وبلاگ

با توسعه شهر نشینی و افزایش گرایش به استفاده از وسایل‌نقلیه خصوصاً شخصی و عدم امكان گسترش هماهنگ معابر‌شهری و زیر‌ساخت‌های آن با ازدیاد وسایل‌نقلیه رفته‌رفته بر حجم ترافیک افزوده شده و پیامدهایی هم‌چون پارك و توقف‌های زائد وسایل نقلیه در حاشیه معابر به صورت‌های مختلف باعث كندی حركت، اختلال در نظم ترافیك، افزایش تصادفات، اتلاف وقت، افزایش مصرف سوخت آثار ناخوشایندی بر رفتار انسان‌ها خصوصاً كاربران ترافیكی می‌گذارد. هر شهر به عنوان یک کل متشکل از کاربری‌هایی است که در کنار یکدیگر زمین‌های شهری را شکل می‌دهند که هر یک از این کاربری‌ها به اقتضای نیاز شهروندان و خصوصیات فیزیکی شهر متفاوت از یکدیگر می‌باشند. شبکه معابر در شهرها کمتر از یک سوم از کل زمین‌های شهری را به خود اختصاص داده است و استخوان‌بندی شهر را تشکیل می‌دهد. در شکل‌گیری و ساخت مورفولوژی شهر هر یک از عناصر طبیعی و انسانی نقش به‌سزایی دارند که در این میان عوامل انسانی، شبکه معابر و خیابان‌ها و در مجموع شبکه‌های ارتباطی یکی از مهم‌ترین عوامل در بروز تصادفات در یک شهر می‌باشند.

1-2-1- هزینه‌های تصادفات ترافیکی ایران در سال‌های 1376 الی 1386

جدول 1-1: آمار تعداد تصادفات، مجروحین، فوت‌شدگان و هزینه سالیانه بین سال‌های 1386- 1376

هزینه‌های ترافیکی در ایران نشان می‌دهد که هر سال افزایش می‌یابد و از 3127 میلیارد تومان در سال 1376 به 18000 میلیارد در سال 1386 رسیده است. هم‌چنین براساس جدول 1-1 تعداد مجروحین نیز از 137476 در سال 1376 به 245000 در سال 1386 رسیده، تعداد کل تصادفات نیز از 227160 به 828872 افزایش و تعداد فوت‌شدگان از 13609 به 22918 رسیده است(پژوهشکده حمل ونقل1391).

شهر بجنورد نیز كه به مدت 6 سال است به عنوان مركز استان خراسان‌شمالی و یکی از شهرهای پرترافیک استان می‌باشد از این امر مستثنی نبوده، ویژگی‌های معابر این شهر و فرهنگ ترافیکی خاص آن و عوامل دیگری هم‌چون نوپا بودن استان، افزایش مهاجرت به مركز استان، گسترش ادارات و تأسیس ادارات كل، محدودیت در تعریض معابر به لحاظ مالی و ملاحظات زیست‌محیطی و وجود اشجار تنومند در حاشیه معابر، وجود پاساژها و مراکز خرید در هسته مرکزی و پراکندگی آن، ضعف كمی‌ و ‌كیفی سیستم حمل‌و‌نقل عمومی در خدمات‌دهی مطلوب به شهروندان باعث گرایش مردم به استفاده از وسایل‌نقلیه شخصی و نهایتاً افزایش تردد در هسته مركزی شهرگردیده است و نبود پاركینگ‌های عمومی كافی باعث توقف غیرمجاز به صورت‌های مختلف هم‌چون توقفات دوبله، توقف ممنوع، ایستادن ممنوع، پارک در ایستگاه‌های اتوبوس، تاکسی و معلولین، حریم تقاطع‌ها و میادین و گردیده، که در نتیجه آن شاهد ترافیکی سنگین و پرحجم و افزایش تصادفات در هسته مرکزی شهر می‌باشیم.

لذا می‌طلبد تحقیقی در این‌زمینه صورت پذیرد، كه در این تحقیق به بررسی نقش اصلاح هندسی معابر شهری بر تصادفات ترافیکی شهر بجنورد می‌پردازیم.

. 75
4-2- نوشتن توری های کج افقی در صفحه فیلم پلیمری و بررسی رفتار آنها 76
4-3- ساخت یک add/drop multiplexer بوسیله توری های کج  افقی.. 79
4-4- بررسی ساخت توری مورب عمودی به روش کج کردن فیلم.. 81
4-5- بررسی ساخت توری مورب به روش آینه های ناهمگون.. 83
4-6- نتایج بررسی فرم تغییرات ضریب شکست با مکان.. 85
4-7- نتایج ساخت فیلم های پلیمری با ضخامت بیشتر. 91
4-8- تک مد کردن فیلم پلیمری ضخیم.. 93
4-9- پیشنهادات… 94
  منابع و مراجع.. 95
1-1- اهمیت مدارهای مجتمع نوری و اتصالات نوری
 
با پیشرفت روز افزون بشر و نیاز او به ارتباطات بیشتر گسترش صنعت مخابرات گزینه ای گریز ناپذیر به نظر  می رسد. محدودیت اصلی سیستم های مخابراتی کنونی که مبتنی بر شبکه های فیبر نوری هستند، محدودیت سرعت پردازش سیستم های الکترونیکی نسبت به قابلیت انتقال بسیار سریع داده ها با استفاده از شبکه های فیبر نوری است. این مشکل در طی دو دهة پیش محدودیت زیادی در سیستم ها به حساب نمی آمد که علت اصلی آن کم بودن نسبی تقاضای کاربران در برابر سرعت سیستم ها بود. با افزایش روز افزون کاربران اینترنتی و افزایش بسیار زیاد تقاضا برای پهنای باند وسیع تر در شبکه، مدارات الکترونیکی دیگرجواب گو نخواهند بود و عاملی برای محدود شدن سرعت بسیار بالای انتقال اطلاعات با استفاده از شبکه فیبر نوری هستند.

ساخت مدارات مجتمع نوری[1] که توانائی پردازش سیگنالهای نوری را به صورت مستقیم(پردازش های تمام نوری)[2] و بدون تبدیل به

 سیگنالهای الکترونیکی داشته باشند    می تواند به نحو چشمگیری باعث افزایش سرعت وبازدهی سیستم های مخابراتی گردد[1و2]. مسئله اساسی و مهم در طراحی مدارات مجتمع نوری توانائی ساخت ادوات نوری مانند لیزرها، فیلترهای نوری، موجبر های نوری[3] به صورت مجتمع در سطح یک بستر نیمه هادی و یا یک فیلم پلیمری است. علاوه بر این کنترل مسیر حرکت نور در ساختارهائی با ابعاد بسیار کوچک مانند یک مدار مجتمع از مشکلات فشرده سازی ادوات نوری می باشد.

از دیگر چالش های پیش رو ساخت اتصالات نوری می باشد که یکی از پرکاربردترین ادوات نوری محسوب می شود . کاربرد های اصلی این وسیله نوری ورود و خروج نور به مجموعه ی مدارهای مجتمع نوری و کاربرد دیگر آن کوپلینگ نور بین موجبر های در درون مجموعه مدارهای مجتمع نوری می باشد.
حال ما در این پایان نامه تمرکز خویش را بر کوپلینگ نور در درون مجموعه مدار مجتمع نوری با استفاده از کوپلرهای نوری مبتنی بر توری های نوری معطوف خواهیم کرد.
1-2- معرفی توری های نوری و استفاده از آنها به عنوان کوپلر های نوری
یکی از ساختارهایی که خواص قابل توجه و مفیدی را در مدارهای نوری از خود نشان می دهند  ساختارهای با ضریب شکست متناوب هستند که تحت عنوان کلی فوتونیک       کریستال ها[4]  در جاهای مختلف بیان می شوند . با مطرح شدن فوتونیک کریستالهاو بواسطه خواصی که این ساختار ها دارند، تلاش برای حل بسیاری از مسائل ذکر  شده با استفاده از فوتونیک کریستالها آغاز شد[3و4و5].
 این ساختارهای متناوب پس از مطرح شدن و گذراندن تحقیقات اولیه کاربردهای فراوانی پیدا کردند از جمله در ساخت فیبرهای نوری و فیلتر های نوری و درکاواک لیزرها بعنوان آینه و در ساختن اتصالات نوری …که پیاده سازی این قطعات قبل از آن به راحتی استفاده از فوتونیک کریستال ها نبود. یکی از راه های ساخت اتصالات نوری به خصوص استفاده از توری های نوری می باشد. توری نوری فوتونیک کریستالی است که ضریب شکست آن فقط در یک جهت دارای تناوب است. اتصالات نوری یا به زبان دیگر کوپلر های نوری که توسط توری های نوری ساخته میشوند بسیار متنوع میباشند.که در فصول بعد به تفصیل در مورد آنها بحث خواهیم کرد.
1-3- معرفی اجمالی پلیمرها به عنوان یکی از مواد مورد استفاده در این ساختارها
azobenzene یک ترکیب شیمیائی متشکل از دو حلقة فنیل است که از طریق یک پیوند دوگانة N=N به هم متصل هستند[6]. اصطلاح آزو برای دستة وسیعی از ملکولها به کار برده می شود که همگی آنها دارای هسته مشترک azobenzene هستند. از جملة مهمترین خواص ملکولهای azobenzene و مشتقات آن ایزومراسیون نوری[5] است. این ملکولها دارای دو ایزومر متفاوت به نامهای trans و Cis هستند. در شکل (1-1) تصویر این دو ایزومر دیده می شود.
دو ایزومر ملکول آزو و طیف جذبی آنها[6]
 تفاوت مواد پلیمری حاوی این ملکولها مربوط به گروه های ملکولی است که از طریق حلقه های بنزنی به ساختار متصل می شوند و خواص ملکولی راتحت تاثیر خود قرار می دهند. از جملة مهمترین خواصی که تحت تاثیر قرار می گیرد طیف جذبی ملکول است که در ادامه در مورد آن توضیح داده خواهد شد. همانطوری که در شکل(1-1) دیده می شود عاملی که باعث تبدیل این دو ایزومر به هم می شود می تواند نور با طول موج مناسب و یا گرمای محیط باشد. ایزومر trans به خاطر شکل ملکولی که دارد از لحاظ ترمو دینامیکی پایدار تر ایزومر دیگر می باشد. برای تبدیل ایزومر پایدار trans به Cis یک سد انرژی معادل 500KJ/mol که مانع از تبدیل آن به ایزومر دیگر می شود و بنابراین زمانی که ملکول در حالت آرامش باشد و تحت تابش نور متناسب با طیف جذبی قرار نداشته باشد، ملکول در حالت پایدار خود یعنی ایزومر trans قرار می گیرد. نمودار انرژی این دو ایزومر نسبت به هم در شکل (1-2) نشان داده شده است.
ترازهای انرژی نسبی دو ایزومر ملکول آزو[6]
همانطوری که در بالا اشاره شد گروه های آزو قابلیت ایزومراسیون نوری را دارا هستند و امروزه از این خاصیت آنها به صورت گسترده در زمینة فوتونیک استفاده می شود. ایزومراسیون نوری یک مسیر دو طرفه در تبدیل ایزومرها به حساب می آید. تحریک نوری باعث برانگیخته شدن ملکولهای آزو به یک حالت بالاتر انرژی می شود. در زمان بازگشت ملکول به حالت پایه بر اساس یک ضریب احتمالی کوانتومی ملکول در یکی از حالت های Trans و یا Cis قرار می گیرد. به عنوان مثال اگر ملکولی در حالت trans تحت تابش نور با طول موج مناسب قرار گیرد، ممکن است به ایزومر Cis تبدیل شود ویا ممکن است در همان حالت قبلی خود باقی بماند. البته اگر ملکولی در حالت Cis قرار گرفت از طریق ایزومراسیون گرمایی خود را به حالت trans بر می گرداند. پدیدة مهمی که در پلیمر های در بر دارندة ملکول های azo اتفاق می افتد، پدیدة جهت گیری نوری ملکول ها است. لازم به توضیح است همانگونه که در بالا اشاره شد ملکول پایة azobenzene در پلیمر های نوری: اولا حاوی گروههای ملکولی دیگری است که از طریق حلقه های فنیل به آن متصل شده اند و کنترل کننده طیف جذبی ملکول هستند. در شکل(1-3) اثر اتصال گروههای ملکولی مانند amino وnitro در طیف جذبی نشان داده شده است. به این ملکول ها رنگدانه[6] نیز گفته می شود.
تاثیر ملکول های مختلف بر طیف جذبی ملکول آزو[15]
دوماً اتمهایی که به این منظور استفاده می شوند معمولاً دارای خاصیت الکترونگاتیویتة بالایی هستند که باعث تجمع ابر الکترونی در این ناحیه می شود و یک قطب منفی در انتهای ملکول ایجاد می کند و با عث قطبی شدن رنگدانه ها می شود.
تابش نور پلاریزه شده که طول موج آن در طیف جذب ملکول باشد، ایزومراسیون نوری Cis-trans را در ملکول فعال می کند. در این حالت ملکول با سرعت بسیار بالا شروع به حرکت کرم مانند حول پیوند دوگانه می کند. زمانی که جهت ملکول به نحوی قرار گیرد که عمود بر پلاریزاسیون نور تابیده شده باشد میزان جذب نور آن به حداقل می رسد و ملکول در همان وضعیت باقی می ماند. لذا پس از تابش نور بر ملکول های آزو در ناحیة تابش ملکول ها به جهت خاصی سوق داده می شوند. این پدیده موجب تغییر ضریب شکست در اثر تابش نور به پلیمر می شود. از قطبی بودن ملکولها در ایجاد خواص غیر خطی در فرایند قطبی کردن پلیمر استفاده می شود.

‌ای بر چالش‌های پیش رویCRAHN.. 44
3-2- فرضیات و مدل سیستم. 46
3-2-1-الگوی فعالیت PU‌ها 48
3-2-2- اساس عملکرد SU‌‌ها 49
3-3- مدل‌سازیCRAHN به کمک شبیه‌سازNS2. 51
3-3-1- فایل مرتبط با فعالیت PU‌ها 53
3-3-2- فایل مرتبط با رویداد‌های کانال. 53
3-3-3-مدیریت منابع طیفی. 54
3-3-4- فعالیتSU‌ها 57
3-4- ارائه یک الگوریتم مسیریابی کارایCRAHN مبتنی بر تکنیک ارسالهای چند مسیره و چند کاناله  58
3-4-1- پروتکل AODV.. 59
3-5- ارائه یک الگوریتم ‌مسیر‌یابی کارا با استفاده از روش ارسال‌های دوگانه در شبکه‌های رادیوشناختی اقتضایی  67
3-5-1-الگوریتم مرحله RREQ.. 68
3-5-2-الگوریتم مرحله RREP. 70
3-5-3- پروسه  نگهداری از مسیر 71
 فصل چهارم:شبه سازی
4-1- مقایسه کارایی AODV،D2CARP و الگوریتم پیشنهادی. 74
4-2- تأثیر الگوی عملکرد PU‌ها بر راندمان شبکه. 78
4-2-1- تحلیل عملکرد 85
4-3- آنالیز ناهمگونی طیف.. 89
4-4- مقایسه عملکرد دو روش پیشنهادی و D2CARP بر حسب زمان تشخیص طیف.. 91
4-5- مقایسه عملکرد دو روش پیشنهادی و D2CARP بر حسب سرعت حرکت گره‌ها 93
4-6- مقایسه عملکرد دو روش پیشنهادی و D2CARP بر حسب نرخ بسته‌های RREQ.. 94
 فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری. 97
5-2- پیشنهادات.. 100
فهرست منابع و مآخذ: 101
 
– کلیات
به علت افزایش تقاضا برای ظرفیت بیشتر باید شبکه‌های مخابراتی و منابع در دسترس بی‌سیم نظیر طیف (پهنای باند) به صورت کارآمدتر مورد استفاده قرار گیرند. الگوهای طراحی شبکه و تکنولوژی‌های جدید ارتباطی هم چون شبکه‌های ‌رادیو‌شناختی در سال‌های اخیر پدیدار شده‌اند که دارای  قابلیت بهره­برداری از منابع طیفی  به صورت هوشمندانه  و مؤثر ‌می‌باشند.
تکنولوژی رادیو شناختی برای اولین بار توسط دکتر Mitola  در سال 1999 بیان شد [1]. و در سال­های اخیر تحولی نوظهور در زمینه ارتباطات رادیویی‌ایجاد کرده که ‌می‌تواند با بکارگیری کارآمد منابع طیفی موجود سرویس‌های بی‌سیم سریعتر و با قابلیت اعتماد بالاتر را فراهم آورد. تفاوت قابل توجه شبکه‌های رادیوشناختی با شبکه‌های بی‌سیم متداول گذشته در این است که کاربران این شبکه‌ها باید از فضای رادیویی اطراف خود آگاهی داشته و پارامترهای داخلی خود مانند توان ارسالی، فرکانس ارسالی و نوع مدولاسیون را با آن منطبق سازند، بطور کلی رویکرد سازوکارهای متداول اشتراک و مدیریت طیف درگذشته بر مبنای این فرض بود که تمام کاربران شبکه بی قید و شرط در یک فضای ثابت با هم همکاری ‌می‌کنند که این در یک شبکه‌رادیو‌شناختی پیاده نمی‌شود. اندازه گیری‌های وسیع نشان ‌می‌دهند که تخصیص ثابت فرکانس منجر به بکارگیری ضعیف طیف‌های دارای مجوز در حدود 6 درصد در بیشتر اوقات ‌می‌شود [2].
شکل1-1  نمودار به کارگیری طیف فرکانسی،  [2]
در شبکه‌های رادیوشناختی باندهای طیفی میان کاربران اولیه ([1]PU‌ها( کاربران ثانویه (SU[2]‌ها) به صورت اولویت­بندی شده به اشتراک گذاشته ‌می‌شوند همچنین کاربران هوشمند هستند و قابلیت زیر نظر داشتن، یادگیری و عملکرد بهینه  به منظور افزایش راندمان خود را

 دارند. اگر آن‌ها متعلق به حوزه‌های مختلفی باشند و اهداف مختلفی را دنبال کنند همکاری کامل با سایر کاربران ارمغانی برای آن‌ها نخواهد داشت، یک کاربر تنها وقتی با دیگر کاربران همکاری ‌می‌کند که این همکاری سود بیشتری را برای او فراهم آورد، علاوه بر آن فضای رادیویی اطراف کاربر به دلیل ماهیت پویا و انتشاری کانال‌های رادیویی، تحرک کاربر، وضعیت جغرافیایی، تغییرات توپولوژی و تبادل اطلاعات دائما در حال تحول است.

1-2- تکنولوژی سیستم­های رادیوشناختی
 روش‌های پویای دستیابی به طیف از طریق تکنولوژی‌های رادیو شناختی تحقق ‌می‌یابند. این سیستم‌ها دارای قابلیت اشتراک‌گذاری کانال‌های بی‌سیم به صورت فرصت‌طلبانه با کاربر اولیه بوده; در ساختارهای ناهمگون شبکه ‌می‌توانند پهنای باند بیشتری را برای کاربران فراهم کنند، این هدف تنها ‌می‌تواند به واسطه تکنیک‌های مدیریت کارآمد طیفی و روش‌های پویا تحقق یابد. نیز به موجب ماهیت پویای دسترسی به منابع طیفی و همچنین با در نظر گرفتن کیفیت سرویس‌های مختلف بسته به کاربردهای متفاوت، شبکه‌هایCRN با چالش‌هایی، مواجه ‌می‌شود. به منظور رویارویی با این چالش‌ها هر SU در شبکه باید:

• حفره‌های فرکانسی را تعیین نماید.

• بهترین کانال در دسترس را انتخاب کند.

• با دیگر کاربران برای دسترسی به این کانال‌ها رقابت کند.

• در صورت حضور ناگهانی PU‌ها، آن کانال را تخلیه نموده بخش دیگری از طیف را برای مخابره انتخاب نماید.

این قابلیت‌ها از طریق ساختارهای مدیریتی طیف تحقق ‌می‌یابند که چهارچالش عمده تشخیص طیف، تصمیم‌گیری در طیف، اشتراک‌گذاری و تحرک‌پذیری طیف را عنوان ‌می‌کنند.
تصمیم‌گیری در یک شبکه CR به صورت شکل 2 انجام‌می‌گیرد:
شکل1-2  بلوک دیاگرام  یک SUکه قابلیت شناخت هماهنگی و یادگیری از محیط را دارد. [4]
در این بخش ساختارها و چالش­های موجود در مدیریت طیف این نوع از شبکه‌ها، به ویژه توسعه شبکه‌های هوشمندی که در آن نیازی به تغییر شکل شبکه‌های اولیه نمی‌باشد عنوان شده‌است. یک سیستم رادیویی هوشمند ‌می‌تواند پارامترهای فرستنده اش را بر اساس تغییرات محیط اطرافش تنظیم کند از این رو دو تعریف در مشخصه و ساختار اصلی  CRN‌می‌توان تعریف کرد:
1-2-1-قابلیت هوشمندی
 قابلیت هوشمند بودن ‌می‌تواند بواسطه تشخیص تغییرات لحظه‌ای در محیط‌های رادیویی مشخص شود که در آن قسمت­هایی از طیف در زمان یا موقعیت خاص مورد استفاده قرار نگرفته­اند، این قابلیت به راحتی و با بازبینی توان برخی از باندهای فرکانسی حاصل نمی‌شود بلکه به روش­های پیچیده­تری برای تعیین تغییرات موقت فضایی فرکانسی، در این محیط‌ها نیازمند است، با این قابلیت ‌می‌توان حفره‌های فرکانسی را در زمان یا موقعیت خاص تعیین کرده و نتیجتاً بهترین بخش از طیف را با پارامترهای عملیاتی مناسب­تر انتخاب نمود.
1-2-2-قابلیت دوباره شکل دهی
 هوشمندی ‌می‌تواند شکل­دهی مجدد اطلاعات طیفی را به صورت پویا و با در نظر گرفتن انطباق با محیط برای مخابره روی فرکانس­های مختلف برنامه ریزی کند، همچنین یکSU‌ می‌تواند از روش­های دستیابی مختلفی که توسط طراحی سخت افزاری اش ساپورت شده ‌استفاده کند. هدف نهایی سیستم­های ‌رادیو‌شناختی انتخاب بهترین طیف از طریق قابلیت­های هوشمندی و دوباره شکل دهی ‌می‌باشد، از آنجایی که بیشتر طیف‌ها قبلا تخصیص داده شده‌اند مهمترین چالش، اشتراک‌گذاری طیف­های مجاز بدون ‌ایجاد تداخل آزاردهنده برای PU‌ها است که در شکل 3 نشان داده شده‌است. رادیوی هوشمند امکان استفاده فرصت‌طلبانه از حفره‌های طیفی را دارد، بنابراین بهترین بخش از پهنای باند آزاد  ‌می‌تواند انتخاب و با سایر SUها به اشتراک گذاشته شود و بدون ‌ایجاد تداخل با کاربران اولیه مورد استفاده قرار گیرد [3].
1-3- معماری فیزیکی شبکه‌های ‌رادیو‌شناختی
 معماری کلی فرستنده گیرنده یک رادیوی هوشمند در شکل 4 نشان داده شده ‌است برای فراهم سازی این قابلیت‌ها ، SUبه یک ساختار فرستنده / گیرنده [3]RF نیاز دارد. مولفه‌های اصلی و اجزای سازنده یک فرستنده گیرنده SU عبارتند از نرم افزار رادیویی و واحد پردازشگر باند پایه که نرم افزار مشخص شد هرادیویی [4] برای آن پیشنهاد شده و در شکل 4 نشان داده شده‌است. در نرم افزار رادیویی سیگنال دریافت شده تقویت، مخلوط و تبدیل به دیجیتال ‌می‌شود، در واحد پردازش باند پایه سیگنال مدوله و دمدوله ‌می‌شود. هر جزء سازنده ‌می‌تواند از طریق یک مسیر کنترلی در تطبیق با محیط رادیویی متغیر با زمان مجددا شکل دهی شود. مشخصه‌های جدید فرستنده گیرنده‌هایSU، نرم افزارهای رادیویی پهن باندی هستند که قابلیت تشخیص محدوده وسیعی از فرکانس‌ها را داشته باشند. این ساختار به طور عمده به تکنولوژی‌های سخت افزاری RF مثل آنتن‌های پهن باند، تقویت کننده‌های توان و فیلترهای تطبیقی وابسته است. سخت افزارهای RF برای SU باید قابلیت تنظیم شدن روی هر قسمتی از رنج بزرگ طیف را داشته باشد، اما برای فرستنده / گیرندهSU  سیگنال‌هایی از فرستنده‌های مختلف را که در سطح توان‌های پهن باند و موقعیت‌های مختلف عمل ‌می‌کنند داشته باشد، نرم افزار RF باید قابلیت آشکار سازی یک سیگنال ضعیف در یک رنج دینامیکی بزرگ را داشته باشد، از این رو این یک چالش بزرگ طراحی فرستنده گیرنده‌های  RF‌می‌باشد.
1-4 – شبکه‌های ‌رادیو‌شناختی
1-4-1- اجزای شبکه
 اجزای سازنده یک شبکه CRN  درشکل 5 نشان داده شده‌اند، این اجزا را ‌می‌توان به دو گروه شبکه‌های اولیه وثانویه(CR) طبقه بندی کرد.
شکل 1-4 معماری شبکه‌رادیو‌شناختی،[3]
 – شبکه اولیه یا شبکه مجاز
– اجزای شبکه اولیه
کاربران اولیه: کاربران اولیه مجاز به انجام عملیات روی باندهای طیفی معینی هستند. اگر شبکه اولیه ساختار یافته باشد، کاربران اولیه از طریق یک ‌ایستگاه پایه کنترل ‌می‌شوند. به موجب این که کاربران اولیه برای دسترسی به طیف اولویت دارند، لذا عملکرد آن‌ها نباید تحت تاثیر کاربران ثانویه قرار گیرد. به عنوان مثال، شبکه‌های سلولی معمول و پخش TV از جمله کاربران اولیه هستند.
ایستگاه پایه اولیه:‌ ایستگاه پایه اولیه یا ‌ایستگاه پایه مجاز[5] یک جزء ثابت شبکه ساختار‌یافته ‌می‌باشد که دارای طیف مجاز در سیستم سلولار است. بطور کلی،‌ ایستگاه پایه اولیه هیچگونه قابلیتی را برای اشتراک‌گذاری با کاربران ثانویه ندارد.

 واژه و اصطلاح بسیار نزدیک و مرتبطی که برای درک اهداف علم مواد زیستی- پزشکی مهم است و به فهم تعریف بیومواد کمک می‌کند سازگاری زیستی است[1] است. بر طبق تعریف ویلیامز، سازگاری زیستی یا زیست سازگاری عبارت است از: توانایی یک ماده برای ایفای نقش در یک کاربرد ویژه و اجرای یک وظیفه خاص به گونه‌ای که توام با دریافت پاسخ صحیح و مناسب از طرف بافت میزبان باشد[70]. همچنین ماده‌ای را می‌توان زیست سازگار نامید که در محیط زیستی (بیولوژیکی) کیفیت غیر مخرب داشته و تنها واکنش بدن در مقابل آن تشکیل بافت باشد این مواد شامل مثال‌هایی چون فولادهای ضد زنگ هستند[70].

فولاد ضد زنگ آستنیتی و به ویژه نوع 316 ال[2] متداول‌ترین فولاد برای کاربرد کاشت‌ها محسوب می‌شود این فولاد قابلیت سخت شدن با کارسرد را دارد. فولاد 316ال خاصیت مغناطیسی نداشته و جذب آهنربا نمی‌شود و در مقایسه با فولادهای دیگر، مقاومت خوردگی بهتری دارد. حضور مولیبدن در آلیاژ، مقاومت در برابر خوردگی حفره‌ای[3] در آب نمک را افزایش می‌دهد. وجود نیکل در آلیاژ، پایداری فاز آستنیت را در دمای اتاق فراهم می‌سازد و علاوه بر آن مقاومت خوردگی را افزایش می‌دهد. پایداری فاز آستنیت می‌تواند بر اثر تغییر مقدار نیکل و کرم موجود در آلیاژ تحت تأثیر قرار گیرد[71].

جدول 1-1- ترکیب شیمیایی فولاد ضد زنگ 316ال

 دسته‌ای دیگر از بیومواد، مواد زیست خنثی هستند که هیچ گونه عنصری را آزاد نمی‌سازند ولی هیچ بر همکنش مثبتی را نیز با بافت زنده نشان نمی‌دهند. پاسخ بدن میزبان در مقابل آن‌ها ایجاد اتصال با بافت است. از انواع معمول بیومواد زیست خنثی می‌توان به تیتانیوم و آلیاژهای آن اشاره کرد. در مورد تیتانیوم و آلیاژهای آن اظهار نظرهای متفاوتی و درگاهی موارد متناقضی وجود دارد برخی محققان تیتانیوم را جزء بیومواد زیست فعال دسته‌بندی کرده‌اند[73و70] در حالی که بعضی منابع آن را زیست خنثی دانسته‌اند[72].

مواد زیست فعال بر همکنش مثبتی رابا بافت زنده نشان می‌دهند. بر خلاف مواد زیست خنثی، پیوند شیمیایی با استخوان و در فصل مشترک برقرار می‌سازند. به دلیل وجود چنین پیوندهایی، تحمل تنش‌های برشی را نیز در فصل مشترک دارند[75و72].

اگر تیتانیوم خالص بدون حضور لایه رویین از جنس اکسید تیتانیوم در نظر گرفته شود، ماده زیست خنثی است و برهمکنشی با بافت میزبان ندارد ولی از آنجا که لایه رویین اکسیدتیتانیوم همواره و در هر محیطی که اندکی اکسیژن در آن وجود داشته باشد درکسری از ثانیه بر روی تیتانیوم تشکیل می شود موجب برهمکنش تیتانیوم با بافت اطراف شده و در نتیجه فعالیت زیستی از تیتانیوم مشاهده می گردد. دلیل اصلی وجود اختلاف نظر ذکر شده نیز آن است که در برخی مراجع تیتانیوم بدون لایه رویین در نظر گرفته شده است[74].

تیتانیوم به دلیل داشتن 5 مشخصه، به عنوان یک مادۀ کاشتنی دندانی مهم شناخته می‌شود: 1- مقاومت خوردگی عالی   2- استحکام بالا   3- نسبت استحکام به وزن بالا    4- چقرمگی بالا    5- خاصیت زیست خنثی یا زیست فعال بودن[76]

اما به منظور حصول موفقیت کلینیکی، مواد کاشتنی باید فصل مشترک پایداری با بافت اطراف خود تشکیل دهند تا با خواص مکانیکی بافت طبیعی سازگار شوند. با این که فلزاتی چون فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم بسیاری از الزامات بیومکانیکی کاشتنی ها را ارضاء می‌کنند ولی پیوند بین سطح فلزی و استخوان‌های اطراف ضعیف است برای غلبه بر چنین مشکلی باید از پوشش‌های بیوسرامیکی استفاده نمود[77].

پوشش‌های بیوسرامیکی به منظور بهبود مقاومت سایشی و خوردگی کاشتنی‌های فلزی، همچنین برای اصلاح و بهبود عملکرد و کاربرد کاشتنی‌های تحت بار ارتوپدی و دندانی در بدن، تحت بررسی و مطالعه و مورد استفاده قرار گرفته‌اند[77و 62].

در اکثر پژوهش‌ها، توجه اصلی به پوشش زیر کونیا برای اصلاح مقاومت خوردگی زیر لایه فلزی کاشتنی بوده است]74]. زیر کونیا هیچگونه فرآیند خوردگی یا تجزیه و اضحلال را در محیط‌های بیولوژیکی متحمل نمی‌شود و از آنجا که ساختار مولکولی کاملاً متفاوت با بافتهای بدن دارد عموماً در بدن موجود زنده پایدار می‌ماند. همچنین زیر کونیا به طور چشمگیری توسط بافت اطراف مورد پذیرش قرار می‌گیرد. اما با استخوان پیوند شیمیایی برقرار نمی‌کند و به عنوان بیوماده خنثی شناخته شده است[78].

یکی دیگر از پوشش‌های بیوسرامیکی هیدروکسی آپاتیت می‌باشد که به عنوان پوشش بر روی کاشتنی های فلزی استفاده می شود. یکی از دلایل استفاده از هیدروکسی آپاتیت در پوشش‌دهی کاشتنی‌ها، تثبیت سریع‌تر کاشتنی در محیط استخوانی اطراف آن است. دلیل دیگر، افزایش عمر عملکرد کاشتنی است. پوشش‌های هیدروکسی آپاتیت در مجاورت محیط استخوانی، بهترین پاسخ بافت را موجب خواهند شد. اما پوشش هیدروکسی آپاتیت با پیوند ضعیف از کاشتنی جدا می‌شود و موجب از بین رفتن سطح کاشتنی نیز خواهد شد[62]. در حقیقت پایین بودن استحکام پیوند بین لایه پوشش هیدروکسی آپاتیت و زیر لایه فلزی کاشتنی، نقطه ضعف پوشش هیدروکسی آپاتیت در کاربرد پزشکی و پروتزهای بدن بوده است. طی پژوهشای مختلف تلاش شده تا با افزودن زیر کونیا به هیدروکسی آپاتیت، اصلاح و بهبود استحکام پیوند پوشش هیدروکسی آپاتیت حاصل گردد. با افزودن زیرکونیا، خواص مکانیکی پوشش هیدروکسی آپاتیت بهبود یافته و تشکیل اکسید کلسیم که فازی ترد و نامطلوب در پوشش است، کاهش می‌یابد[62].

یکی از مهمترین پارامترهای پوشش دهی، استفاده از روش مناسب جهت ایجاد پوششی با تراکم و یکنواختی و چسبندگی مناسب می‌باشد[31].

روش الکترولیت پلاسما می‌تواند به عنوان تکنیکی برای ایجاد پوشش سرامیکی بر روی فلزات به کار رود. پیدایش این تکنیک به دهه 1930 بر می‌گردد، هنگامی که Gunterschulze و Betz برای اولین بار تخلیه الکتریکی را بر روی یک سطح آندی بررسی کردند. در سال‌های اخیر این روش به عنوان تکنیکی برای انجام عملیات سطحی بر روی سطح فلزات به کار گرفته شده است. نتایج گزارش شده از تحقیقات حاکی از آن است که پوشش‌های ایجاد شده به این روش باعث ایجاد مقاومت خوردگی عالی و خصوصیت ضد سایش در سطح فاز می‌شود[23].

در انجام این تحقیق اهداف زیر دنبال می‌شود:

1- بررسی امکان پوشش‌دهی همزمان هیدروکسی آپاتیت و زیرکونیا به روش الکترولیتی پلاسمایی بر روی فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم.

2-بررسی خواص تریبولوژیکی و سایش در محلول رینگر و محلول بزاق مصنوعی

3- بررسی خواص خوردگی در محلول وینگر و محلول بزاق مصنوعی

:

سرمت آلیاژ مقاوم در برابر حرارت است که با همجوشی پودر فلزات و مواد سرامیکی تولید می شود. بیشتر سرامیک ها در مقابل عوامل اکسیدکننده مقاومت بالایی از خود نشان داده اند. این خاصیت با شکل پذیری(انعطاف پذیری) فلزات توام شده و ماده ای به نام سرمت(مخففceramic metal) را ایجاد کرده است که دارای استحکام وسختی بسیار می باشد و در برابر حرارت های بالا و در برابر تغییرشکل و ضربه مقاوم است.

روشهای مختلفی برای ایجاد پوشش های سرمتی روی سطح مواد فلزی وجود دارد مانند پاشش حرارتی، لایه نشانی لیزری، رسوب دهی با بخار و غیره. در میان این روش ها، روش رسوب دهی با الکترولیز پلاسمایی(PED) از بهترین روش ها است چون حرارت دهی پنهانی مواد زیرلایه را در حین فرایند داریم و پوشش هایی با اتصال متالورژیکی به سطح زیرلایه فلزی ایجاد می شود. البته عیب اصلی این روش، ولتاژ بالا برای بدست آوردن شدت میدان الکتریکی بحرانی 610،810 V/m می باشد که این به دلیل جدایش الکترود با الکترولیت بوسیله لایه گازی است.[1-3]

در این روش، قوس هایی در الکترولیت ایجاد می شود که باعث بوجود آمدن پلاسما می گردد. با این روش می توان با سرعت های رسوب دهی بالا و به طور مناسبی پوشش دهی را انجام داد. در این روش می توان هم از روش آندی و هم کاتدی استفاده نمود.[4]

یکی از سرمت هایی که می توان روی سطوح فولادی اعمال کرد، سرمت WC-Co می باشد. این سرمت برای جاهایی که نیاز به مقاومت سایشی بالایی دارند استفاده می شود. مقاومت سایشی بالای این سرمت به علت سختی بالا و تافنس شکست متوسط آن می باشد. مواد دیگری مانند Cr3C2/TiC-NiCrMo نیز قابل استفاده و بررسی می باشد.

پیشینه تحقیق:

آزمایشاتی در مورد پوشش دهی فولاد با سرمت WC-Co به روش PED انجام شده است.مؤثرترین آن پوشش دهی با استفاده از الکترولیت (NH2)2CO و KF می باشد.اعمال روش ‍PED روی WC-Co چسبندگی بسیار خوبی را بین پوشش سرمت و زیرلایه فولادی بدست آورده است. همچنین با این کار کاربیدهای بیشتری و نیز بعضی نیتریدها به جای اکسیدها تشکیل شده اند. با این کار سختی بالا و مقاومت سایش عالی از این پوشش سرمت بدست آمده است.[1,5]

تئوری تحقیق:

• فرآیند انجام شده روی سطح الکترود در الکترولیز:

با توجه به شکل 1 در الکترولیز روی سطح الکترودها تعدادی فرآیند داریم. در سطح آند آزادسازی اکسیژن گازی و/یا اکسید فلزی اتفاق می افتد. با توجه به فعالیت شیمیایی الکترولیت، فرآیند اکسیداسیون می تواند منجر به انحلال سطح یا تشکیل فیلم اکسیدی شود. در سطح کاتد هم آزادسازی هیدروژن گازی و/یا احیای کاتیون می تواند رخ دهد.

شکل1

2- مشخصات جریان– ولتاژ فرآیند الکترولیز پلاسمایی:

شکل 2 نموداری از جریان ـ ولتاژ یک سیستم فلز-الکترولیت با آزادسازی گاز روی سطح کاتد را نشان می دهد. در این سیستم در ناحیه 0-U1 با افزایش ولتاژ، جریان هم با توجه به قانون اهم بالا می رود. در این حالت حباب های زیادی روی سطح الکترود به علت الکترولیز شدید محلول و آزادسازی حرارت، ایجاد می شود. در U1-U2 با افزایش پتانسیل، نوسان جریان همراه با نورافشانی را داریم. این افزایش جریان بوسیله ایجاد پوششی با هدایت الکتریکی پایین از محصولات گازی واکنش(O2 یا H2) روی سطح الکترود محدود می شود. در نواحی که الکترود در تماس با مایع باقی می ماند، دانسیته جریان زیاد می شود. این امر باعث جوش آمدن موضعی در مجاور الکترود می شود. در این ناحیه E به بین106و108می رسد که برای آغاز فرایند یونیزاسیون در پوشش بخار کافی است. یونیزاسیون در ابتدا مانند یک جرقه سریع در حباب های گاز پخش و ظاهر می گردد. سپس به صورت یکنواخت انجام می شود. به دلیل پایداری هیدرودینامیکی پوشش بخار در ناحیه U2-U3، جریان افت می کند. در این ناحیه، پوشش پلاسما در حال تشکیل شدن است. در نقطه U3، کاتد بوسیله پلاسمای بخار گازی پیوسته احاطه شده است. این جدایش کامل الکترود از الکترولیت بوسیله این پوشش گازی باعث کاهش شدید جریان در سطح الکترود می شود. در این حالت شرایط عملیات هایی مثل کربوره و نیتروره کردن الکترولیز پلاسمایی(PEN/PEC) ایجاد شده است. بعد از این نقطه ولتاژ تقریبا ثابت می شود. دراین ناحیه یون های فعال شده C  و N داریم که به ترتیب تحت تاثیر دما و غلظت موضعی بالای این مواد، روی سطح رسوب کرده و به درون قطعه نفوذ می کنند. تحت چنین  شرایطی اشباع سطح می تواند غالبا در 3 تا 5 دقیقه صورت گیرد و فرآیند کامل شود. با افزایش ولتاژ در نقطه U5 در پوشش پلاسما، قوس شدیدی ایجاد می شود که برای سطح قطعه مضر می باشد پس نباید به این نقطه در پوشش دهی برسیم[4,6,7]

شکل2

3- فرآیندهای فیزیکی-شیمیایی ناشی از وجود پلاسما:

پدیده پلاسما به طور قابل توجهی فرآیندهای اصلی الکترود را تغییر می دهد چون باعث افزایش هردو فرآیند فیزیکی و شیمیایی by-product و تحریک فرآیندهای جدید روی سطح الکترود می شود(شکل 3). بنابراین فرآیندهای حرارتی و نفوذی، واکنشهای شیمیایی پلاسمای جدید و جابجایی ماکروذرات(یعنی اثرات cataphoretic) در حین فرآیند الکترولیز محتمل می شود. این فرآیندها در کاربردهای گوناگونی از الکترولیز پلاسما استفاده می شود، که شامل عملیات حرارتی بوسیله پلاسما و ذوب، جوشکاری، تمیزکاری، اچ کردن، پولیش کردن، تخلیه نفوذی و رسوب(یعنیPED) می باشد و در میان این تکنیک های الکترولیتی پلاسما، گروه PED﴿که شامل روشهای PEO و PES- شامل PEC، PEN، PEBو … است﴾ به عنوان روشهای با هزینه مناسب برای شکل دهی لایه های سطحی با تریبولوژی ،خوردگی و مانع حرارتی بالاپذیرفته شده است.. با توجه به شکل 3، لایه هایی که تشکیل می شود نتیجه اصلاح فرآیندهای اصلی الکترود است،که اصولا ناشی از واکنشهای شیمیایی متاثر از وجود پلاسما و فرآیندهای نفوذی روی سطوح الکترود است. در ابتدا اکسیداسیون آندی در مورد PEO و الکترولیز محلول و احیای کاتیون در مورد ‍PES داریم. نقش فرآیندهای دیگر فیزیکی- شیمیایی ناشی ازوجود پلاسما در تشکیل لایه سطحی، کمتر آشکار می باشد؛ ولی غالبا وابستگی داخلی با فرآیندهای شیمیایی و نفوذی وجود دارد و بنابراین مستحق توجه بیشتری است.[6]