2.3.1. Yêu cầu chung
Trước khi cài đặt Optisystem, chắc chắn rằng các yêu cầu đối với hệ thống là phù hợp với các mô tả dưới đây.
Yêu cầu phần cứng và phần mềm
Optisystem yêu cầu cấu hình hệ thống thấp nhất là:
- PC bộ vi xử lý pentium 3 hoặc tương đương.
- Hệ điều hành microsoft windows XP hoặc Vista,32 hoặc 64 bit.
- 400MB ổ cứng còn trống .
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 43
- Ram 128MB( gợi ý).
- Internet explorer 5.5 hoặc cao hơn.
- DirectX 8.1 hoặc cao hơn.
Key bảo vệ: Một key bảo vệ phần cứng được cung cấp kèm theo phần mềm Chú ý: Xin hãy chắc rằng key bảo vệ phần cứng không được kết nối trong suốt quá trình cài đặt Optisystem.
Để chắc chắn Optisystem vận hành một cách đúng đắn, kiểm chứng lại theo các bước sau:
- Key bảo vệ kết nối đúng vào cổng song song /USB của máy tính.
- Nếu bạn sử dụng nhiều hơn một key bảo vệ, chắc rằng không có sự xung đột giữa key bảo vệ Optisystem và các key kia.
Chú ý: Dùng một hộp chuyển đổi để ngăn chặn sự xung đột key bảo vệ. Chắc rằng cáp giữa hộp chuyển đổi và máy tính là lớn nhất của dụng cụ đo.
Thư mục Optisystem
Thông thường, bộ cài Optisystem sẽ tạo ra một thư mục Optisystem trong ổ cứng của bạn. Thư mục Optisystem gồm một số thư mục con sau:
- \bin – các tệp thực thi được,thư viện đường dẫn động, và tệp trợ giúp.
- \components – tham số các phần tử của Optisystem từ nhà cung cấp.
- \doc – tài liệu hỗ trợ Optisystem.
- \libraries – thư viện phần tử Optisystem.
- \samples – tệp ví dụ Optisystem.
- \toolbox – tệp liên hệ MATLAB. Cài đặt
Optisystem có thể được cài đặt trên Windows XP hoặc Vista. Nên thoát hết các chương trình Windows trước khi cài đặt chương trình.
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 44
Bảng 1: Các bước cài đặt Bước Thực hiện
1 Đăng nhập vào với vai trò người quản trị hoặc đăng nhập vào tài khoản với đặc quyền quản trị.
2 Cho CD Optisystem vào ổ CD ROM.
3
Trên thanh công cụ,vào Start và chọn Run. Hộp thoại Run hiện ra. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4 Trong hộp thoại Run, gõ F:\setup.exe, F ở đây là ổ CD ROM của bạn.
5 Bấm OK và theo các hướng dẫn và dấu nhắc trên màn hình
6 Khi cài đặt xong, khởi động lại máy tính.
Trình diễn Optisystem bao gồm nhiều nhất là 15 kịch bản. Với cùng một tệp trình diễn như nhau bạn có thể có nhiều kịch bản với các phần tử khác nhau và tùy chọn các phần tử.
Khâu quét
Mỗi kịch bản có thể có các tham số được gán sẵn trong chế độ quét. Bạn có thể tự gán số lần quét bằng cách thay đổi tham số lựa chọn. Giá trị tham số thay đổi theo mỗi lần quét lặp; tạo lên một loạt các kết quả tính toán khác nhau căn cứ trên sự thay đổi giá trị tham số.
Quét tham số phụ thuộc vào yếu tố của một kịch bản: tham số và kết quả. Tối ưu hóa
Mỗi kịch bản có sự tối ưu hóa. Sử dụng tối ưu hóa để thay đổi giá trị của các tham số đã biết trong suốt quá trình tính toán vì vậy hệ thống của bạn cần đạt được nhiều điều kiện yêu cầu. Quá trình tối ưu hóa là độc lập với các lần quét tham số, nhưng có thể được sử dụng cho mỗi lần quét lặp tham số riêng biệt.
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 45
Hình 2.1: Thành phần trình diễn
2.3.2 Hƣớng dẫn sử dụng phần mềm optisystem
Thư viện các phần tử ( component library ) :
Người dùng truy cập vào lấy các phần tử để thiết kế (Hình 1)
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 46
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.
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 47 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.3: Giao diện thư viện
Giao diện người sử dụng ( GUI )
- Project layout : phần mà để người sử dụng thiết kế
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 48
- Dockers : bao gồm
+ Project Browser : truy nhập đến các tham số và kết quả của thiết kế (Hình 3)
Hình 2.5: Project Browser + Description : đưa ra các thông tin để mô tả tóm tắt về thiết kế
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 49
+ Status bar : hiển thị những gợi ý về việc sử dụng Optisystem
Hình 2.7: Status bar + Menu bar : chứa các menu có sẵn trong Optisystem
Hình 2.8: Menu bar + Pan window
Hình 2.9: Pan window + Tool bars : các thanh công cụ có sẵn trên cửa sổ
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 50
Hình 2.10: Tool bars
2.3.3 Tạo một dự án mới
- Vào File menu, lựa chọn New, cửa sổ Project layout xuất hiện
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 51
- Vào Component Library, dùng chuột kéo phần tử cần sử dụng và thả vào Main Layout (Hình 10)
Hình 2.12. Đặt phần tử vào Main layout
- Việc kết nối giữa các phần tử trong thiết kế có thể được thực hiện một cách tự động hoặc bằng tay nhờ việc sử dụng các nút chức năng trong Layout Operations
Hình 2.13: Kích hoạt kết nối tự động
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 52
2.3.4. Hiển thị và thay đổi tham số của các phần tử trong dự án
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). Để thiết lập thông số toàn cục ta thực hiện như sau:
- Cách 1: Kích đúp vào màn hình Layout.
- Cách 2: Layout -> Parameters từ công cụ Menu. Khi đó màn hình Parameters xuất hiện:
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 53 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Thay đổi các tham số của các phần tử trong bài toán mô phỏng:
- Thực hiện kích đúp vào phần tử cần thay đổi tham số hộp thoại về các tham số của phần tử xuất hiện .
- Di chuyển con trỏ đến các giá trị thích hơp. - Nhập giá trị tham số mong muốn.
Chú ý: Có ba chế độ của tham số là Norman, Script và Sweep:
- Trong đó chế độ Scrip được thực hiện khi tham số này là tham số toàn cục, nó có liên quan đến tất cả các phần tử khác trong hệ thống.
- Chế độ Sweep được sử dụng khi thực hiện quét tham số.
- Tại mục Power cho phép ta nhập công suất phát quang có giá trị phù hợp với từng kênh. Tiếp theo tiến hành thay đổi tốc độ bit (Bit rate): Tại mục value chọn Set bit rate.
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 54
Tiến hành nhập tốc độ bit 10Gbit/s= 10000000000 (bít/s).
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 55
+ Tiến hành thiết lập cửa sổ thời gian: tại Value chọn SetTime Window và nhập giá
trị
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 56
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 57
+ Kết thúc cài đặt tham số toàn cục bằng cách click OK các thông số toàn cục được hiển thị như sau:
* Xóa các tham số mới khỏi dự án: thực hiện qua các bước:
- Trong hộp thoại Layout Parameter, kích vào cột Value bên cạnh tham số bạn muốn thay đổi.
- Kích Remove Par: Tham số đã được xóa.
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 58
2.3.5. Chạy mô phỏng
a. Chạy mô phỏng
Ấn tổ hợp (Ctrl F5), hoặc click Colculatol trên thanh công cụ. Màn hình hiển thị:
Hình 2.20: Giao diện màn hình chạy mô phỏng + Tiếp theo click vào nút Run để chạy chương trình:
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 59
Hình 2.21 : Chạy chương trình
+ Sau khi chương trình chạy xong, để hiển thị giá trị của BER ta kích đúp vào thiết bị đo BER của kênh đầu tiên (CH1).
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 60
Hình 2.22: Đo tỉ số BER của kênh
+ Thực hiện tương tự như vậy với các kênh còn lại để tìm các giải giá trị phù hợp.
b.Hiển thị kết quả mô phỏng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kích 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.
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 61
Hình 2.23 : Kết quả mô phỏng
c. Để tiến hành thiết lập tham số quét ta thực hiện như sau:
+ Cách 1: ấn tổ hợp phím Ctrl +Home + Cách 2: Thực hiện 3 bước sau:
Bước 1: Kích chuột vào nút Set Total Sweep IterariontrênLayout Barhộp thoại
Total Parameter Sweep Iterations trên Layout Tool Barxuất hiện trên hình:
Bước 2: Nhập giá trị số lần quét . Bước 3: Click chuột OK
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 62
Hình 2.24: Thiết lập tham số quyét
d. Thay đổi số lần quét:
Sau khi tính toán, để thay đổi số lần quét hiển thị trên bản thiết kế (layout), thực hiện các bước sau:
- Bước 1: Lựa chọn Layout > Set Current Sweep Interation trên Menu toolbar. Hộp thoại Set Current Sweep Iterarion xuất hiên như trên hình 20
- Bước 2: Nhập vào số lần quét muốn hiển thị trên bản thiết kế - Bước 3: Kích chuột vào nút OK
Hoặc sử dụng Previous Sweep Interarion hoặc Next Interation trên Layout
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 63
Hình 2.25: Chuyển đổi số lần quét.
e. Thay đổi giá trị tham số quét: Sau khi đã chọn số lần quét thì chúng ta thực
hiện nhập giá trị cần quét của tham số. Trước khi nhập tham số cần quét phải chuyển sang chế độ quét Sweep Mode.
f. Để chuyển sang chế độ quét cho tham số thực hiện như sau:
+ Lựa chọn Layout -> Parameter Sweep trên Menu Toolbar . Hộp thoại về các tham số của các phần tử như hình vẽ. Chủ yếu thiết lập quét tham số cho nguồn lazer.
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 64
Hình 2.26: Hộp thoại chuyển sang chế độ quét cho tham số + Tại Mode kích chuột chọn Sweep. Kết thúc bằng OK.
Hình 2.27: Chọn chế độ của tham số
+ Sau đó tiến hành điền tham số quét bằng cách click chuột vào Parameter Sweep trong cột Value. Kết thúc bằng OK.
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 65
g. Hiển thị kết quả mô quả mô phỏng quét tham số
Sau khi chương trình chạy xong, để hiển thị giá trị của BER ta kích đúp vào thiết bị đo BER của kênh đầu tiên (CH1).
Để hiển thị kết quả mô phỏng quét tham số (đối với thiết kế hệ thống, thường hiển thị sự thay đổi BER theo giá trị của tham số quét), thực hiện các bước sau:
o Bước 1: Lựa chọn Report tab trong cửa sổ Project Layout (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o Bước 2: Kích chuột vào nút Opti2Dgraph trên Report toolbar
o Bước 3: Trong Project Browser, lựa chọn tham số đã để ở Sweep Mode, kéo tham số này và thả vào trục X của đồ thị 2D
o Bước 4: Trong Project Browser, lựa chọn tham số Min. Log of BER của thiết bị phân tích lỗi bit, kéo tham số này và thả vào trục Y của đồ thị 2D Kết quả thay đổi BER theo tham số quét sẽ hiển thị trên đồ thị 2D.
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 66
Hình 2.28:. Các bước để hiển thị kết quả mô phỏng quét tham số
2.4. Mô hình mô phỏng
2.4.1 Yêu cầu thiết kế
1) Bài toán: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM có sử dụng
khuếch đại quang EDFA với các yêu cầu thiết kế như sau:
- Tốc độ bit: 10 Gbit/s
- Cự ly truyền dẫn: 300 km
- Số lượng kênh bước sóng: 4 kênh Một số gợi ý khi thiết kế:
Thiết kế và mô phỏng hệ thống thông tin quang Nhóm 2 WDM sử dụng phần mềm Optisystem 67
- 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
2) Yêu cầu:
a) Sử dụng phần mềm Optisystem xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thông tin quang WDM 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
b) 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 c) Chạy mô phỏng
d) Hiển thị kết quả mô phỏng bằng các thiết bị đo đặt trên tuyến
e) Thay đổi các tham số của các phần tử trên tuyến để đạt được BER = 10-12
3) Báo cáo kết quả thực hành
- Mô hình mô phỏng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Các tham số mô phỏng chi tiết
- Kết quả mô phỏng
o Kết quả mô phỏng theo phương án thiết kế ban đầu hệ thống ban đầu o Sự thay đổi của các tham số thiết kế để đạt được BER = 10-12