SỬ DỤNG PHẦN mềm OPTISYSTEM 7 mô PHỎNG hệ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM GHÉP KÊNH 16 bước SÓNG

LAB1: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG WDM GHÉP 16 BƯỚC SÓNG.I.Giới thiệu: Bài lab sử dụng phần mềm Optisystem làm công cụ mô phỏng một hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng WDM.. Từ cơ sở

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO

LAB1 : SỬ DỤNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM 7 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG

THÔNG TIN QUANG WDM GHÉP KÊNH 16 BƯỚC SÓNG

GVHD : PGS.TS NGUYỄN VĂN TUẤN

LAB1: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG WDM GHÉP 16 BƯỚC SÓNG.

I.Giới thiệu:

Bài lab sử dụng phần mềm Optisystem làm công cụ mô phỏng một hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng (WDM) Từ cơ sở lý thuyết về thông tin sợi quang , điều chỉnh các thông số của hệ thống để đạt được các kết quả thoả mãn những yêu cầu của một hệ thống thông tin quang trong thực tế như sau:

- Công suất thu: Pr = -20 dBm ÷ -10dBm

- Tỉ lệ lỗi bit : BER = 10-18 ÷ 10-12

- Hệ số phẩm chất : Q ≥ 5

II.Thông số kĩ thuật :

- Ghép 16 kênh (WDM)

- Tốc độ Bit : thay đổi để khảo sát

- Cự ly truyền dẫn 60km/loop

- SMF có độ dài 50km và DCF có độ dài 10km

- Sử dụng 1 bộ khuếch đại EDFA như sơ đồ

III.Các bước tiến hành:

1 Xây dựng cấu hình tiêu biểu của hệ thống thông tin sợi quang WDM gồm phần phát, kênh truyền dẫn và phần thu

2 Lắp đặt các thiết bị đo và kiểm tra các thông số của hệ thống gồm các máy đo công suất và đo phổ tại đầu ra của ra của máy phát, đầu vào của sợi quang, đầu vào của máy thu, thiết bị đo BER, Q, độ mở của mắt tại máy thu

3 Đặt các thông số làm việc của hệ thống:

- Tốc độ bít dữ liệu : khảo sát đường truyền sử dụng mã NRZ với các tốc độ bit thay đổi

- Công suất phát : thay đổi từ -4dBm đến 4dBm

- Bước sóng làm việc của laser phát : Hệ thống ghép 16 kênh ứng với 16 bước sóng khác nhau với ∆f = 0.2 THz

- Chiều dài sợi quang : Thiết kế với 6 loop , độ dài mỗi loop là 60km Suy ra tuyến thiết kế là 360km Mỗi loop sử dụng sợi SMF có độ dài 50km với độ suy hao 0.2 dB/km và độ tán sắc 16.75 ps/nm/km và sợi DCF dài 10km với độ suy hao 0.5dB/km và độ tán sắc -83.75 ps/nm/km

Từ chiều dài và độ tán sắc của hai loại sợi trên ta nhận thấy,đường truyền đã đảm bảo được điều kiện bù tác sắc : D1*L1 = D2*L2

4 Chạy phần mềm Optiwave

5 Ghi lại các kết quả được thể hiện trên các thiết bị đo đạc

6 Thay đổi lần lượt các thông số của hệ thống gồm:

- Công suất phát

- Tốc độ bít dữ liệu

7 Thực hiện lại bước 4 và bước 5

8 Nhận xét, so sánh, đánh giá các kết quả tương ứng của các lần thí nghiệm

III.Kết quả mô phỏng:

Ở đây, ta khảo sát 2 kênh ở đầu ra là kênh 1 và kênh 8

1.Bảng thống kê : (đính kèm file excel)

2.Kết quả mô phỏng ứng với một tốc độ bit cố định : (thay đổi công suất vào)

- Khảo sát với tốc độ bit Rb = 1Gb , công suất vào thay đổi từ -4dBm đến 4 dBm :

Từ kết quả mô phỏng ta lập được bảng thông số như sau:

Ptx Pr BER1 BER8 Q1 Q8

-4 -15.03 7.03E-09 6.01E-09 5.56 5.64

-3 -14.945 8.08E-11 5.55E-11 6.3 6.4

-2 -14.841 2.53E-13 1.53E-13 7.13 7.24

-1 -14.713 3.03E-16 2.50E-16 8 8.065

0 -14.557 1.89E-20 6.94E-20 9.12 9.01

1 -14.369 2.13E-25 1.27E-23 10.28 9.91

2 -14.143 2.10E-30 1.80E-29 11.34 11.17

3 -13.874 1.78E-38 5.77E-34 12.86 12.05

4 -13.557 6.27E-47 9.60E-40 14.3 13.1

*P t = -4 dBm

*P t = -3dBm

*P t = -2dBm

*P t = -1dBm

*P t = 0 dBm

*P t = 1dBm

*P t = 2dBm

*P t = 3dBm

*P t = 4 dBm

- Đồ thị :

+ Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa công suất vào và công suất ra:

-15.5

-15

-14.5

-14

-13.5

-13

-12.5

Pr

Pr

+ Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa BER và công suất vào:

-50

-48

-46

-44

-42

-40

-38

-36

-34

-32

-30

-28

-26

-24

-22

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

LOG(BER1) LOG(BER8)

+ Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số phẩm chất và công suất vào :

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Q1 Q8

+ Đồ thị biễu diễn quan hệ giữa BER1 và Q1 :

-50

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

LOG10(BER1)

LOG10(BER1)

+ Đồ thị biễu diễn quan hệ giữa BER8 và Q8 :

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

LOG10(BER8)

LOG10(BER8)

+ Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa BER và công suất ngõ ra :

-15.2 -15 -14.8 -14.6 -14.4 -14.2 -14 -13.8 -13.6 -13.4

-50

-48

-46

-44

-42

-40

-38

-36

-34

-32

-30

-28

-26

-24

-22

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

LOG(BER1) LOG(BER8)

3.Khi thay đổi tốc độ bit :

Thay đổi tốc độ bit Rb = 2Gb , 3Gb, 4Gb , 5Gb , 6Gb , 7Gb , 8Gb , 9Gb , 10Gb ta thu được các bảng số liệu tương ứng ( đính kèm )

Từ đó vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa BER với Pt ứng với các tốc độ bit khác nhau :

-50

-48

-46

-44

-42

-40

-38

-36

-34

-32

-30

-28

-26

-24

-22

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

1Gb 2Gb 5Gb 10Gb

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa BER và Pt ứng với các tốc độ bit khác nhau

IV.Nhận xét:

Qua các đồ thị biểu diễn quan hệ giữa các đại lượng ta nhận thấy:

1.Ứng với một tốc độ bit cố định , khi tăng công suất phát thì công suất thu tăng , hệ số phẩm chất tăng ( tức tỉ lệ lỗi bit giảm )

2.Khi tốc độ bit tăng thì tỉ lệ lỗi bit tăng , hệ số phẩm chất giảm ( với tốc độ bit là 10 Gb/s thì tỉ lệ lỗi bit là cao nhất )

3.Kênh 1 có tỉ lệ lỗi bit thấp hơn so với kênh 8 , và hệ số phẩm chất Q tốt hơn so với kênh 8 do f8 > f1

4.Hệ số phẩm chất Q tăng tương ứng với tỉ lệ lỗi bit giảm

5 Độ nhạy của máy thu ứng với tỉ lệ lỗi bit cho phép BER = 10-11 là -14.9 dBm ( với tốc

độ bit là 1Gb)

V.Kết luận:

- Muốn tăng hệ số phẩm chất của hệ thống ( tức giảm tỉ lệ lỗi bit ) ta có thể tăng công suất phát Tuy nhiên nếu tăng công suất phát lên quá cao sẽ gây ra các hiệu ứng phi tuyến và dải động của máy thu sẽ không đáp ứng được Vì vậy tuỳ thuộc vào giá trị BER cho phép

mà ta sẽ chọn các thông số thích hợp

-Ứng với cùng một công suất phát , hệ thống có tốc độ bit càng cao thì có hệ số phẩm chất càng nhỏ ( tức tỉ lệ lỗi bit tăng ) Điều này là do các hệ thống có tốc dộ bit cao chịu nhiều ảnh hưởng của tán sắc và khi tốc độ bit càng cao thì băng thông yêu cầu phải càng rộng làm cho các loại nhiễu tăng lên

- Để giảm hiện tượng tán sắc gây ra suy hao và nhiễu ,ta có thể sử dụng các sợi bù tán sắc

- Trong hệ thống thông tin quang sự suy hao tín hiệu trên đường truyền cũng như nhiễu xuất hiện làm tín hiệu thu được ở đầu thu không mong muốn đặc biệt là đối với đường truyền có cự ly và dung lượng lớn

- Đối với hiện tượng suy hao trên đường truyền ta có thể sử dụng các bộ khuếch đại như EDFA…tuy nhiên còn tùy thuộc vào độ dài đường truyền mà lựa chọn bộ khuếch đại có

độ lợi hợp lý để đầu thu vẫn hoạt động tốt Ngoài ra khi sử dụng các bộ EDFA còn phát sinh ra nhiễu phát xạ tự phát gây ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu