Tải bản đầy đủ - 31 (trang)
PHẦN III. PHẦN MỀM OPTISYSTEM

PHẦN III. PHẦN MỀM OPTISYSTEM

Tải bản đầy đủ - 31trang

Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



Cùng với sự bùng nổ về nhu cầu thông tin, các hệ thống thông tin

quang ngày càng trở nên phức tạp. Để phân tich, thiết kế các hệ thống này

bắt buộc phải sử dụng các công cụ mô phỏng. OptiSystem là phần mềm mô

phỏng hệ thống thông tin quang. Phần mềm này có khả năng thiết kế, đo

kiểm tra và thực hiện tối ưu hóa rất nhiều loại tuyến thông tin quang, dựa

trên khả năng mô hình hóa các hệ thống thông tin quang trong thực tế. Bên

cạnh đó, phần mềm này cũng có thể dễ dàng mở rộng do người sử dụng có

thể đưa thêm các phần tử tự định nghĩa vào. Phần mềm có giao diện thân

thiện, khả năng hiển thị trực quan. OptiSystem có thể giảm thiểu các yêu cầu

thời gian và giảm chi phí liên quan đến thiết kế của các hệ thống quang học,

liên kết, và các thành phần. Phần mềm OptiSystem là một sáng tạo, phát triển

nhanh chóng, công cụ thiết kế hữu hiệu cho phép người dùng lập kế hoạch,

kiểm tra, và mô phỏng gần như tất cả các loại liên kết quang học trong lớp

truyền dẫn của một quang phổ rộng của các mạng quang học từ mạng LAN,

SAN, MAN tới mạng ultra-long-haul. Nó cung cấp lớp truyền dẫn, thiết kế và

quy hoạch hệ thống thông tin quang từ các thành phần tới mức hệ thống. Hội

nhập của nó với các sản phẩm Optiwave khác và các công cụ thiết kế của

ngành công nghiệp điện tử hàng đầu phần mềm thiết kế tự động góp phần

vào OptiSystem đẩy nhanh tiến độ sản phẩm ra thị trường và rút ngắn thời

gian hoàn vốn.

3.1.1. Lợi ích

- Cung cấp cái nhìn toàn cầu vào hiệu năng hệ thống

- Đánh giá sự nhạy cảm tham số giúp đỡ việc thiết kế chi tiết kỹ thuật

- Trực quan trình bày các tùy chọn thiết kế và dự án khách hàng tiềm

năng

- Cung cấp truy cập đơn giản để tập hợp rộng rãi các hệ thống đặc tính

dữ liệu

- Cung cấp các tham số tự động quét và tối ưu hóa

- Tích hợp với họ các sản phẩm Optiwave

3.1.2. Ứng dụng

Tạo ra để đáp ứng nhu cầu của các nhà khoa học nghiên cứu, kỹ sư viễn

thông quang học, tích hợp hệ thống, sinh viên và một loạt các người dùng

khác, OptiSystem đáp ứng các nhu cầu của thị trường lượng tử ánh sáng

phát triển mạnh mẽ nhưng vẫn dễ sử dụng công cụ thiết kế hệ thống quang

học.

OptiSystem cho phép người dùng lập kế hoạch, kiểm tra, và mô phỏng:

- Thiết kế mạng WDM / TDM hoặc CATV

- Thiết kế mạng vòng SONET / SDH

- Thiết kế bộ phát, kênh, bộ khuếch đại, và bộ thu thiết kế bản đồ phân tán

Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

12



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



- Đánh giá BER và penalty của hệ thông với các mô hình bộ thu khác nhau

- Tính toán BER và quĩ công suất tuyến của các hệ thống có sửng dụng

khuếch đại quang.

- Thay đổi hệ thống tham số BER và tính toán khả năng liên kết “Khi hệ thống

quang học trở nên nhiều hơn và phức tạp hơn, các nhà khoa học và kỹ sư

ngày càng phải áp dụng các phần mềm kĩ thuật mô phỏng tiên tiến, quan

trọng hỗ trợ cho việc thiết kế. Nguồn OptiSystem và linh hoạt tạo điều kiện

thuận lợi hiệu quả và hiệu quả trong việc thiết kế nguồn sáng. "

3.2. Đặc điểm và chức năng

3.2.1. Cấu tạo thư viện (Component Library)

Thư viện OptiSytem bao gồm hàng trăm các thành phần cho phép bạn

có thể nhập các thông số được đo từ các thiết bị thực sự. Nó tích hợp với các

thử nghiệm và thiết bị đo lường từ các nhà cung cấp khác nhau. Người sử

dụng có thể kết hợp các thành phần mới dựa trên hệ thống con và người sử

dụng và định nghĩa là thư viện, hoặc sử dụng mô phỏng cùng với một công cụ

của bên thứ ba chẳng hạn như MATLAB hoặc SPICE.

Cụ thế bao gồm:

 Thư viện nguồn quang

 Thư viện các bộ thu quang

 Thư viện sợi quang

 Thư viện các bộ khuếch đại (quang, điện)

 Thư viện các bộ MUX, DEMUX

 Thư viên các bộ lọc (quang, điện)

 Thư viện các phần tử FSO

 Thư viện các phần tử truy nhập

 Thư viện các phần tử thụ động (quang, điện)

 Thư viện các phần tử xử lý tín hiệu (quang, điện)

 Thư viện các phần tử mạng quang

 Thư viện các thiết bị đo quang, đo điện



Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

13



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



3.2.2. Tích hợp với các công cụ phần mềm Optiwave

Optisystem cho phép người dùng sử dụng kết hợp với các công cụ phần

mềm khác của Optiwave như OptiAmplifier, OptiBPM, OptiGrating,

WDM_Phasar và OptiFiber để thiết kế ở mức phần tử.

Miêu tả được tín hiệu pha trộn

OptiSystem xử lý các định dạng tín hiệu hỗn hợp cho tín hiệu quang và điện

trong Hợp phần Thư viện. OptiSystem tính toán các tín hiệu đang sử dụng

thích hợp các thuật toán có liên quan đến các yêu cầu mô phỏng chính xác và

hiệu quả.

Chất lượng và thực hiện các thuật toán

Để dự đoán hiệu suất hệ thống, OptiSystem tính toán các thông số chẳng hạn

như BER và Q-Factor bằng cách sử dụng phân tích số hoặc bán phân tích kỹ

thuật của hệ thống giới hạn bởi biểu tượng nhiễu và tiếng ồn.

Các công cụ trực quan nâng cao

Các công cụ trực quan tiên tiến tạo ra phổ OSA ,xung tín hiệu,biểu đồ

mắt,phân cực trạng thái,các sơ đồ hợp thành và nhiều hơn nữa.Ngoài ra,bao

gồm các công cụ nghiên cứu WDM các danh sách tín hiệu nguồn,hình ảnh

tiếng ồn và OSNR cho mỗi kênh.

Theo dõi, giám sát dữ liệu

Bạn có thể chọn các cổng thành phần lưu dữ liệu và gắn màn hình sau khi mô

phỏng kết thúc. Điều này cho phép bạn xử lý dữ liệu sau khi mô phỏng mà

không cần tính toán lại , Bạn có thể tùy ý đính kèm một số hiện hình tới màn

hình tại cùng một cổng.

3.2.3. Các công cụ hiển thị

Optisystem có đầy đủ các thiết bị đo quang, đo điện. Cho phép hiển thị tham

số, dạng, chất lượng tín hiệu tại mọi điểm trên hệ thống.

 Thiết bị đo quang:

 Phân tích phổ (Spectrum Analyzer)





Thiết bị đo công suất (Optical Power Meter)







Thiết bị đo miền thời gian quang (Optical Time Domain Visualizer)







Thiết bị phân tích WDM (WDM Analyzer)







Thiết bị phân tích phân cực (Polarization Analyzer)

Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

14



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông





PGS.TS Vũ Văn Yêm



Thiết bị đo phân cực (Polarization Meter)...



 Thiết bị đo điện:





Oscilloscope







Thiết bị phân tích phổ RF (RF Spectrum Analyzer)







Thiết bị phân tích biểu đồ hình mắt (Eye Diagram Analyzer)







Thiết bị phân tích lỗi bit (BER Analyzer)







Thiết bị đo công suất (Electrical Power Meter)







Thiết bị phân tích sóng mang điện (Electrical Carrier Analyzer)...



3.2.4. Mô phỏng phân cấp với các hệ thống con (subsystem)

Để việc mô phỏng được thực hiện một cach linh hoạt và hiệu quả,

Optisystem cung cấp mô hình mô phỏng tại các mức khác nhau, bao gồm mức

hệ thống, mức hệ thống con và mức phần tử.

3.2.5. Thiết kế nhiều lớp(Multiple Layout)

Trong một file dự án, Optisystem cho phép tạo ra nhiều thiết kế, nhờ

đó người sử dụng có thế tạo ra sửa đổi các thiết kế một cách nhanh chóng và

hiệu quả. Mỗi file dự án thiết kế của Optisystem có thế chứa nhieuf phiên bản

thiết kế. Mỗi phiên bản được tính toán và thay đổi một cách độc lập nhưng

kết quả tính toán của các phiên bản khác nhau có thế được kết hợp lại, cho

phép so sánh các phiên bản thiết kế một cách dễ dàng.

3.2.6. Trang báo cáo (report page)

Trang báo cáo của Optisystem cho phép hiển thị tất cả hoặc một phần

các tham số cũng như các kết quả tính toán được của thiết kế tùy theo yêu

cầu của người sử dụng. Các báo cáo tạo ra được tổ chức dưới dạng text, dạng

bảng tinh, đồ thị 2D và 3D. Cũng có thể kết xuất báo cáo dưới dạng file HTML

hoặc dưới dạng các file template đã được định dạng trước

3.2.7 Quét tham số và tối ưu hóa (parameter sweeps and

optimizations)

Quá trình mô phỏng có thể thực hiện lặp lại một cách tự động với các

giá trị khác nhau của tham số để đưa ra các phương án khác nhau của thiết

kế. Người sử dụng cũng có thể sử dụng phần tối ưu hóa của Optisystem để

Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

15



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



thay đổi giá trị của một tham số nào đó để đạt được kết quả tốt nhất, xấu

nhât hoặc một giá mục tiêu nào đó của thiết kế.

3.3 Một số giao diện phần mềm

Thư viện các phần tử ( component library ) :

Người dùng truy cập vào lấy các phần tử để thiết kế (Hình 1)



Hình 2.1: Thư viện các phần tử



Thư viện các phần tử:

- Thư viện nguồn quang - ( optical sources library )

- Thư viện các bộ thu quang - (receivers library)

- Thư viện sợi quang - (optical fiber library)

- Thư viện các bộ khuếch đại (quang, điện) - (amplifier library)

- Thư viện các bộ MUX, DEMUX

- Thư viện các bộ lọc (quang, điện) - (filter library)

- Thư viên các phần tử FSO - ( free space optics library)

- Thư viện các phần tử truy nhập - ( access library)

- Thư viện các phần tử thụ động (quang, điện) - (passiver library)

- Thư viện các phần tử xử lý tín hiệu (quang, điện) -( signal processing

library)

- Thư viện các phần tử mạng quang (network library)

- Thư viện các thiết bị đo quang, đo điện

Ngoài ra các phần tử được định nghĩa sẵn, Optisystem còn có

- Các phần tử Measured components. Với các phần tử này, Optisystem cho

phép nhập các tham số được đo tử các thiết bị thực của các nhà cung cấp

khác nhau.

- Các phần tử do người sử dụng tự định nghĩa ( User-defined Components)

Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

16



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



Giao diện người sử dụng:

- Project layout : phần mà để người sử dụng thiết kế



Hình 2.2. Giao diện người sử dụng



- Dockers : bao gồm

• Project Browser : truy nhập đến các tham số và kết quả của thiết kế (Hình



Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

17



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



Hình 2.3: Project Browser

• Description : đưa ra các thông tin để mô tả tóm tắt về thiết kế



Hình 2.4: Description







Status bar : hiển thị những gợi ý về việc sử dụng Optisystem



Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

18



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



Hình 2.5: Status bar

• Menu bar : chứa các menu có sẵn trong Optisystem



Hình 2.6: Menu bar





Tool bars : các thanh công cụ có sẵn trên cửa sổ



Hình 2.7: Tool bars



PHẦN IV. MÔ PHỎNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP

KÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ CAO

4.1 Yêu cầu thiết kế

Bài toán: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang DWDM có

sử dụng khuếch đại quang EDFA với các yêu cầu thiết kế như sau:

Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

19



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



+ Tốc độ bit:

10 Gbit/s

+ Cự ly truyền dẫn: 240 km

+ Số lượng kênh bước sóng: 32 kênh

-Một số gợi ý khi thiết kế:

+Loại sợi:

Sợi quang đơn mode chuẩn (G.655)

+Nguồn phát: - Loại nguồn: Laser.

- Phương thức điều chế: điều chế ngoài

Bộ thu: Sử dụng PIN kết hợp với bộ lọc thông thấp Bessel

Yêu cầu:

Sử dụng phần mềm Optisystem xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống

thông tin quang DWDM theo phương án đã thiết kế.

Lưu ý: các tham số toàn cục (global parameters để mô phỏng) được thiết

lập như sau:

+Tốc độ bit:

10 Gbit/s

+ Chiều dài chuỗi:

128 bits

+Số mẫu trong 1 bit: 64

Đưa các thiết bị đo vào mô hình mô phỏng. Các thiết bị đo trên tuyến được

đặt tại các vị trí phù hợp để xác định được chất lượng và dạng tín hiệu tại các

điểm cần thiết trên tuyến. Các thiết bị đo cơ bản:

+Thiết bị đo công suất quang

+Thiết bị phân tích phổ quang

+Thiết bị đo BER

Chạy mô phỏng

- Hiển thị kết quả mô phỏng bằng các thiết bị đo đặt trên tuyến

- Thay đổi các tham số của các phần tử trên tuyến để đạt được BER = 10 -12

- Báo cáo kết quả thực hành

- Mô hình mô phỏng

- Các tham số mô phỏng chi tiết

- Kết quả mô phỏng

+ Kết quả mô phỏng theo phương án thiết kế ban đầu hệ thống ban đầu

+ Sự thay đổi của các tham số thiết kế để đạt được BER = 10 -12

-Nhận xét, phân tích kết quả mô phỏng .

4.2.Mô phỏng theo phương án thiết kế



Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

20



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



4.2.1.Tuyến phát quang: chọn cửa sổ truyền 1550nm EDFA ở băng C

-Tuyến phát quang gồm 32 kênh quang được tích hợp thông quang bộ ghép

kênh quang MUX.

-Thiết lập thông số toàn cục

+ Tốc độ bít

10GBps

+ Chiều dài chuỗi:

128bits

+ Số mẫu trong một bít: 64

Số mẫu =Chiều dài chuỗi×Số mẫu trong một trong một bit=128×64=8192



Hình 4.1: Thiết lập tham số toàn cục

Hình

 Bộ ghép kênh quang (ghép



4.2:Nguồn phát

32 kênh)



Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

21



Page



Bộ môn Hệ thống viễn thông



PGS.TS Vũ Văn Yêm



Hình 4.3: Bộ ghép kênh MUX 32×1

 Toàn tuyến phát 32 kênh quang



Hình 4.4: Toàn tuyến phát quang



Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

22



Page



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN III. PHẦN MỀM OPTISYSTEM

Tải bản đầy đủ ngay(31 tr)

×