Optisystem có một thư viện các phần tử phong phú với hàng trăm phần tử được mô hình hóa để có đáp ứng giống như các thiết bị trong thực tế. Cụ thế bao gồm:
- 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 xử lý tín hiệu (quang, điện) - Thư viện các phần tử mạng quang
- Thư viện các thiết bị đo quang, đo điện - Thư viện nguồn quang
Ngoài các phần tử đã 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 từ các thiết bị thực của các nhà cung cấp khác nhau.
- Các phần tử do người sử dụng tự định nghĩa (User-defined Components) b) 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 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)...
Sử dụng phần mềm OptiSystem mô phỏng hệ thống thông tin quang FSO.
2.2.1. Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang
- Tốc độ bit : 1.25Gbit/s
- Khoảng cách truyền dẫn: 1 km - Chiều dài chuỗi : 128 bits - Số mẫu trong 1 bit: 64
Hình 15 Mô hình tuyến FSO 1km
2.2.2. Mô tả hệ thống
a) Bộ phát: Có 4 hệ thống con bao gồm
- 1 nguồn phát CW laser có công suất phát 1,2 mW dựa trên công nghệ bán dẫn InGaAs có bước sóng hoạt động 1550nm được phát triển riêng cho sợi quang hệ thống thông tin quang vì đặc tính suy giảm thấp của sợi quang trong dải bước sóng này
- Bộ điều biến Mach-Zehnder. Đây là một bộ điều biến quang có chức năng thay đổi cường độ nguồn sáng từ laser theo đầu ra của bộ tạo xung NRZ. - Trình tạo chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên (PRBS). Hệ thống con này là để
thể hiện thông tin hoặc dữ liệu muốn truyền đi. Đầu ra từ một bộ tạo PRBS là một luồng bit nhị phân, một chuỗi của `1` s (ON) hoặc của `0` s (TẮT), của một mẫu đã biết và có thể tái tạo.
- Máy phát xung điện không trở về không (NRZ). Hệ thống con này mã hóa dữ liệu từ trình tạo PRBS bằng cách sử dụng kỹ thuật mã hóa NRZ. Mã
dòng NRZ là mã nhị phân, trong đó 1 được biểu thị bằng một điều kiện quan trọng và 0 được biểu thị bằng một số điều kiện quan trọng khác. b) Kênh truyền FSO
- Khoảng cách tuyến : 1km - Độ suy hao: 0.5 dB/Km
- Bán kính miệng máy phát: 5cm - Bán kính miệng máy thu : 8 cm - Độ trải rộng chùm tia : 2 mrad c) Bộ thu
- Bộ tách sóng( photodetector) : PIN - Hệ số khếch đại : 3 dB
- Hệ số đáp ứng quang điện : 1 A/W - Dòng tối : 10nm
- Bộ lọc thông thấp : Tần số cutoff = 0.75*Bit rate
Hình 17 Biểu đồ Eye Diagram ( biểu đồ mắt )
2.2.4. Thay đổi thông số và phân tích kết quả
Bảng 1 Kết quả mô phỏng
Khoảng cách (Km) BER Max. Q factor
500 2.9e-128 24.06 600 5.6e-66 17.12 700 2.02e-37 12.73 800 5.63e-23 9.8 900 4.45e-15 7.75 1000 1.75e-10 6.27 1100 1.16e-07 5.17 1200 7.56e-06 4.33 1300 1.22e-04 3.67 1400 8.3e-04 3.14
Hình 18 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa khoảng cách và BER
Hình 19 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa khoảng cách và Max.Q factor
Bằng thực nghiệm quan sát trên đồ thị đã được phần mềm mô phỏng lại, ta thấy được:
- Sự suy hao trên mỗi km phụ thuộc vào số mũ trong biểu thức cho sự suy giảm môi trường.
- Chỉ số Max.Q tăng khi khả năng hiển thị tăng, tức là tăng khoảng cách truyền. Bên cạnh đó, chỉ số lỗi trong tín hiệu BER nhận được giảm khi khả năng hiển thị tăng.
- Tất cả giá trị BER tốt nhất ở các tốc độ khác nhau đều ứng với trường hợp công suất lớn nhất và bước sóng 1550nm. Điều này phù hợp với lí thuyết về suy hao trong vùng hồng ngoại do mưa ở tầm nhìn trên 1Km.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] idoc.vn_tinh-toan-toi-uu-tuyen-thong-tin-quang-khong-day-ung-dung- trong-dieu-kien-khi-hau-viet-nam.
[2] “ System Design and Simulation using(OptiSystem 7.0) for Performance Characterization of the Free Space Optical Communication System ” [Trực tuyến]. Available: http://www.ijirset.com/upload/2015/june/132_sytem.pdf [3] “ Free Space Optics (FSO), Optiwave, [Trực tuyến]. Available:
https://optiwave.com/resources/applications-resources/optical-system-free-space- optics-fso/
[4] OptiSystem, OptiSystem Tutorial.
[5] Dr. Arun K. Majumdar, Free-Space Laser Communications: Fundamentals, System Design, Analysis and Applications, Brno University of Technology, Brno, Czech Republic.