Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao

31 975 6
  • Loading ...
1/31 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 30/09/2015, 21:00

Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmMỤC LỤCPHẦN I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI1.1 Tên đề tàiĐề tài: Mô phỏng thiết kế hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bướcsóng mật độ cao.Sử dụng tool công cụ Optisystem của gói phần mềmOptiware Software.1.2 Giới thiệu chung.Ngày nay,hệ thống tin sợi quang đã và đang được sử dụng rộng rãi trongthông tin liên lạc. Bởi lẽ đây là hệ thống đáp ứng được yêu cầu sử dụng băngthông cũng như quỹ công suất thu phát và cự ly thông tin tốt nhất hiện nay.So với thông tin dùng cáp đồng (ADSL) thì tốc độ tối đa đạt được của hệthống thông tin sợi quang(FTTH) gấp 50 lần. Không những thế hệ thốngthông tin cáp sợi quang còn có độ bảo mật rất cao do tính đóng kín hệ thốngtruyền dẫn và sử dụng tín hiệu ánh sáng thay cho tín hiệu điện. Do vậy nhómchúng em đã chọn đề tài bài tập lớn môn Hệ thống viễn thông với mục đíchnghiên cứu và tìm hiểu về hệ thống thông tin cáp sợi quang.Trong quá trình làm Bài tập lớn chúng em đã vận dụng được rất nhiều kiếnthức đã học được trên lớp và đó cũng là mục tiêu của nhóm chúng em đề ra.Cuối cùng, Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Văn Yêm đã tận tìnhhướng dẫn chúng em trong suốt quá trình để Nhóm chúng em hoàn thànhđược kết quả như mong đợi.PHẦN II : LÝ THUYẾTThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Page 1 Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm2.1 Hệ thống thông tin quang ghép theo bước sóng2.1.1 Giới thiệu.Thế kỷ 21 là thế kỷ của công nghệ thông tin truyền thông. Sự bùng nổ của cácloại hình dịch vụ thông tin, đặc biệt là sự phát triển nhanh chóng của mạnginternet làm gia tăng không ngừng nhu cầu về dung lượng cao. Công nghệghép kênh theo bước sóng quang (WDM) là một giải pháp hoàn hảo cho phéptận dụng hữu hiệu băng thông rộng lớn của sợi quang, nâng cao rõ rệt dunglượng truyền dẫn đồng thời hạ giá thành sản phẩm. Sự phát triển của hệthống WDM cùng với công nghệ chuyển mạch quang sẽ tạo nên một mangthông tin thế hệ mới, đó là mạnh thông tin quang trong suốt .2.1.2 Sơ đồ chung của hệ thống thông tin quang .Ghép kênh quang theo bước sóng WDM (Wavelength Devision Multiplexing)là công nghệ “trong một sợi quang truyền dẫn nhiều bước sóng tín hiệuquang”. Ở đầu phát, nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được tổhợp lại(ghep kênh) để truyền đi trên một sợi quang. Ở đầu thu tín hiệu tổ hợpđó được phân giải ra(tách kênh), khôi phục các tín hiệu gốc rồi đưa vào đầucuối khác nhau .Gồm 3 phần:+) Bộ phát quang.+) Môi trường truyền dẫn: Sợi quang.+) Bộ thu quang.Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Page 2 Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm2.1.2.1 Bộ phát quang .Như vậy cấu trúc cơ bản của bộ phát quang bao gồm:+) Nguồn quang.+) Bộ ghép tín hiệu quang.+) Mạch điều chế tín hiệu.+) Mạch điều khiển.2.1.2.2 Môi trường truyền dẫn .Môi trường truyền dẫn là sợi quang có suy hao thấp, sao hao đều theo cácbước sóng.Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Page 3 Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm- Phân loại sợi quang+) Theo chiết suất:- Sợi quang chiết suất bậc SI(Step-Index)- Sợi quang chiết suất biến đổi GI (Graded-Index)+) Theo số mode- Sợi đơn mode (Single-Mode)- Sợi đa mode (Multi-Mode)2.1.2.3 Bộ thu quang.Bộ thu quang gồm các phần :+) Bộ tách sóng quang .+) Bộ tiền khuếch đại điện .+) Các phần tử xử lý tín hiệu điện .Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Page 4 Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm Đặc điểm:• Ưu điểm của công nghệ WDM:- Tăng băng thông truyền trên sợi quang số lần tương ứng số bước sóng đượcghép vào để truyền trên một sợi quang .- Tính trong suốt: do công nghệ WDM thuộc kiến trúc lớp mạng vật lý nên nócó thể hỗ trợ các định dạng số liệu và thoại như : ATM, Gigabit Ethernet,ESCON, chuyển mạch kênh, IP…- Khả năng mở rộng : Những tiến bộ trong công nghệ WDM hứa hẹn tăng băngthông trên sơi quang lên đến hang Tbps, đáp ứng nhu cầu mở rộng mạngnhiều cấp độ khác nhau .- Hiện tại chỉ có duy nhất công nghệ WDM là cho phép xây dựng mô hình mạngtruyền tải quang OTN(Optical Transport Network) giúp truyền tải trong suốtnhiều lại hình dịch vụ, quản lý mạng hiệu quả, định tuyến linh động….• Nhược điểm của công nghệ WDM :- Vẫn chưa khai thác hết băng tần hoạt động có thể của sợi quang ( chỉ mớitận dụng được bang C và băng L) .- Quá trình khai thác, bảo dưỡng phức tạp hơn nhiều lần .- Nếu hệ thống sợi quang là sợi DSF theo chuẩn G.653 thì rất khó triển khaiWDM vì xuất hiện hiện tượng trộn bốn bước sóng khá khó khăn .2.2 Hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao DWDM2.2.1 Giới thiệu.DWBM (Dense Wavelength Division Multiplex) - Công nghệ ghép kênh theobước sóng mật độ cao, là một trong những công nghệ quan trọng nhất trongsự phát triển công nghệ truyền hình tín hiệu quang. DWDM thực hiện ghépkênh theo bước sóng với mật độ rất cao, có khi lên tới hàng nghìn kênh, cungcấp dung lượng rất lớn phục vụ truyền dữ liệu, tải phim ảnh, âm nhạc, tròchơi ngày càng phát triển. DWDM hiện nay thường dùng cho mạng backbone như hệ thống cáp quang biển ngày nay hay hệ thống xuyên lục địa, cũngcó thể cung cấp trong phạm vi một nước hay khu vực do chi phí triển khai rấtcao, khoảng cách không dùng bộ lặp hay khuếch đại lên tới vài nghìn km.Ưu điểm:- Tốc độ truyền cao, có thể lên đến 400Gb/s, suy hao thấp, khoảng cách truyềnxa.Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Page 5 Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm- Đa giao thức: giao thức DWDM không phụ thuộc vào tốc độ truyền dữ liệu, vìthế các giao thức IP, ATM, SONET/SDH có thể truyền với tốc đọ từ 100Mbpsđến 2,5Gbps.- DWDM có thể truyền nhiều dạng tín hiệu khác nhau trên cùng một kênh.Nhược điểm:- Giá thành đắt, chi phí lắp đặt triển khai đắt hơn so với mạng cũ WDM.Sự phát triển công nghệ DWDM.Đầu những năm 1990, thời kỳ của hệ thống WDM thế hệ 2 chuyển từ sửdụng 2 kênh lên 8 kênh, nhữn kênh này đặt cách nhau một khoảng 400GHz ởmiền 1550nm. Giữa những năm 1990, hệ thống DWDM nổi lên mạnh mẽ vớisử dụng 16-40 kênh và khoảng cách tần số 100-200GHz. Cuối những năm1990 hệ thống DWDM đã phát triển lên mức 64-100 kênh song song, mật độđóng gói lên đến khoảng cách tần số 50 hay thậm chí 25GHz .Sự tăng cường mật độ kênh do ứng dụng công nghệ DWDM đã ảnh hưởngmạnh mẽ lên dung lượng mang tín hiêu của sợi quang. Năm 1995, khi nhữnghệ thống 10Gbps đầu tiên được triển khai, tốc độ tăng dung lượng từ 4 lầnmỗi năm .Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Page 6 Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm2.2.2. Thành phần mạng DWDM2.2.2.1 Bộ ghép kênh đầu cuối DWDMBộ ghép kênh chứa các bộ transponder(bộ tách sóng) chuyển đổi bước sóngcho từng bước sóng mang tín hiệu. Các transponder này nhận tín hiệu quangđầu vào, chuyển chúng thành các tín hiệu điện và truyền lại bằng laser ở dảibăng 1550nm. Các bộ ghép kênh đầu cuối này còn có cả bộ ghép kênh tín hiệuquang, chúng sẽ ghép các tín hiệu trong băng 1550nm vào một sợi cáp (SMF28fiber). Bộ ghép kênh đầu cuối có thể hoặc không hỗ trợ bộ khuếch đạiquang EDFA nội bộ đối với tín hiệu quang đa bước sóng .2.2.2.2 Các bộ lặp quang tức thờiMỗi khoảng 80-100km lại đặt một bộ để giảm suy hao công suất quang khitruyền trên đường dây. Tín hiệu sẽ được khuếch đại bởi EDFA .2.2.2.3 Đầu cuối quang tức thời (bộ ADM)Là phần địa điểm bộ khuếch đại từ xa mà khuếch đại các tín hiệu đa bướcsóng đã truyền lên đến 140km hoặc hơn thế trước khi tới trạm remote sites.Phân tích và đo đạc tín hiệu quang được thực hiện tại các site, để cho phépđịnh vị bất cứ sự đứt gãy hoặc suy giảm tín hiệu nào. Trong các hệ thốngphức tạp các tín hiệu vượt ra ngoài tín hiệu đa bước sóng có thể được loại bỏở từng phần .2.2.2.4 Thiết bị đầu cuối phân kênh DWDMChuyển tín hiệu đa bước sóng trở về từng tín hiệu đơn như trước đo, đưatrả về các sợi khác nhau trong hệ thống client-layer(như SONET/SDH). Cơbản phần phân kênh này được thực hiện hoàn toàn thụ động trừ một vàiphép đo, hầu hết các hệ thống SONET đầu nhận các tín hiệu bước sóngSONET đều nhận các tín hiệu bước sóng 1550nm. Tuy nhiên để chuyển đến hệthống client-layer, để đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu số các tín hiệu phânkênh này thông thường sẽ được gửi sàng các transponder đầu ra O/E/Otrước khi chuyển đến hệ thống client-layer.2.2.2.5 Kênh giám sát quang optical supervisory channel(OSC)Truyền các thông tin về tín hiệu quang đa bước sóng cũng như điều kiệnremote tại các điểm đầu cuối .2.2.2.6. Giao diện DWDMPhần lớn các hệ thống DWDM hỗ trợ chuẩn giao tiếp với SONET/SDH. Bêntrong hệ thông DWDM, transponder chuyển tín hiệu quang của client từ tínhiệu điện gửi trả. Những tín hiệu này được sử dụng cho đầu vào laser. Mỗitransponder trong hệ thống sẽ chuyển tín hiệu của client của nó thành mộtbước sóng khác nhau. Các bước sóng khác nhau của tất cả các client quatransponder sẽ được ghép kênh quang lại. Và ở bên phía đầu thu của hệThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Page 7 Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêmthống DWDM sẽ diễn ra quá trình ngược lại. Các bước sóng đơn lẻ sẽ đượctách ra từ bộ tách sóng, chuyển đến từng transponder tương ứng, mà tại đótín hiệu sẽ được chuyển lại thành tín hiệu điện và giao diện chuẩn trả về choclient.2.2.3 Chức năng hệ thốngHệ thống gồm các chức năng chính sau :2.2.3.1 Tạo tín hiệuNguồn tín hiêu laser phát sáng ổn định, băng hẹp mang tín hiệu số đượcđiều chế dạng tín hiệu tương tự .2.2.3.2 Ghép kênh tín hiệuHệ thống DWDM triển khai ghép kênh để tổng hợp tín hiệu. Có nhiễu xảy raở các quá trình tách và ghép kênh, nhiễu này phụ thuộc vào số kênh đượctruyền nhưng có thể được tổi thiểu bằng các bộ lọc quang- sẽ cải thiện tất cảcác tín hiệu quang mà không cần chuyển sang tín hiệu điện .2.2.3.3 Truyền tín hiệuDưới tác động nhiễu xuyên và suy hao tín hiệu quang gây sauy hao, tổn thấtdo truyền tín hiệu trong sợi quang. Giảm các suy hao này bằng điều khiển cácthông số như khoảng cách tần số, dung sai bước sóng, công suất phát laser.Các tín hiệu quang cần được khuếch đại để tăng khoảng cách truyền cũngnhư giảm nhiễu .2.2.3.4 Phân kênh tín hiệuTín hiệu được phân kênh được nhận bởi thiết bị thu quang nhưphotodetector, thêm nữa một hệ thống DWDM cần được trang bị giao diệnphía người dùng để nhận tín hiệu phía đầu vào, chức năng này được thựchiện bởi các transponder. Về mặt DWDM sẽ là các giao diện quang liên kếtvởi hệ thống DWDM .2.2.4 Các thông số ảnh hưởng đến hệ thống DWDM Suy hao.Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Page 8 Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmSố kênh bước sóng.Độ rộng phổ của nguồn phát.Quỹ công suất.Tán sắc.Hiệu ứng phi tuyến.Dải bước sóng làm việc của hệ thống.2.2.5 Các kiểu mạng DWDM-DWDM có hai kiểu ứng dụng: kiểu mạng mở và mạng tích hợp.Kiểu mạng DWDM mở hoạt động với mọi loại giao diện quang đầu cuối. Hệthốngnày sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng để chuyển đổi tín hiệu quang từbướcsóng của luồng tín hiệu cần truyền sang bước sóng quy chuẩn trong hệ thống.Các tínhiệu quang từ các thiết bị đầu cuối khác nhau sau khi được chuyển đổi thànhcácbước sóng khác nhau phù hợp hệ thống theo khuyến nghị ITU-T được đưa tớibộghép để ghép thành tín hiệu DWDM.Hình 1. Hệ thống DWDM mở-Hệ thống DWDM tích hợp không sử dụng công nghệ chuyển đổi bước sóng. Hệthống DWDM tích hợp được thiết kế để hoạt động cùng với một số mạng khácnhưSDH, Ethernet, ... Các giao diện quang từ thiết bị thuộc các mạng được tích hợpphảicó bước sóng chuẩn hóa DWDM và được kết nối trực tiếp vào bộ tách ghépkênh củahệ thống DWDM.Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Page 9 Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 2. Hệ thống DWDM tích hợpThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao10Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm2.2.6 Ứng dụng DWDM tại các lớp mạng- Mạng đường trục (back-bone)Các hệ thống DWDM khoảng cách xa (long-haul) được ứng dụng trongmạng đường trục để truyền tải thông tin với lưu lượng lớn giữa các vùngtrong một quốc gia. Đặc điểm của các hệ thống này là dung lượng rất lớn vàsử dụng các công nghệ sửa lỗi FEC, khuyếch đại Raman, định dạng xung CRZcùng với các trạm lặp để tăng cường về khoảng cách. Hệ thống mạng đườngtrục được xây dựng dưới dạng hình vòng hoặc hình lưới để tăng khả năngbảo vệ lưu lượng.- Mạng nội vùng (Metropolitan)Sử dụng các hệ thống DWDM khoảng cách trung bình để kết nối giữa cácđiểm tập trung lưu lượng trong một vùng. Các mạng metro cũng được xâydựng dạng hình vòng hoặc hình lưới để tăng khả năng bảo vệ lưu lượng.PHẦN III. PHẦN MỀM OPTISYSTEM3.1. Tổng quan về phần mềm OptisystemThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao11Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmCùng với sự bùng nổ về nhu cầu thông tin, các hệ thống thông tinquang ngày càng trở nên phức tạp. Để phân tich, thiết kế các hệ thống nàybắt buộc phải sử dụng các công cụ mô phỏng. OptiSystem là phần mềm môphỏng hệ thống thông tin quang. Phần mềm này có khả năng thiết kế, đokiểm tra và thực hiện tối ưu hóa rất nhiều loại tuyến thông tin quang, dựatrên khả năng mô hình hóa các hệ thống thông tin quang trong thực tế. Bêncạnh đó, phần mềm này cũng có thể dễ dàng mở rộng do người sử dụng cóthể đưa thêm các phần tử tự định nghĩa vào. Phần mềm có giao diện thânthiện, khả năng hiển thị trực quan. OptiSystem có thể giảm thiểu các yêu cầuthời gian và giảm chi phí liên quan đến thiết kế của các hệ thống quang học,liên kết, và các thành phần. Phần mềm OptiSystem là một sáng tạo, phát triểnnhanh chóng, công cụ thiết kế hữu hiệu cho phép người dùng lập kế hoạch,kiểm tra, và mô phỏng gần như tất cả các loại liên kết quang học trong lớptruyền dẫn của một quang phổ rộng của các mạng quang học từ mạng LAN,SAN, MAN tới mạng ultra-long-haul. Nó cung cấp lớp truyền dẫn, thiết kế vàquy hoạch hệ thống thông tin quang từ các thành phần tới mức hệ thống. Hộinhập của nó với các sản phẩm Optiwave khác và các công cụ thiết kế củangành công nghiệp điện tử hàng đầu phần mềm thiết kế tự động góp phầnvào OptiSystem đẩy nhanh tiến độ sản phẩm ra thị trường và rút ngắn thờigian hoàn vốn.3.1.1. 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 tiềmnăng- Cung cấp truy cập đơn giản để tập hợp rộng rãi các hệ thống đặc tínhdữ liệu- Cung cấp các tham số tự động quét và tối ưu hóa- Tích hợp với họ các sản phẩm Optiwave3.1.2. Ứng dụngTạo ra để đáp ứng nhu cầu của các nhà khoa học nghiên cứu, kỹ sư viễnthông quang học, tích hợp hệ thống, sinh viên và một loạt các người dùngkhác, OptiSystem đáp ứng các nhu cầu của thị trường lượng tử ánh sángphát triển mạnh mẽ nhưng vẫn dễ sử dụng công cụ thiết kế hệ thống quanghọc.OptiSystem cho phép người dùng lập kế hoạch, kiểm tra, và mô phỏng:- Thiết kế mạng WDM / TDM hoặc CATV- Thiết kế mạng vòng SONET / SDH- Thiết kế bộ phát, kênh, bộ khuếch đại, và bộ thu thiết kế bản đồ phân tánThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao12Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm- Đánh giá BER và penalty của hệ thông với các mô hình bộ thu khác nhau- Tính toán BER và quĩ công suất tuyến của các hệ thống có sửng dụngkhuếch đại quang.- Thay đổi hệ thống tham số BER và tính toán khả năng liên kết “Khi hệ thốngquang học trở nên nhiều hơn và phức tạp hơn, các nhà khoa học và kỹ sưngày càng phải áp dụng các phần mềm kĩ thuật mô phỏng tiên tiến, quantrọng hỗ trợ cho việc thiết kế. Nguồn OptiSystem và linh hoạt tạo điều kiệnthuận lợi hiệu quả và hiệu quả trong việc thiết kế nguồn sáng. "3.2. Đặc điểm và chức năng3.2.1. Cấu tạo thư viện (Component Library)Thư viện OptiSytem bao gồm hàng trăm các thành phần cho phép bạncó thể nhập các thông số được đo từ các thiết bị thực sự. Nó tích hợp với cácthử nghiệm và thiết bị đo lường từ các nhà cung cấp khác nhau. Người sửdụng có thể kết hợp các thành phần mới dựa trên hệ thống con và người sửdụng và định nghĩa là thư viện, hoặc sử dụng mô phỏng cùng với một công cụcủa bên thứ ba chẳng hạn như MATLAB hoặc SPICE.Cụ thế bao gồm: Thư viện nguồn quang 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 thụ động (quang, điện) 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 điệnThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao13Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm3.2.2. Tích hợp với các công cụ phần mềm OptiwaveOptisystem cho phép người dùng sử dụng kết hợp với các công cụ phầnmềm khác của Optiwave như OptiAmplifier, OptiBPM, OptiGrating,WDM_Phasar và OptiFiber để thiết kế ở mức phần tử.Miêu tả được tín hiệu pha trộnOptiSystem xử lý các định dạng tín hiệu hỗn hợp cho tín hiệu quang và điệntrong Hợp phần Thư viện. OptiSystem tính toán các tín hiệu đang sử dụngthích hợp các thuật toán có liên quan đến các yêu cầu mô phỏng chính xác vàhiệu quả.Chất lượng và thực hiện các thuật toánĐể dự đoán hiệu suất hệ thống, OptiSystem tính toán các thông số chẳng hạnnhư BER và Q-Factor bằng cách sử dụng phân tích số hoặc bán phân tích kỹthuật của hệ thống giới hạn bởi biểu tượng nhiễu và tiếng ồn.Các công cụ trực quan nâng caoCác công cụ trực quan tiên tiến tạo ra phổ OSA ,xung tín hiệu,biểu đồmắt,phân cực trạng thái,các sơ đồ hợp thành và nhiều hơn nữa.Ngoài ra,baogồm các công cụ nghiên cứu WDM các danh sách tín hiệu nguồn,hình ảnhtiếng ồn và OSNR cho mỗi kênh.Theo dõi, giám sát dữ liệuBạn có thể chọn các cổng thành phần lưu dữ liệu và gắn màn hình sau khi môphỏng kết thúc. Điều này cho phép bạn xử lý dữ liệu sau khi mô phỏng màkhông cần tính toán lại , Bạn có thể tùy ý đính kèm một số hiện hình tới mànhình tại cùng một cổng.3.2.3. Các công cụ hiển thịOptisystem có đầy đủ các thiết bị đo quang, đo điện. Cho phép hiển thị thamsố, 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 kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao14Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmThiết 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)...3.2.4. Mô phỏng phân cấp với các hệ thống con (subsystem)Để việc mô phỏng được thực hiện một cach linh hoạt và hiệu quả,Optisystem cung cấp mô hình mô phỏng tại các mức khác nhau, bao gồm mứchệ thống, mức hệ thống con và mức phần tử.3.2.5. Thiết kế nhiều lớp(Multiple Layout)Trong một file dự án, Optisystem cho phép tạo ra nhiều thiết kế, nhờđó người sử dụng có thế tạo ra sửa đổi các thiết kế một cách nhanh chóng vàhiệu quả. Mỗi file dự án thiết kế của Optisystem có thế chứa nhieuf phiên bảnthiết kế. Mỗi phiên bản được tính toán và thay đổi một cách độc lập nhưngkết quả tính toán của các phiên bản khác nhau có thế được kết hợp lại, chophép so sánh các phiên bản thiết kế một cách dễ dàng.3.2.6. Trang báo cáo (report page)Trang báo cáo của Optisystem cho phép hiển thị tất cả hoặc một phầncác tham số cũng như các kết quả tính toán được của thiết kế tùy theo yêucầu của người sử dụng. Các báo cáo tạo ra được tổ chức dưới dạng text, dạngbảng tinh, đồ thị 2D và 3D. Cũng có thể kết xuất báo cáo dưới dạng file HTMLhoặc dưới dạng các file template đã được định dạng trước3.2.7 Quét tham số và tối ưu hóa (parameter sweeps andoptimizations)Quá trình mô phỏng có thể thực hiện lặp lại một cách tự động với cácgiá trị khác nhau của tham số để đưa ra các phương án khác nhau của thiếtkế. Người sử dụng cũng có thể sử dụng phần tối ưu hóa của Optisystem đểThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao15Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêmthay đổi giá trị của một tham số nào đó để đạt được kết quả tốt nhất, xấunhât hoặc một giá mục tiêu nào đó của thiết kế.3.3 Một số giao diện phần mềmThư viện các phần tử ( component library ) :Người dùng truy cập vào lấy các phần tử để thiết kế (Hình 1)Hình 2.1: Thư viện các phần tửThư 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 processinglibrary)- Thư viện các phần tử mạng quang (network library)- Thư viện các thiết bị đo quang, đo điệnNgoài ra các phần tử được định nghĩa sẵn, Optisystem còn có- Các phần tử Measured components. Với các phần tử này, Optisystem chophép nhập các tham số được đo tử các thiết bị thực của các nhà cung cấpkhác nhau.- Các phần tử do người sử dụng tự định nghĩa ( User-defined Components)Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao16Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmGiao diện người sử dụng:- Project layout : phần mà để người sử dụng thiết kếHình 2.2. Giao diện người sử dụng- Dockers : bao gồm• Project Browser : truy nhập đến các tham số và kết quả của thiết kế (HìnhThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao17Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 2.3: Project Browser• Description : đưa ra các thông tin để mô tả tóm tắt về thiết kếHình 2.4: Description•Status bar : hiển thị những gợi ý về việc sử dụng OptisystemThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao18Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 2.5: Status bar• Menu bar : chứa các menu có sẵn trong OptisystemHình 2.6: Menu bar•Tool bars : các thanh công cụ có sẵn trên cửa sổHình 2.7: Tool barsPHẦN IV. MÔ PHỎNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉPKÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ CAO4.1 Yêu cầu thiết kếBài toán: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang DWDM cósử dụng khuếch đại quang EDFA với các yêu cầu thiết kế như sau:Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao19Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm+ Tốc độ bit:10 Gbit/s+ Cự ly truyền dẫn: 240 km+ Số lượng kênh bước sóng: 32 kênh-Một số gợi ý khi thiết kế:+Loại sợi:Sợi quang đơn mode chuẩn (G.655)+Nguồn phát: - Loại nguồn: Laser.- Phương thức điều chế: điều chế ngoàiBộ thu: Sử dụng PIN kết hợp với bộ lọc thông thấp BesselYêu cầu:Sử dụng phần mềm Optisystem xây dựng mô hình mô phỏng hệ thốngthông tin quang DWDM theo phương án đã thiết kế.Lưu ý: các tham số toàn cục (global parameters để mô phỏng) được thiếtlập như sau:+Tốc độ bit:10 Gbit/s+ Chiều dài chuỗi:128 bits+Số mẫu trong 1 bit: 64Đưa các thiết bị đo vào mô hình mô phỏng. Các thiết bị đo trên tuyến đượcđặt tại các vị trí phù hợp để xác định được chất lượng và dạng tín hiệu tại cácđiểm 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 BERChạy mô phỏng- Hiển thị kết quả mô phỏng bằng các thiết bị đo đặt trên tuyến- Thay đổi các tham số của các phần tử trên tuyến để đạt được BER = 10 -12- Báo cáo kết quả thực hành- Mô hình mô phỏng- Các tham số mô phỏng chi tiết- Kết quả mô phỏng+ Kết quả mô phỏng theo phương án thiết kế ban đầu hệ thống ban đầu+ Sự thay đổi của các tham số thiết kế để đạt được BER = 10 -12-Nhận xét, phân tích kết quả mô phỏng .4.2.Mô phỏng theo phương án thiết kếThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao20Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm4.2.1.Tuyến phát quang: chọn cửa sổ truyền 1550nm EDFA ở băng C-Tuyến phát quang gồm 32 kênh quang được tích hợp thông quang bộ ghépkênh quang MUX.-Thiết lập thông số toàn cục+ Tốc độ bít10GBps+ Chiều dài chuỗi:128bits+ Số mẫu trong một bít: 64Số mẫu =Chiều dài chuỗi×Số mẫu trong một trong một bit=128×64=8192Hình 4.1: Thiết lập tham số toàn cụcHình Bộ ghép kênh quang (ghép4.2:Nguồn phát32 kênh)Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao21Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 4.3: Bộ ghép kênh MUX 32×1 Toàn tuyến phát 32 kênh quangHình 4.4: Toàn tuyến phát quangThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao22Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm4.2.2 Tuyến truyền dẫn quangHình 4.5:Tuyến truyền dẫn quang.-Sợi quang sử dụng G.655 có các tham số: tại cửa sổ truyền 1550nm thì:+ Suy hao sợi: 0.2dB+ Độ tán sắc: 16.75 ps/nmkm+ Độ dốc tán sắc (≤0.092ps/nm^2/k): 0.075ps/nm^2/k.Do khoảng cách đường truyền lớn để thuận tiện cho việc mô phỏng chúngta sử dụng bộ loop đóng vai trò như một bộ nhân các vòng lặp.Chọn chiều dàisợi G.655 là 60km, số bộ lặp là: 240km÷60km=4 bộ.Hình 4.6. Bộ lặpThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao23Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêm- Do sợi quang có suy hao tán sắc nên trong tuyến truyền dẫn sẽ sử dụng bộbù tán sắc DCF. Thông số của bộ bù tán sắc:Giả sử sợi G655 có chiều dài là L1=50km.+Độ tán sắc là : D1= 16.75 ps/nm.km.+Độ dốc tán sắc : 0.075ps/nm^4.km.+Chiều dài sợi bù tán sắc ( DCF) là L2=60km-50km=10km=>Thì độ bù tán sắc D2= -D1×L1/L4.= -50×16.75/10= -83 ps/nm.km.=>Độ dốc tán sắc : 0.375ps/nm^4.km.Hình 4.7. Thông số sợi bù tán sắc DCF Khuếch đại quang EDFA: Do suy hao sợi quang nên cần sử dụng bộkhuếch đại EDFA để bù suy hao sợi.+ L1=50km thì suy hao sợi là: 50×0.2=10dB Độ lợi của bộ khuếch đạiEDFAlà 10dB.+ L2=10km thì suy hao sợi là: 10×0.2=5dB Độ lợi của bộ khuếch đại EDFAlà 5dB.4.2.3 Tuyến thu của hệ thống DWDMThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao24Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 4.8. Tuyến thu DWDMThiết bị đo BERHình 4.9.4.3.Kết quả mô phỏngThiết bị đo BERtheo yêu cầu thiết kế Tuyến DWDM theo yêu cầuThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao25Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 4.10. Tuyến DWDM thiết kế theo yêu cầu Quang phổ tín hiệu phátThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao26Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 4.11: Quang phổ tín hiệu phát Quang phổ tín hiệu thuThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao27Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 4.12: Quang phổ tín hiệu thu của kênh 1 Công suất tín hiệu phátHình 4.13:Tổng công suất phát Công suất tín hiệu thuThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao28Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 4.14:Công suất thu của kênh 1 Tỉ lệ lỗi bít BER- Mắt quangHình 4.15:Hiển thị mắt quangThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao29Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn YêmHình 4.16: BER cuả kênh thứ nhất 10PHẦN V: KẾT LUẬNDWDM với những ưu thế về mặt công nghệ đã trở thành một phương tiệntối ưu về kỹ thuật cũng như kinh tế để mở rộng dung lượng sợi quang mộtcách nhanh chóng và quản lý hiệu quả hệ thống. DWDM đã đáp ứng đượchoàn toàn các dịch vụ băng rộng trên mạng và là tiền đề để xây dựng mạngtoàn quang trong tương lai. Các cơ chế bảo vệ và khôi phục dữ liệu trên hệthống DWDM chủ yếu dựa trên nền tảng WDM. Nhưng trong thực tế khôngphải thiết bị trên hệ thống DWDM cũng giống hoàn toàn với thiết bị trên hệthống WDM, do vậy ta phải chú ý trong quá trình xây dựng các cơ chế bảo vệvà khôi phục dữ liệu trên hệ thống WDM.Khi áp dụng các cơ chế bảo vệ và khôi phục dữ liệu cho tuyến quang trụcdựa trên nền tảng hệ thống DWDM ta phải chú ý đến đặc điểm của tuyếnquang trục truyền với cự ly rất xa và khả năng xảy ra các sự cố như sự cố đứtcáp và hỏng hoàn toàn một nút nào đó, cho nên khi xây dựng các cơ chế bảovệ và khôi phục tín hiệu trên tuyến phải chú ý tới hiệu quả kinh tế và khảnăng phục hồi ở bất cứ trường hợp sự cố nào vì chi phí đầu tư là rất lớn vàđộ tin cậy của hệ thống. Hy vọng trong tương lai gần chúng ta có thể xâyThiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao30Page Bộ môn Hệ thống viễn thôngPGS.TS Vũ Văn Yêmdựng các cơ chế bảo vệ và khôi phục dữ liệu có độ tin cậy cao đồng thời chiphí đầu tư thiết bị ở mức hợp lý.Sau khi thực hiện xong đề tài chúng em đã tiếp thu được kinh nghiệmlàm việc theo nhóm, cùng với những kiến thức vô cùng bổ ích về hệ thốngthông tin quang cũng như cách thức mô phỏng hệ thống băng phần mềmoptisystem. Tuy đã rất cố gắng nhưng do kiến thức hiểu biết còn hạn hẹp nêncòn nhiều vấn đề chưa được giải quyết và còn một số lỗi nhỏ. Chúng em rấtmong nhận được sự trợ giúp của các thầy để giúp mình hoàn thiện kiến thứchơn nữa. Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tìnhcủa thầy.Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao31Page [...]... thu DWDM Thiết bị đo BER Hình 4.9 4.3.Kết quả mô phỏng Thiết bị đo BER theo yêu cầu  thiết kế Tuyến DWDM theo yêu cầu Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 25 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm Hình 4.10 Tuyến DWDM thiết kế theo yêu cầu  Quang phổ tín hiệu phát Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 26 Page... và kết quả của thiết kế (Hình Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 17 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm Hình 2.3: Project Browser • Description : đưa ra các thông tin để mô tả tóm tắt về thiết kế Hình 2.4: Description • Status bar : hiển thị những gợi ý về việc sử dụng Optisystem Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng. .. Optisystem Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 11 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm Cùng với sự bùng nổ về nhu cầu thông tin, các hệ thống thông tin quang ngày càng trở nên phức tạp Để phân tich, thiết kế các hệ thống này bắt buộc phải sử dụng các công cụ mô phỏng OptiSystem là phần mềm mô phỏng hệ thống thông tin quang Phần mềm này có khả năng thiết. .. thiết kế ban đầu hệ thống ban đầu + Sự thay đổi của các tham số thiết kế để đạt được BER = 10 -12 -Nhận xét, phân tích kết quả mô phỏng 4.2 .Mô phỏng theo phương án thiết kế Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 20 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm 4.2.1.Tuyến phát quang: chọn cửa sổ truyền 1550nm EDFA ở băng C -Tuyến phát quang gồm 32 kênh quang. .. nhưng vẫn dễ sử dụng công cụ thiết kế hệ thống quang học OptiSystem cho phép người dùng lập kế hoạch, kiểm tra, và mô phỏng: - Thiết kế mạng WDM / TDM hoặc CATV - Thiết kế mạng vòng SONET / SDH - Thiết kế bộ phát, kênh, bộ khuếch đại, và bộ thu thiết kế bản đồ phân tán Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 12 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm -... Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm Hình 4.11: Quang phổ tín hiệu phát  Quang phổ tín hiệu thu Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 27 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm Hình 4.12: Quang phổ tín hiệu thu của kênh 1  Công suất tín hiệu phát Hình 4.13:Tổng công suất phát  Công suất tín hiệu thu Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang. .. thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 28 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm Hình 4.14:Công suất thu của kênh 1  Tỉ lệ lỗi bít BER - Mắt quang Hình 4.15:Hiển thị mắt quang Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 29 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm Hình 4.16: BER cuả kênh thứ nhất 10 PHẦN V: KẾT LUẬN DWDM với những... hợp thông quang bộ ghép kênh quang MUX -Thiết lập thông số toàn cục + Tốc độ bít 10GBps + Chiều dài chuỗi: 128bits + Số mẫu trong một bít: 64 Số mẫu =Chiều dài chuỗi×Số mẫu trong một trong một bit=128×64=8192 Hình 4.1: Thiết lập tham số toàn cục Hình  Bộ ghép kênh quang (ghép 4.2:Nguồn phát 32 kênh) Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 21 Page Bộ môn Hệ thống. .. sóng mật độ cao 18 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm Hình 2.5: Status bar • Menu bar : chứa các menu có sẵn trong Optisystem Hình 2.6: Menu bar • Tool bars : các thanh công cụ có sẵn trên cửa sổ Hình 2.7: Tool bars PHẦN IV MÔ PHỎNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG GHÉP KÊNH THEO BƯỚC SÓNG MẬT ĐỘ CAO 4.1 Yêu cầu thiết kế Bài toán: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang. .. thống thông tin quang DWDM có sử dụng khuếch đại quang EDFA với các yêu cầu thiết kế như sau: Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao 19 Page Bộ môn Hệ thống viễn thông PGS.TS Vũ Văn Yêm + Tốc độ bit: 10 Gbit/s + Cự ly truyền dẫn: 240 km + Số lượng kênh bước sóng: 32 kênh -Một số gợi ý khi thiết kế: +Loại sợi: Sợi quang đơn mode chuẩn (G.655) +Nguồn phát: - Loại
- Xem thêm -

Xem thêm: Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao, Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao, Thiết kế mô phỏng hệ thống thông tin quang ghép kênh theo bước sóng mật độ cao, PHẦN II : LÝ THUYẾT, 1 Hệ thống thông tin quang ghép theo bước sóng, 2 Hệ thống ghép kênh quang theo bước sóng mật độ cao DWDM, PHẦN III. PHẦN MỀM OPTISYSTEM, 3 Một số giao diện phần mềm, 1 Yêu cầu thiết kế

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn