Khi tạo một thiết kế mới trên OptiSystem, phải thiết lập các tham số toàn cục. Các tham số này sẽ liên quan đến tốc độ, độ chính xác và yêu cầu về bộ nhớ cho việc thực hiện mô phỏng thiết kế. Các tham số này được gọi là tham số toàn cục vì nó ảnh hưởng đến tất cả các thành phần trong thiết kế có sử dụng các tham số này. Trong OptiSystem, các tham số này bao gồm:
Tốc độ bit (bit rate).
Chiều dài chuỗi bit (Bit sequence length).
Số mẫu trên một bit (Number of samples per bit).
Các tham số này được sử dụng để tính toán Time window (cửa sổ thời gian),
Sample rate (tốc độ lấy mẫu) và Number of samples (số lượng mẫu) như sau:
Time window = Sequence length * 1/Bit rate = L . Tb
Number of samples = Sequence length * Samples per bit
Sample rate = Number of samples / Time window
OptiSystem dùng chung tham số Time window cho tất cả các thành phần trong thiết kế, tức là tất cả các thành phần đều có Time window giống nhau nhưng có thể có
Sample rates hoặc Number of samples là khác nhau.
Để thiết lập tham số toàn cục của Project, thực hiện các bước sau:
Nhấp đúp chuột vào cửa sổ Project layout
Hoặc Lựa chọn Layout > Parameters từ thanh công cụ Menu 3.2.4 Hiển thị và thay đổi tham số của các phần tử trong dự án
Nhấp đúp chuột vào phần tử cần thay đổi tham số.
Di chuyển con trỏ đến các giá trị tham số cần thay đổi.
Nhập giá trị tham số mong muốn.
Lưu ý: Có 3 chế độ của tham số là Normal, Script và Sweep.
Chế độ Normal là tham số sử dụng chung cho các hệ thống.
Chế độ Script được sử dụng khi tham số này là tham số toàn cục, có ảnh hưởng đến tất cả các phần tử khác của hệ thống.
3.2.5 Chạy mô phỏng
Từ File menu, lựa chọn Calculate.
Hộp thoại OptiSystem Calculations xuất hiện.
Trong hộp thoại OptiSystem Calculations, nhấp chuột vào nút Run.
hình 3. 9 Hộp thoại OptiSystem Calculations
Hiển thị kết quả mô phỏng
Nhấp đúp chuột vào các phần tử hiển thị trong thiết kế để hiển thị đồ thị và các kết quả mà quá trình mô phỏng tạo ra.
3.2.6 Thực hiện quét tham số (Parameter Sweep)
Trong mỗi bản thiết kế sẽ có một số các tham số nhất định có thể đưa vào chế độ quét (sweep mode). Người thiết kế có thể định nghĩa số lần quét được thực hiện trên mỗi tham số. Giá trị của tham số sẽ thay đổi qua mỗi lần quét. Quá trình này sẽ cho các kết quả thiết kế khác nhau tùy theo sự thay đổi giá trị của tham số.
Để thực hiện quét tham số, tiến hành các bước như sau:
Thiết lập số lần quét
Bước 1: Nhấp chuột vào nút Set Total Sweep Iterarions trên Layout
toolbar.
Bước 2: Nhập vào số lần quét.
Bước 3: Nhấp chuột vào nút OK. Hoặc:
Bước 1: Lựa chọn Layout > Set Total Sweeps Iterations trên Menu toolbar.
Bước 2: Nhập vào số lần quét.
Bước 3: Nhấp chuột vào nút OK.
Nhập giá trị tham số quét:
Để nhập các giá trị cần quét của tham số, thực hiện các bước sau:
Bước 1: Lựa chọn Layout > Parameter trên Menu toolbar.
Bước 2: Nhấp chuột vào nút Parameter Sweep trên cột Value của tham số.
Bước 3: Nhập dữ liệu bằng tay hoặc sử dụng công cụ Spread Tool để nhập dữ liệu.
3.2.7 Đưa kết quả mô phỏng vào báo cáo
Để đưa kết quả mô phỏng vào báo cáo có thể sử dụng kỹ thuật chụp màn hình. Các bước thực hiện như sau:
Bấm tổ hợp phím Alt + Print Screen SyRq để lưu tạm thời cửa sổ màn hình muốn chụp vào Clipboard.
Bấm vào Start > Programs > Accessories > Paint để khởi động chương trình Paint.
Vào menu Edit trong Paint rồi bấm chọn Paste (hoặc tổ hợp Ctrl + V) để dán cửa sổ màn hình đã chụp từ Clipboard vào cửa sổ làm việc của Paint
Bấm vào Menu File > Save As để đặt tên cho tấm hình vào chọn nơi lưu tấm hình đã chụp vào máy tính. Có thể lưu dưới dạng *.bmp, *.jpg, *.jpeg hoặc *.dib. Hoặc “dán” ngay vào t rong file báo cáo (sử dụng phím Ctrl + V).
3.3 ỨNG DỤNG VÀ LỢI ÍCH CỦA OPTISYSTEM3.3.1 Ứng dụng 3.3.1 Ứng dụng
Là kết quả mô phỏng tạo ra sản phẩm để đáp ứng nhu cầu của các nhà nghiên cứu, kỹ sư viễn thông chuyên ngành thông tin quang, sinh viên và các người dùng khác. OptiSystem đáp ứng nhu cầu đa dạng của thị trường và với tốc độ phát triển mạnh mẽ nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu dễ sử dụng để thiết kế hệ thống thông tin quang.
OptiSystem cho phép người dùng lập kế hoạch, kiểm tra, mô phỏng: Thiết kế mạng WDM/TDM hoặc CATV.
Thiết kế mạng SONET/SDH
Thiết kế bộ phát, kênh, bộ khuếch đại, và bộ thu thiết kế bản đồ phân tán.
Đánh giá BER và quỹ công suất thu quang của hệ thống với các mô hình bộ thu khác nhau.
Tính toán BER và quỹ công suất tuyến của các hệ thống có sử dụng khuếch đại quang.
Thay đổi hệ thống tham số BER và tính toán khả năng liên kết khi hệ thống thông tin quang nhiều đoạn và phức tạp hơn, các nhà khoa học và kỹ sư phải áp dụng các phần mềm kỹ thuật mô phỏng tiên tiến, quan trọng hỗ trợ cho việc thiết kế.
3.3.2 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.
số của máy tính để có thể chạy được phần mềm mô phỏng và biết được cách thiết lập, điều chỉnh để chạy mô phỏng.
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG SỢI EDFA TRONG PHẦN MỀM OPTISYSTEM
Thực hiện mô phỏng bộ khuếch đại quang EDFA trên phần mềm OptisSystem.
4.1 MÔ PHỎNG EDFA QUA PHẦN MỀM OPTISYSTEM4.1.1 Thiết kế bộ EDFA 4.1.1 Thiết kế bộ EDFA
Các phần tử được sử dụng để thiết kế EDFA
Bộ cách ly quang (isolator): Ngăn không cho tín hiệu quang được khuếch đại phản xạ ngược về phía đầu phát hoặc các tín hiệu quang trên đường truyền phản xạ ngược về EDFA.
Hình 4. 1 Bộ cách ly quang
Bộ WDM (pump coupler co-propagating): Ghép tín hiệu quang cần khuếch đại và ánh sáng từ laser bơm vào trong sợi quang
Hình 4. 2 Bộ WDM
Bộ laze bơm (Pump Laser) : Cung cấp năng lượng ánh sáng để tạo ra trạng thái nghịch đảo nồng độ trong vùng tích cự. Laser bơm phát ra ánh sáng có bước sóng 980nm hoặc 1480nm, phụ thuộc vào chất pha tap của Erbium.
Hình 4. 4Bộ dây quang Erbium
Bộ nguồn quang (CW Laser):
Hình 4. 5 Bộ nguồn quang (CW Laser)
Bộ trễ quang (Optical Delay)
Hình 4. 6 Bộ trễ quang 4.1.2 Mô phỏng thiết kế hệ thống truyền tải quang EDFA
Khi thiết kế chúng ta sử dụng một số thiết bị đo công suất quang Optical Power Meter và phổ Optical Spectrum Analyzer.
Hình 4. 7 Bộ khuếch đại quang EDFA 4.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI QUANG EDFA 4.2.1Các phần tử được sử dụng
Thành phần phát
Bộ tạo bit (Pseudo-Random Bit Sequence Generator)
Hình 4. 8 Bộ tạo bit
Bộ tạo xung NRZ (NRZ pulse Generator)
Thành phần đường chuyền và khuếch đại Bộ đường chuyền dây quang (Optical Fiber)
Hình 4. 11 Bộ đường chuyền dẫn quang
Bộ khuếch đại EDFA
Hình 4. 12 Bộ khuếch đại EDFA
Thành phần thu
Bộ cảm biến quang (Photodetector PIN)
Hình 4. 13 Bộ cảm biến quang
Hình 4. 14 Bộ lọc thông thấp
Bộ 3R Regenerator
Hình 4. 15 Bộ 3R Regenerator
Bộ phân tích (BER Analyzer)\
Hình 4. 16 Bộ phân tích
4.2.2 Mô hình hệ thống truyền tải quang EDFA
Mô hình này chúng ta có thể điều chỉnh và thiết lập các tham số cho công suất quang CWLaser( Frequency= 193.1 THz, Power= 0dBm), khoảng cách đường truyền Optical Fiber( Length= 50 km), để phù hợp cho yêu cầu cần thực hiện
4.2.3 Chạy mô phỏng
Trước khi chạy cần thiết lập các thông số trước, trong mô hình này đã điều chỉnh các tham số như:
Bit rate= 10000000000 Bits/s. Sequence length= 128 Bits. Samples per bit=64.
Hình 4. 21 Kết quả đo BER theo log min BER và giản đồ mắt
Hình 4. 23 Phân tích phổ sau bộ khuếch đại EDFA
Hình 4. 24 Điểm 1. Công suất phát tại ngõ ra Laser
Hình 4. 27 Điểm 4. Công suất thu tại điểm cuối sợi cáp quang
Hình 4.28 Mô phỏng mạng truyền dẫn quang băng rộng ghép kênh theo 4 nguồn bước sóng
Hình 4. 31 Phổ tín hiệu phát tại ngõ ra Laser thứ 3 tại trạm chính A
Hình 4. 33 Kết quả đo tỷ số Q luồng 1
KẾT LUẬN 1 TỔNG KẾT
Qua đề tài “Ứng dụng phần mềm Optisim để thiết kế bộ khuếch đại quang sợi EDFA”, chúng em đã hiểu được cách sử dụng phần mềm. Cũng như hiểu rõ hơn về khái niệm, thành phần, chức năng của OptiSystem. Biết được Bộ khuếch địa quang EDFA hoạt động ở 2 bước sóng điển hình là λ=890nm và λ=1480nm, cấu tạo của sợi pha tạp Erbium., một số đặc tính của bộ khuếch đại quang (Độ lợi, nhiễu, Công suất ra...). Mô phỏng được bộ khuếch đại quang sợi EDFA trong phần mềm OptiSystem và có thể điều chỉnh thông số phù hợp với yêu cầu thiết kế
2 KẾT LUẬN
Do nhu cầu ngày càng gia tăng về dung lượng truyền dẫn, các hệ thống WDM sẽ đáp ứng nhu cầu hiện nay. Trong hệ thống thông tin quang WDM cự ly dài cần phải có bộ khuếch đại quang sợi EDFA chuyển tiếp đối với tín hiệu quang. Yêu cầu quan trọng đối với bộ khuếch đại quang EDFA trong hệ thống WDM là bộ khuếch đại quang phải sử dụng công nghệ tăng ích bằng phẳng. Hiện nay người ta thường sử dụng bộ khuếch đại quang pha trộn Erbium (EDFA) vì nó có cùng một tăng ích như nhau đối với tín hiệu quang có bước sóng khác nhau. Bộ khuếch đại quang sợi EDFA khắc phục được nhiều hạn chế của trạm lặp như: hạn chế về băng tần truyền dẫn, cấu trúc phức tạp,… thể hiện rõ tính ưu việt của kỹ thuật truyền dẫn trên cáp sợi quang.
Trước khi tiến hành thi công hệ thống khuếch đại thực tế người ta sẽ tiến hành mô phỏng trên các phần mềm. Một trong những phần mềm thường được sử dụng như phần mềm OptiSystem. Phần mềm này có vai trò quan trọng trong việc mô phỏng thông tin quang. Đưa ra mô phỏng hệ thống mạng quang theo chuẩn trên phần mềm OptiSystem và phân tích những ảnh hưởng của một vài yếu tố tới chất lượng mạng quang như khoảng cách đường truyền, hệ số tỉ lệ chia Splitter, công suất phát...
3 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Từ những kết quả thiết kế trên thì có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng truyền tải của các hệ thống mạng truyền dẫn như là khoảng cách truyền dẫn, bộ khuếch đại, tốc độ bit, tỉ lệ bộ chia splitter hay công suất phát… Để tăng chất lượng mạng cần phải xem xét tổng thể hệ thống và tùy điều kiện thực tế mà lựa chọn nhóm các phương pháp phù hợp để tăng chất lượng hệ thống mạng truyền dẫn quang. Việc đo kiểm các tham số trên mạng truy nhập như công suất phát, tỉ lệ lỗi bit, hệ số chất lượng, v.v… có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình lắp đặt và bảo dưỡng để đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng dịch vụ cung cấp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài Liệu Tiếng Việt
[1]. TS. Hồ Văn Cừu (2015), “Bài giảng Kỹ thuật thông tin quang”, Trường Đại học Sài Gòn.
[2]. TS. Hồ Văn Cừu, “Thiết kế truyền dẫn quang băng rộng_chương 5 Đo thử truyền dẫn quang bằng phần mềm OptiSystem.”, Trường Đại học Sài Gòn.