای مخابراتی آن‬
‫انتقال بیسیم‬
‫‪ .1‬طیف الکترومغناطیس‬
‫(ادامه‪)2-‬‬
‫(ادامه)‬
‫• پهنای باند بزرگتر‬
‫نرخ انتقال بیشتر‬
‫• انواع باند فرکانس ی وسیع‬
‫‪ .1‬طیف گسترده با پرش فرکانس ی‬
‫بلوتو ٍٍث و ‪802.11‬‬
‫مثال‪:‬‬
‫ٍ‬
‫‪ .1‬طیف گسترده با توالی مستقیم‬
‫مثال‪ :‬نسل دوم وسوم تلفن های همراه و‬
‫برخی شبکه های بیسیم‬
‫‪15‬‬
‫انتقال بیسیم‬
‫(ادامه‪)3-‬‬
‫‪ .2‬مخابرات رادیویی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪16‬‬
‫کاربرد گسترده در مخابرات‬
‫ارتباط مستقیم با فرکانس‬
‫تبعیت ازانحنای زمین در باندهای ‪LF،VLF‬و ‪MF‬‬
‫بازتاب توسط یونسفر در باند های ‪HF‬و ‪VHF‬‬
‫مخابرات رادیویی‬
‫(‪ )a‬در باندهای ‪LF،VLF‬و ‪ MF‬امواج رادیویی از انحنای زمین تبعیت می کنند‪.‬‬
‫(‪ )b‬در باند های ‪ HF‬و ‪ VHF‬آنها بین زمین و یونسفر رفت و برگشت می کنند‪.‬‬
‫‪17‬‬
‫انتقال بیسیم‬
‫(ادامه‪)4-‬‬
‫‪ .3‬مخابرات مایکرویو‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫–‬
‫طیف الکترومغناطیس وسیاست‬
‫•‬
‫•‬
‫‪18‬‬
‫در فرکانس های باالی ‪ 100 MHz‬امواج به خط مستقیم‬
‫مایکرویو ستون مخابرات راه دور‬
‫برج های تکرارکننده‬
‫محو شدگی چند مسیره‬
‫جذب انرژی امواج توسط آب در فرکانس های باالی ‪10 GHz‬‬
‫طیف ‪ISM‬‬
‫تکنیک های طیف گسترده‬
‫طیف الکترومغناطیس و سیاست‬
‫باندهای ‪ ISM‬در ایاالت متحده آمریکا‬
‫‪19‬‬
‫انتقال بیسیم‬
‫(ادامه‪)5-‬‬
‫‪ .4‬امواج مادون قرمز و میلیمتری‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪20‬‬
‫کاربرد در مخابرات برد کوتاه‬
‫دستگاه های کنترل از راه دور‬
‫امواج مادون قرمز از اجسام صلب عبور نمی کنند‬
‫استراق سمع این امواج مشکلتر از امواج رادیویی‬
‫انتقال بیسیم‬
‫(ادامه‪)6-‬‬
‫‪ .5‬مخابرات امواج نوری‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪21‬‬
‫پرتوهای لیزر اساسا یکطرفه هستند‪.‬‬
‫پهنای باند باال و هزینه بسیار پایین‪.‬‬
‫پراکندن کردن نور و پهن کردن پرتو برای هدف گیری‪.‬‬
‫عملکرد نامناسب در هوای مه آلود و بارانی‪.‬‬
‫مخابرات امواج نوری‬
‫‪22‬‬
‫جریان های همرفتی می تواند باعث انحراف پرتوهای لیزر شود‪.‬‬
‫ماهواره های مخابراتی‬
‫(ادامه)‬
‫• رده بندی ماهواره ها از لحاظ مدار پیمایش‬
‫‪ .1‬ماهواره های زمین ثابت‬
‫‪ .2‬ماهواره های مدار متوسط‬
‫‪ .3‬ماهواره های مدار پایین‬
‫– مقایسه ماهواره و فیبر‬
‫‪23‬‬
‫ماهواره های مخابراتی‬
‫(ادامه‪)2-‬‬
‫ماهواره های مخابراتی و برخی از ویژگی های آنها‪ ،‬ازجمله ارتفاع از سطح زمین‪،‬زمان تاخیر رفت‬
‫وبرگشت سیگنال‪ ،‬و تعداد ماهواره های که برای پوشش کل زمین الزم است‪.‬‬
‫‪24‬‬
‫ماهواره های مخابراتی‬
‫باندهای ماهواره ای‬
‫‪25‬‬
‫(ادامه‪)3-‬‬
‫ماهواره های مخابراتی‬
‫(ادامه‪)4-‬‬
‫چند سیستم ‪ VSAT‬بهمراه یک هاب‬
‫‪26‬‬
‫ماهواره های مخابراتی‬
‫(ادامه‪)5-‬‬
‫)‪ (a‬ماهواره های ایریدیوم شش حلقه بدور زمین می سازند‬
‫‪27‬‬
‫)‪ (b‬تعداد سلول های متحرک ایریدیم به ‪ 1628‬می رسد‪.‬‬
‫ماهواره های مخابراتی‬
‫‪28‬‬
‫(ادامه‪)6-‬‬
‫(‪ )a‬رله سیگنال در فضا (‪ )b‬رله سیگنال روی زمین‬
‫پایان‬
‫‪29‬‬