وبلاگ

معماری های کنونی کیفیت سرویس با خصوصیات لایه پیوند سروکار ندارند. این معماری ها تفاوت های موجود در نیازهای کیفیت سرویس در شبکه های ارائه کننده سرویس اینترنت و شبکه های زیرساخت یا هسته را در نظر نمی گیرند. این تفاوت ها در نیازهای کیفیت سرویس از تفاوت های موجود در حجم ترافیک به کار گرفته شده در ISP و شبکه های زیرساخت ناشی می شوند. مضافا با توجه به ماهیت خود، به کندی عمل می کنند و در نتیجه این امکان را به وجود می آورند که ترافیک های نامناسب وارد شبکه شوند و عملکرد آن را مختل کنند. این موضوع نیاز به یک معماری کیفیت سرویس را که مشکلات یاد شده را نداشته باشد و از مزایای معماری های موجود نیز بهره مند باشد، آشکار می کند.
در این رساله برای دستیابی به هدف مذکور، یک معماری کیفیت سرویس براساس سوئیچینگ برچسب چند پروتکلی پیشنهاد می کنیم. در این معماری از مزایای معماری های مبتنی بر ATM و DiffServ استفاده می گردد. این تحقیق شامل جزئیات معماری QoS و نتایج شبیه سازی برای نشان دادن حصول به اهداف یاد شده است.
فصل اول جزئیاتی از معماری پیشنهاد شده و مقایسه آن با معماری های شناخته شده دیگر را ارائه می کند. فصل دوم تحلیل کیفی از دو پروتکل سیگنالینگ در این معماری را بیان می کند. فصل سوم شامل نتایج شبیه سازی است که تأثیر ترکیب MPLS و DiffServ را در شبکه های هسته نشان می دهد. فصل چهارم، نتایج حاصل از تحلیل کیفی و کمی معماری را ارائه می دهد و همچنین روند آتی را نیز پیشنهاد می کند.

فصل اول

1-1- هدف
بحث کنترل ترافیک در شبکه ها جهت رسیدن به بهترین کیفیت سرویس از مهمترین موضوعات برای طراحان شبکه های بزرگ می باشد. معماری پیشنهادی، ترافیک در هسته شبکه را به بهترین شکل ممکن و با کیفیت عالی تحت کنترل دارد.
2-1- پیشینه تحقیق
تلاش های بسیاری جهت بهبود کیفیت سرویس در شبکه ها صورت گرفته است و در فصل سوم (2-3-2) به برخی از این معماری ها اشاره شده است که هرکدام از معماری ها معایبی دارند اما معماری پیشنهادی هرچند به مرحله تولید نرسیده است اما به صورت آزمایشگاهی بهترین کیفیت سرویس را در هسته نشان داده است (با کمک NS-2) و با کمک این معماری توانستیم ترافیک و ازدحام را با مکانیزم هایی تحت کنترل کامل درآوریم.
3-1- روش کار و تحقیق
جهت رسیدن به هدف نهایی از جدیدترین مقالات مرتبط استفاده شده است. با توجه به اینکه در این معماری از MPLS و DIFFSERVICE استفاده شده است لذا تسلط به این دو بحث ضروری به نظر می رسید که در ادامه همین فصل به طور خلاصه به توضیح آنها خواهیم پرداخت. همچنین برای شبیه سازی از نرم افزار NS-2 استفاده شده است که نتایج آن به صورت گرافیکی در فصل آخر رساله آمده است.

واژه فازی در فرهنگ لغت آكسفورد به معنای “مبهم، گنگ، نادقیق، گیج، مغشوش، درهم و نامشخص” تعریف شده است. تئوری فازی به وسیله پروفسور لطفی زاده در سال 1965 در مقاله ای به نام “مجموعه های فازی” معرفی گردید. قبل از كار بر روی تئوری فازی، لطفی زاده یک شخص برجسته در تئوری كنترل بود. او مفهوم “حالت” كه اساس تئوری كنترل مدرن را شكل می دهد، توسعه داد. در اوائل دهه 60 او فكر كرد كه تئوری كنترل كلاسیک بیش از حد بر روی دقت تاكید داشته و از این رو با سیستم های پیچیده نمی تواند كار كند. در سال 1962 چیزی را بدین مضمون برای سیستم های بیولوژیک نوشت: “ما اساساً به نوع جدیدی ریاضیات نیازمندیم، ریاضیات مقادیر مبهم یا فازی كه توسط توزیع های احتمالات قابل توصیف نیستند.” پس از آن وی ایده اش را در مقاله “مجموعه های فازی” تجسم بخشید. منطق فازی معتقد است كه ابهام در ماهیت علم است. برخلاف دیگران كه معتقدند كه باید تقریب ها را دقیق تر كرد تا بهره وری افزایش یابد. لطفی زاده معتقد است كه باید به دنبال ساختن مدل هایی بود كه ابهام را به عنوان بخشی از سیستم مدل كند. منطق فازی یک سیستم منطقی بی نهایت مقداره است با هدف فراهم آوردن مدلی برای استدلالات و استنتاجات انسانی كه بیشتر دارای طبیعتی تقریبی اند تا دقیق و به عبارتی شاخه ای از ریاضیات است كه به كامپیوترهای متداول این امكان را می دهد تا بتوان انواع مختلف ابهامات و عدم قطعیت هایی كه در زندگی روزمره با آن مواجهیم را شبیه سازی كند. همانگونه كه می دانیم هر چیزی در دنیای واقعی را نمی توان در طبقات بسیار جدا از هم، آن گونه كه تئوری مجموعه های كلاسیک قرار می دهد، تقسیم نمود، به همین دلیل در دنیای فازی مرزهای اختصاص یافته به اعداد، گسترده تر گردیده اند، به گونه ای كه مثلاً عدد 0/5 را می توان تا حدی عدد صفر محسوب كرد (در حالی كه در دنیای كلاسیک فقط عدد صفر می تواند معرف صفر بودن باشد) و این كمك می كند كه بتوانیم بهتر خطای اندازه گیری (عدم قطعیت حاصل از اندازه گیری) را مدل كنیم و سیستم تصمیم گیر مثل كنترل كننده، بتواند هموارتر رفتار نماید و به خطای مشاهده كمتر حساس شود. لازم به ذكر است كه این تئوری، دارای روش های محاسباتی خاص خود می باشد كه تا حدی با محاسبات معمول دنیای كلاسیک متفاوت بوده كه در متن حاضر به اختصار مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

قرن حاضر، پیشرفت های اساسی را در زمینه نیمه هادی ها تجربه کرده است. بسیاری از اکتشافات عظیم در فیزیک از مطالعه بر روی امواج در ساختارهای پریودیک سرچشمه می گیرد. شکاف باندهای الکترومغناطیسی (EBG)، دسته ای جدید از دی الکتریکهای متناوب هستند که می توان آنها را جایگزین فوتونیکی نیمه هادی ها دانست. امواج الکترومغناطیسی در EBG رفتاری مشابه الکترونها در نیمه هادی ها دارند. تناوب در این مواد باعث جلوگیری از انتشار امواج در یک فرکانس معین می شود. ظهور ساختارهای EBG، کاربردهای آنتنی بسیار جدیدی را به همراه داشت. دو ویژگی اساسی شکاف باندهای الکترومغناطیسی، تضعیف مدهای زیرلایه ای ناخواسته و داشتن رفتاری مشابه صفحه زمین مغناطیسی مصنوعی است. امروزه بسیاری از آنتن ها بایستی کوچک و پهن باند باشند. دستیابی به چنین آنتن هایی نیاز به زیرلایه ای ضخیم با گذردهی الکتریکی بالا دارد. چنین زیرلایه ای دو عیب عمده دارد: ماده ای با گذردهی نسبی بالا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و دومین ایراد به مدهای زیرلایه ای ناخواسته باز می گردد که در لبه های زیرلایه منتشر و اثر مخربی بر پترن تشعشعی آنتن دارند. در سال 1990 میلادی، محققان یک ساختار شکاف باند الکترومغناطیسی را به عنوان زیرلایه معرفی کردند که قابلیت حذف مدهای زیرلایه ای ناخواسته را داشت.

فصل اول این پایان نامه، کلیات موضوع مورد تحقیق را در برمی گیرد. این فصل در سه بخش تنظیم شده است. در بخش اول به هدف پایان نامه، در بخش دوم به پیشینه تحقیق و در بخش سوم به روش کاری مورد استفاده پرداخته می شود.
در فصل دوم به شناخت مواد EBG، ویژگی ها و کاربردهای آن می پردازیم.
فصل سوم شامل طراحی زیرلایه EBG برای استفاده در آنتن پچ شکافی است. پس از شبیه سازی آنتن مذکور، نتایج استخراج می گردد. در این آنتن از دو نوع قطبی شدگی استفاده شده است. در پایان فصل هم به مقایسه ای بین آنتن با و بدون زیرلایه EBG پرداخته می شود.
در فصول چهارم و پنجم آنتن پچ ماکرواستریپ با بهره گرفتن از فوق لایه EBG یک و سه بعدی شبیه سازی می شود. در ادامه به طراحی این فوق لایه ها در یک و سه بعد پرداخته می شود. در پایان اثرات این دو نوع فوق لایه بر عملکرد آنتن مورد ارزیابی قرار می گیرد. این آنتن نیز از دو نوع قطبی شدگی خطی و دایروی استفاده می کند.
در فصل ششم از مواد EBG به عنوان بازتابنده استفاده شده است. آنتن به کار رفته در این قسمت، تک قطبی است. نتایج حاصل از شبیه سازی نیز ارائه شده است.
برای شبیه سازی مواد EBG و آنتن ها از نرم افزار HFSS10 استفاده شده است.
فصل هفتم نتیجه گیری و پیشنهادات را در بر می گیرد.

: سیستم های قدرت امروزی به سه بخش عمده تولید، انتقال و توزیع تقسیم می شوند. پس از تولید برق توسط نیروگاه ها و اختصاص قسمتی از تولید برای مصرف و رزرو در نیروگاه، بقیه به وسیله ترانسفورماتورهای فشار قوی و خطوط بسیار طویل به مراکز مصرف ارسال می گردد، ترانسفورماتورهای فشار قوی و خطوط انتقال انرژی و پست های فشار قوی، سیستم انتقال را تشکیل می دهند. سیستم توزیع که معمولا به 2 بخش فوق توزیع و توزیع تقسیم می شوند، انرژی را بین مصرف کنندگان مختلف تقسیم می کند. در بخش فوق توزیع عمده مصرف کنندگان، کارخانجات تولیدی و کارگاه ها هستند. در این بخش توان راکتیو مصرفی می بایست به کمک تجهیزات مناسبی که در محل مصرف وجود دارند جبران گردند تا مانع افت ولتاژ شبکه شوند. در بخش توزیع، مصرف کنندگان به دو دسته عمده تجاری و خانگی تقسیم می شوند. تفاوت این بخش با بخش فوق توزیع در کمتر بودن سطح ولتاژ مصرفی (طبق استاندارد کشور بین 220 تا 240 ولت) و همچنین عدم استفاده از تجهیزات جبران کننده توان راکتیو است. بنابراین در بخش توزیع فقط توان اکتیو مصرفی مدنظر است و برای هر مشتری تنها این توان اندازه گیری می شود و مشتری در قبال مصرف توان راکتیو مصرفی تعهدی ندارد. البته در این مورد ممکن است استثنایی برای مصرف کنندگان تجاری و کشاورزی وجود داشته باشد که علاوه بر اندازه گیری توان اکتیو مصرفی، اندازه گیری توان راکتیو مصرفی نیز صورت می گیرد. برای بالاتر بوده بازده اقتصادی، به طور معمول سیستم های توزیع به صورت شبکه های شعاعی هستند، همچنین اگر خطوط بخش توزیع سه فاز باشند از نظر اقتصادی به صرفه تر از خطوط تغذیه تک فاز است، ولی با توجه به استفاده زیاد از تجهیزات تک فاز و اینکه خطوط تک فاز برای تغذیه مصرف کنندگان دوردست مناسب تر هستند، از سیستم تک فاز در بخش توزیع بیشتر استفاده می شود. مشکل عمده استفاده از خطوط تک فاز به وجود آمدن عدم تعادل در شبکه توزیع است که با توزیع بار به طور مناسب بر روی هریک از فازهای سیستم می توان تا حدودی این مساله را بهبود بخشید. توزیع مناسب بار برروی فازها به عواملی چون ظرفیت خط، نحوه قرارگیری ترانسفورماتورها، سطوح ولتاژ مصرفی، محل مصرف کننده و خواسته بخش مهندسی توزیع از نحوه توزیع بار، بستگی دارد. علاوه بر ترانسفورماتورهای توزیع تجهیزات دیگری نیز بر روی شبکه توزیع نصب می شوند که به طور عمده تجهیزات کنترلی و حفاظتی می باشند و اغلب به وسیله ترانس های انشعابی به شبکه توزیع متصل می گردند. تجهیزات حفاظتی را می توان به حفاظت کننده های در برابر صاعقه، فیوزها و قطع کننده های مدار دسته بندی کرد که عمدتا برقگیرها سیستم توزیع را در برابر صاعقه محافظت می کنند و فیوزها و قطع کننده ها برای رفع خطای ناشی از اتصال کوتاه ها به کار می روند. به طور کلی کنترل کننده ها شامل تنظیم کننده های ولتاژ و خازن ها هستند و هدف از کاربرد این تجهیزات در شبکه های توزیع، بالا بردن ولتاژ برای کاهش تلفات و ثابت ماندن ولتاژ در میزان قابل قبول برای مصرف کننده است. امروزه سیستم های توزیع به خاطر متنوع بودن در نوع مصرف و بار متصل شده به شبکه بخصوص بارهای حساس، بیشتر مورد توجه مهندسین و صنایع قرار گرفته اند چرا که هم در راستای تولید لوازم مصرفی و هم در ارائه خدمات بهتر برق رسانی اقدامات مفید و نوینی می تواند صورت پذیرد. کیفیت توان موضوعی است که در سال های اخیر به طور جدی مورد توجه صنعت برق و مصرف کنندگان در پاره ای از کشورها قرار گرفته است. دو عامل اساسی که ضرورت بازنگری یا به عبارتی نگرشی جدید به موضوع کیفیت توان را اهمیت بخشیده است عبارتند از: – رقابت شرکت های مختلف در تامین برق مشترکین یک منطقه و ضرورت جلب رضایت آنها. – گسترش کاربرد تجهیزات برقی در شبکه. این تجهیزات نظیر میکروپروسسورها، کامپیوترها، و تجهیزات الکترونیک قدرت به کار رفته در سیستم های تغذیه و کنترل الکتروموتورها و خطوط تولید، کوره های القائی، لامپ های فلورسنت کم مصرف و… از طرفی بعظا حساسیت بالایی دارند و توان الکتریکی با کیفیت مطلوب را می طلبند و از طرفی خود منشا برخی پدیده های مخل کیفیت توان مثل ایجاد هارمونیک می باشند. بدین جهت در کنار عوامل سنتی موثر در کیفیت توان مثل ضربه های ناشی از صاعقه، کلیدزنی، قطع و وصل بانک های خازنی و عوامل جدیدی که به آنها اشاره شد، ضرورت پرداختن به موضوع کیفیت توان را افزایش داده است. از این رو برای مقابله با اغتشاشات کیفیت توان، وسیله ها و روش های مختلفی در سال های اخیر پیشنهاد شده است که این وسائل مبتنی بر تکنولوژی الکترونیک قدرت تحت توان (CUPS (CUSTOM POWER SYSTEM می باشند. استفاده از ادوات CUPS در شبکه های توزیع برای بالا بردن قابلیت اطمینان و کیفیت توان است. این ادوات شامل بهسازی های سری، موازی و سری موازی هستند.

:
در ابتدای تولید الکتریسیته و آغاز مصرف انرژی الکتریکی، منابع کوچک و پراکنده ای نظیر رودخانه ها و توربین های کوچک آبی برای تولید انرژی الکتریکی به کار گرفته می شدند. در واقع ایده تولید پراکنده، ایده ای قدیمی و مربوط به اواخر قرن 19 میلادی است.
با پیشرفت صنعت برق و ساخت ژنراتورها و موتورهای عظیم الجثه، مولدهای کوچک و محلی انرژی به نیروگاه های چند صد مگاواتی که شمار زیادی از مصرف کنندگان دور و نزدیک را تحت پوشش قرار می دادند، تبدیل شدند.
اکنون پس از گذشت بیش از یک قرن از بهره برداری انسان از انرژی الکتریکی برای تامین رفاه و آسایش، بیشتر طراحان و برنامه ریزان صنعت برق در سراسر دنیا به ایده تولید پراکنده روی آورده، در جهت کوچک سازی حجم مراکز تولید و سطح تحت پوشش آنها تلاش می کنند.
در این فصل وضعیت تولید انرژی در سال های اخیر مورد بررسی واقع می شود و زمینه های تاریخی بازگشت به تولید پراکنده در تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کنندگان ارائه می شود و در نهایت به جایابی DG در شبکه های توزیع به عنوان اولین گام در جهت استفاده از مزایای آن است، پرداخته می شود و روند کلی مطالعات انجام شده در این مجموعه توضیح داده می شود.
2-1- تولید انرژی:
اولین نیروگاه های احداث شده در دنیا را از لحاظ نوع منبع می توان به سه گروه عمده زیر تقسیم کرد:
– منابع آبی: از انرژی آب جاری رودخانه ها یا آب ذخیره شده در مخزن سدها استفاده می کنند.
– منابع حرارتی: از انرژی سوخت ها نظیر نفت، زغال سنگ یا گاز بهره می برند.
– منابع هسته ای: از انرژی اتمی استفاده می شود.

سایر منابع تولید انرژی الکتریکی تا پایان قرن بیستم فرعی و غیر متداول محسوب می شدند. جدول (1-1) سهم هریک از تکنولوژی های 

فوق را در تولید انرژی در سراسر دنیا تا پایان قرن بیستم نشان می دهد.

نیروگاه های عظیم با توان بالا و از هریک از انواع فوق نیاز به اختصاص مکان مناسبی برای ساخت دارند که یافتن این مکان هم مشکلاتی به همراه دارد از قبیل اینکه نیروگاه های آبی باید در محدوده جغرافیایی مشخصی بر سر راه رودخانه ای با دبی آب بالا ساخته شوند و یا اینکه نیروگاه های اتمی در محلی حفاظت شده و دور از مراکز تجمع با امنیت بالا احداث شوند. رساندن سوخت به نیروگاه های حرارتی نیز هزینه هایی را بر روند کلی تولید برق تحمیل می کند که نزدیکی آنها به محل تامین سوخت، این هزینه ها را کاهش می دهد. از طرف دیگر برای رساندن انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان، طرحی و احداث شبکه های عظیم انتقال و توزیع برق ضروری است که در مناطقی با جمیعت پراکنده و غیرمتمرکز، سرمایه گذاری قابل توجهی را می طلبد و برق تامین شده در محل مصرف را به برقی پرهزینه و گران تبدیل می کند. در بسیاری از کشورها صنعت برق نیز همچون سایر صنایع از سرمایه بخش خصوصی بهره می گیرد و در ایران هم سمت و سوی برنامه ریزی ها در جهت خصوصی سازی و کاهش حجم دولت است. با توجه به این واقعیت، ضرورت توجه به تکنولوژی های دیگر تولید برق که به سرمایه گذاری کمتری احتیاج داشته و بازگشت سرمایه کوتاه تری دارند، که هردو از اولویت های مشارکن بخش خصوصی در تامین مالی صنایع هستند، کاملا محسوس می باشد. بنابراین کاستن از حجم نیروگاه ها و بزرگی سطح تحت پوشش شبکه های برق رسانی می تواند به جذب سرمایه های خصوصی و دستیابی به اهداف برنامه های توسعه یاری رساند.