thuc hanh chuyen sau su dung Optisystem

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM OPTISYSTEM Cùng với bùng nổ nhu cầu thông tin, hệ thống thông tin quang ngày trở nên phức tạp Để phân tich, thiết kế hệ thống bắt buộc phải sử dụng công cụ mô OptiSystem phần mềm mô hệ thống thông tin quang Phần mềm có khả thiết kế, đo kiểm tra thực tối ưu hóa nhiều loại tuyến thơng tin quang, dựa khả mơ hình hóa hệ thống thông tin quang thực tế Bên cạnh đó, phần mềm dễ dàng mở rộng người sử dụng đưa thêm phần tử tự định nghĩa vào Phần mềm có giao diện thân thiện, khả hiển thị trực quan CÁC ỨNG DỤNG CỦA OPTISYSTEM Optisystem cho phép thiết kế tự động hầu hết loại tuyến thông tin quang lớp vật lý, từ hệ thống đường trục mạng LAN, MAN quang Các ứng dụng cụ thể bao gồm: - Thiết kế hệ thống thông tin quang từ mức phần tử đến mức hệ thống lớp vật lý - Thiết kế mạng TDM/WDM CATV - Thiết kế mạng FTTx dựa mạng quang thụ động (PON) - Thiết kế hệ thống ROF (radio over fiber) - Thiết kế thu, phát, khuếch đại quang - Thiết kế sơ đồ tán sắc - Đánh giá BER penalty hệ thông với mơ hình thu khác - Tính tốn BER quĩ công suất tuyến hệ thống có sửng dụng khuếch đại quang - … CÁC ĐẶC ĐIỂM CHÍNH CỦA OPTISYSTEM 2.1 Thư viện phần tử (Component Library) Optisystem có thư viện phần tử phong phú với hàng trăm phần tử mô hình hóa để có đáp ứng giống thiết bị thực tế Cụ bao gồm: - Thư viện nguồn quang - Thư viện thu quang - Thư viện sợi quang - Thư viện khuếch đại (quang, điện) - Thư viện MUX, DEMUX - Thư viên lọc (quang, điện) - Thư viện phần tử FSO - Thư viện phần tử truy nhập - Thư viện phần tử thụ động (quang, điện) - Thư viện phần tử xử lý tín hiệu (quang, điện) - Thư viện phần tử mạng quang - Thư viện thiết bị đo quang, đo điện Ngoài phần tử định nghĩa sẵn, Optisystem cịn có: - Các phần tử Measured components Với phần tử này, Optisystem cho phép nhập tham số đo từ thiết bị thực nhà cung cấp khác - Các phần tử người sử dụng tự định nghĩa (User-defined Components) 2.2 Khả kết hợp với công cụ phần mềm khác Optiwave Optisystem cho phép người dùng sử dụng kết hợp với công cụ phần mềm khác Optiwave OptiAmplifier, OptiBPM, OptiGrating, WDM_Phasar OptiFiber để thiết kế mức phần tử 2.3 Các cơng cụ hiển thị Optisystem có đầy đủ thiết bị đo quang, đo điện Cho phép hiển thị tham số, dạng, chất lượng tín hiệu điểm hệ thống - 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 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) 2.4 Mô phân cấp với hệ thống (subsystem) Để việc mô thực cách linh hoạt hiệu quả, Optisystem cung cấp mơ hình mơ mức khác nhau, bao gồm mức hệ thống, mức hệ thống mức phần tử 2.5 Ngôn ngữ Scipt mạnh Người sử dụng nhập biểu diễn số học tham số tạo tham số toàn cục Các tham số toàn cục dùng chung cho tât phần tử hệ thống hệ thống nhờ sử dụng chung ngôn ngữ VB Script 2.6 Thiết kế nhiều lớp (multiple layout) Trong file dự án, Optisystem cho phép tạo nhiều thiết kế, nhờ người sử dụng tạo sửa đổi thiết kế cách nhanh chóng hiệu Mỗi file dự án thiết kế Optisystem chứa nhiều phiên thiết kế Mỗi phiên tính tốn thay đổi cách độc lập kết tính tốn phiên khác kết hợp lại, cho phép so sánh phiên thiết kế cách dễ dàng 2.7 Trang báo cáo (report page) Trang báo cáo Optisystem cho phép hiển thị tất phần tham số kết tính tốn thiết kế tùy theo u cầu người sử dụng Các báo cáo tạo tổ chức dạng text, dạng bảng tinh, đồ thị 2D 3D Cũng kết xuất báo cáo dạng file HTML dạng file template định dạng trước 2.7 Quét tham số tối ưu hóa (parameter sweeps and optimizations) Q trình mơ thực lặp lại cách tự động với giá trị khác tham số để đưa phương án khác thiết kế Người sử dụng sử dụng phần tối uu hóa Optisystem để thay đổi giá trị tham số để đạt kết tốt nhất, xấu nhât giá mục tiêu thiết kế GIAO DIỆN NGƯỜI SỬ DỤNG (GUI) Các phần GUI bao gồm (xem hình 1) : - Project layout: nơi mà người sử dụng thể thiết kế - Dockers, bao gồm: - o Thư viện phần tử (Component Library): người sử dụng truy nhập vào lấy phần tử để tạo thiết kế hệ thông o Project Browser: sử dụng project browser cho phép truy nhập đến tham số kết thiết kế cách thuận tiện o Description: nơi sử dụng đưa thơng tin để mơt tả tóm tắt thiết kế Menu bar (xem hình 2): chứa menu có Optisystem Hình Giao diện người sử dụng Optisystem Hình Menu bar Optisystem - Toolbars Standard Chứa tất nút thực hoạt động thông thường window như: tạo file, mở file, lưu, in ấn, copy, chức tính tốn hệ thống Layout Thực chức xóa, chép layout dự án Thiết lập số lần quét tham số tối ưu hóa thiết kế Docker Thực chức cho phép loại bỏ docker main layout Layout Tools Thực chức di chuyển, kết nối, thay đổi phần tử, vẽ cổng vào phần tử Draw Objects Vẽ hình chữ nhật, hình trịn, đường thẳng, đưa thêm text bitmap vào layout Layout Operations Thực phóng to, thu nhỏ thiết kế cửa số thiết kế Cho phép loại bỏ chức tự động kết nối, điều khiển hiển thị layout Script Chạy, tạo ra, lưu giữ tải file script TÓM TẮT HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MỘT SỐ CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA OPTISYSTEM 4.1 Mở dự án có sẵn: - Vào File menu, lựa chọn Open - Lựa chọn đường dẫn File name để lấy file mong muốn 4.2 Tạo dự án - Vào File menu, lựa chọn New, cửa sổ Project layout xuất (hình 3) Hình Cửa số Project layout - Vào Component Library, dùng chuột kéo phần tử cần sử dụng thả vào Main Layout (xem hình 4) Hình Đặt phần tử vào Main layout - Việc kết nối phần tử thiết kế thực cách tự động tay nhờ việc sử dụng nút chức Layout Operations (xem hình 5, 6) Hình Kích hoạt kết nối tự động Hình Hủy bỏ chế độ kết nối tự động 4.3 Thiết lập tham số toàn cục (global parameters) dự án Khi tạo thiết kế Optisystem, phải thiết lập tham số toàn cục Các tham số liên quan đến tốc độ, độ xác yêu cầu nhớ cho việc thực mô thiết kế Các tham số gọi tham số tồn cục ảnh hưởng đến tất thành phần thiết kế có sử dụng tham số Trong Optisystem, tham số bao gồm: - Tốc độ bit (bit rate) - Chiều dài chuỗi bit (Bit sequence length) - Số mẫu bit (Number of samples per bit) Các tham số sử dụng để tính tốn Time window (của sổ thời gian), Sample rate (tốc độ lấy mẫu) Number of samples (số lượng mẫu) sau: - Time window = Sequence length * 1/Bit rate - Number of samples = Sequence length * Samples per bit - Sample rate = Number of samples / Time window Optisystem dùng chung tham số Time window cho tất thành phần thiết kế, tức tất thành phần có Time window giống có Sample rates Number of samples khác Để thiết lập tham số toàn cục dự án, thực bước sau - Kích đúp chuột vào cửa sổ Project layout - Hoặc Lựa chọn Layout > Parameters từ công cụ Menu Hộp thoại Layout parameters xuất (xem hình 7) Hình Hộp thoại Layout parameters 4.4 Hiển thị thay đổi tham số phần tử dự án - Kích đúp chuột vào phần tử cần thay đổi tham số Hộp thoại tham số phần tử xuất - Di chuyển trỏ đến giá trị tham số cần thay đổi - Nhập giá trị tham số mong muốn Lưu ý: Có chế độ tham số Norman, Script Sweep: - Chế độ Script sử dụng tham số tham số tồn cục, có ảnh hưởng đến tất phần tử khác hệ thống - Chế độ Sweep sử dụng thực quét tham số Hình Hộp thoại tham số Laser Measured 4.5 Chạy mô - Từ File menu, lựa chọn Calculate Hộp thoại Optisystem Calculations xuất (hình 9) 10 Hình File menu - Trong hộp thoại Optisystem Calculations (hình 10), kích chuột vào nút Run Hình 10 Hộp thoại Optisystem Calculations 11 4.6 Hiển thị kết mơ - Kích đúp chuột vào phần tử hiển thị thiết kế để hiển thị đồ thị kết mà trình mơ tạo Hình 11 Kết hiển thị thiết bị phân tích phổ (ví dụ) 12 4.7 Thực quét tham số (Parameter Sweep) Trong thiết kế có số tham số định đưa vào chế độ quét (sweep mode) Người thiết kế định nghĩa số lần quét thực tham số Giá trị tham số thay đổi qua lần quét Quá trình cho kết thiết kế khác tùy theo thay đổi giá trị tham số Để thực quét tham số, tiến hành bước sau: a Thiết lập số lần quét: - Bước 1: Kích chuột vào nút Set Total Sweep Iterarions Layout tool bar Hộp thoại Total Parameter Sweep Iteration xuất giá trị (ví dụ hình 12) - Bước 2: Nhập vào số lần quét - Bước 3: Kích chuột vào nút OK Hình 12 Hộp thoại Total Parameter Iteration 13 Hoặc: - Bước 1: Lựa chọn Layout > Set Total Sweeps Iterations Menu toolbar (xem hình 13) Hộp thoại Total Parameter Sweep Iteration xuất giá trị (ví dụ hình 12) - Bước 2: Nhập vào số lần quét - Bước 3: Kích chuột vào nút OK Hình 13 Truy nhập qua Layout - Set Total Sweep Iterations b Thay đổi số lần qt Sau tính tốn, dể thay đổi số lần quét hiển thị thiết kế (layout), thực bước sau: - Bước 1: Lựa chọn Layout > Set Current Sweep Interation Menu toolbar Hộp thoại Set Current Sweep Iterarion xuất hiên hình 14 - Bước 2: Nhập vào số lần quét muốn hiển thị thiết kế - Bước 3: Kích chuột vào nút OK 14 Hình 14 Hộp thoại Current Sweep Iteration Sử dụng nút Previous Sweep Iterarion Next Sweep Iteration Layout toolbar để chuyển lần quét Hoặc: Lựa chọn lần quét Set Current Iteration drop-down box hình 15 Hình 15 Set Current Iteration drop-down box c Thay đổi giá trị tham số quét: Sau lựa chọn số lần quét tham số, phải thực nhập giá trị cần quét tham số Trước nhập, tham số cần quét phải chuyển sang chế độ Sweep Mode  Lựa chọn Sweep mode Để chuyển sang Sweep mode cho tham số cần quét, thực bước sau: o Bước 1: Lựa chọn Layout > Parameter Sweep Menu toolbar Hộp thoại tham số phần tử xuất hình 17 o Ở cột Mode, lựa chọn chế độ Sweep mode (xem hình 16) Hình 16 Sweep mode 15 Hình 17 Tham số phần tử - Tham số chế độ Sweep mode o Kích chuột vào nút Parameter Sweep cột Value tham số cần quét (đã Sweep Mode) (như minh họa hình tham số Power) Hộp thoại Parameter Sweeps xuất hình 18 Hình 18 Các giá trị tham số cần quét phần tử thiết kế 16  Nhập giá trị tham số quét: Để nhập giá trị cần quét tham số, thực bước sau: o Bước 1: Lựa chọn Layout > Parameter Menu toolbar o Bước 2: Kích chuột vào nút Parameter Sweep cột Value tham số o Bước 3: Nhập liệu tay sử dụng công cụ Spread Tool để nhập liệu (Tham khảo thêm tài liệu việc sử dụng Spread Tool) d Chạy mô (thực tương tự phần 4.6) e Hiển thị kết mô quét tham số: Để hiển thị kết mô quét tham số (đối với thiết kế hệ thống, thường hiển thị thay đổi BER theo giá trị tham số quét), thực bước sau: o Bước 1: Lựa chọn Report tab cửa sổ Project Layout o Bước 2: Kích chuột vào nút Opti2Dgraph Report toolbar o Bước 3: Trong Project Browser, lựa chọn tham số để Sweep Mode, kéo tham số thả vào trục X đồ thị 2D o Bước 4: Trong Project Browser, lựa chọn tham số Min Log of BER thiết bị phân tích lỗi bit, kéo tham số thả vào trục Y đồ thị 2D Kết thay đổi BER theo tham số quét hiển thị đồ thị 2D 17 Hình 19 Các bước để hiển thị kết mô quét tham số 18 4.8 Đưa kết mô vào báo cáo Để đưa kết mô vào báo cáo sử dụng kỹ thuật chụp hình Các bước thực sau: - Bấm tổ hợp phím Alt + Print Screen SyRq để lưu tạm thời cửa sổ hình muốn chụp vào Clipboard - Bấm vào Start > Programs > Accessories > Paint để khởi động chương trình Paint - Vào menu Edit Paint bấm chọn Paste (hoặc tổ hợp Ctrl + V) để dán cửa sổ hình chụp từ Clipboard vào cửa sổ làm việc Paint - Sử dụng công cụ Select Paint để lấy phần thông tin muốn chụp lại theo ý muốn - Bấm vào menu File > Save As để đặt tên cho hình vào chọn nơi lưu hình chụp vào máy tính Có thể lưu dạng *.bmp, *.jpg, *.jpeg *.dib Hoặc “dán” vào file báo cáo (sử dụng phím Ctrl + V) BÀI THỰC HÀNH BÀI SỐ Tên bài: Sử dụng phần mềm OptiSystem mô hệ thống đơn kênh quang Số tiết: Thuộc môn học: Thực hành chuyên sâu Hệ đào tạo: Đại học, Cao đẳng MỤC ĐÍCH - Giúp sinh viên làm quen với việc sử dụng công cụ mô OptiSystem - Ứng dụng việc thiết kế hệ thống thông tin quang đơn kênh đơn giản NỘI DUNG THỰC HANH Bước 1: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang đơn kênh với thông số sau: - Tốc độ bit: 2.5Gbit/s - Khoảng cách truyền dẫn: 100 km 19 Bước 2: Sử dụng phần mềm Optisystem xây dựng mơ hình mơ hệ thống thông tin quang đơn kênh theo phương án thiết kế Lưu ý: tham số toàn cục (global parameters để mô phỏng) thiết lập sau - Tốc độ bit: 2.5 Gbit/s - Chiều dài chuỗi: 128 bits - Số mẫu bit: 64 Bước 3: Đưa thiết bị đo vào mơ hình mơ Các thiết bị đo tuyến đặt vị trí phù hợp để xác định chất lượng dạng tín hiệu điểm cần thiết tuyến - Thiết bị đo công suất quang - Thiết bị phân tích phổ quang - Thiết bị đo BER Bước 4: Chạy mô Bước 5: Hiển thị kết mô thiết bị đo đặt tuyến Bước 6: Lựa chọn tham số phần tử thiết kế để thực quét tham số BÁO CÁO KẾT QUẢ THỤC HÀNH - Mơ hình mơ - Các tham số mơ chi tiết - Kết mô - Lựa chọn tham số phần tử tuyến, thực quét tham số để khảo sát thay đổi BER theo tham số quét - Nhận xét, phân tích kết mơ 20 BÀI SỐ Tên bài: Sử dụng phần mềm OptiSystem thiết kế hệ thống thông tin quang WDM Số tiết: Thuộc môn học: Thực hành chuyên sâu Hệ đào tạo: Đại học, Cao đẳng MỤC ĐÍCH Giúp sinh viên sử dụng công cụ mô Optisystem việc thiết kế tuyến thông tin quang WDM NỘI DUNG THỰC HANH Bước 1: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thơng tin quang WDM có sử dụng khuếch đại quang EDFA với yêu cầu thiết kế sau: - Tốc độ bit: 10 Gbit/s - Cự ly truyền dẫn: 400 km - Số lượng kênh bước sóng: kênh 21 Bước 2: Sử dụng phần mềm Optisystem xây dựng mơ hình mơ hệ thống thơng tin quang WDM theo phương án thiết kế Lưu ý: tham số tồn cục (global parameters để mơ phỏng) thiết lập sau - Tốc độ bit: 10 Gbit/s - Chiều dài chuỗi: 128 bits - Số mẫu bit: 64 Bước 3: Đưa thiết bị đo vào mơ hình mơ Các thiết bị đo tuyến đặt vị trí phù hợp để xác định chất lượng dạng tín hiệu điểm cần thiết tuyến - Thiết bị đo cơng suất quang - Thiết bị phân tích phổ quang - Thiết bị đo BER Bước 4: Chạy mô Bước 5: Hiển thị kết mô thiết bị đo đặt tuyến Bước 6: Thay đổi tham số phần tử tuyến để đạt BER = 10 -12 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỤC HÀNH - Mơ hình mơ - Các tham số mô chi tiết - Kết mô - o Kết mô theo phương án thiết kế ban đầu hệ thống ban đầu o Sự thay đổi tham số thiết kế để đạt BER = 10-12 Nhận xét, phân tích kết mô 22 BÀI SỐ Tên bài: Khảo sát ảnh hưởng sợi quang đến chất lượng truyền dẫn hệ thống WDM Số tiết: Thuộc môn học: Thực hành chuyên sâu Hệ đào tạo: Đại học, Cao đẳng MỤC ĐÍCH Giúp sinh viên sử dụng công cụ mô Optisystem việc khảo sát ảnh hưởng của sợi quang đến chất lượng hệ thống WDM Cụ thể: - Ảnh hưởng suy hao - Ảnh hưởng tán sắc 23 - Ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến NỘI DUNG THỰC HANH Bước 1: Sử dụng phần mềm Optisystem xây dựng mơ hình mơ hệ thống thơng tin quang WDM với thông số sau: - - Tham số hệ thống o Tốc độ bit: 2.5 Gbit/s / 10 Gbit/s o Số lượng kênh: o Khoảng cách kênh: 100GHz/50 GHz o Khoảng cách truyền dẫn: 100 km Các tham số tồn cục (global parameters để mơ phỏng): o Tốc độ bit: 2.5 Gbit/s / 10 Gbit/s o Chiều dài chuỗi: 128 bits o Số mẫu bit: 64 Bước 3: Đưa thiết bị đo vào mơ hình mơ Các thiết bị đo tuyến đặt vị trí phù hợp để xác định chất lượng dạng tín hiệu điểm cần thiết tuyến - Thiết bị đo cơng suất quang - Thiết bị phân tích phổ quang - Thiết bị đo BER Bước 3: Chạy mô Bước 4: Hiển thị kết mô thiết bị đo đặt tuyến Bước 5: Thay đổi tham số: - Tốc độ truyền dẫn - Công suất nguồn phát - Tham số sợi quang Xây dựng kịch để khảo sát ảnh hưởng suy hao, tán sắc hiệu ứng phi tuyến (lựa chọn hiệu ứng phi tuyến để khảo sát) sợi quang đến chất lượng khả truyền dẫn hệ thống WDM BÁO CÁO KẾT QUẢ THỤC HÀNH - Mơ hình mơ - Các tham số mô chi tiết 24 - - Kết mô o Kết mô hệ thống ban đầu o Kết mô với kịch đưa nhằm khảo sát ảnh hưởng suy hao, tán sắc hiệu ứng phi tuyến sợi quang đến chất lượng khả truyền dẫn hệ thống Nhận xét, phân tích kết mô 25 ... NỘI DUNG THỰC HANH Bước 1: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang đơn kênh với thông số sau: - Tốc độ bit: 2.5Gbit/s - Khoảng cách truyền dẫn: 100 km 19 Bước 2: Sử dụng phần mềm Optisystem. .. công cụ mô Optisystem việc khảo sát ảnh hưởng của sợi quang đến chất lượng hệ thống WDM Cụ thể: - Ảnh hưởng suy hao - Ảnh hưởng tán sắc 23 - Ảnh hưởng hiệu ứng phi tuyến NỘI DUNG THỰC HANH Bước... (multiple layout) Trong file dự án, Optisystem cho phép tạo nhiều thiết kế, nhờ người sử dụng tạo sửa đổi thiết kế cách nhanh chóng hiệu Mỗi file dự án thiết kế Optisystem chứa nhiều phiên thiết