TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN QUANG Đề tài: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Hải Sinh viên thực hiện: Hà Nội, - 2013 Thiết kế mô hệ thống WDM Page Báo Cáo Bài Tập Lớn Thành viên nhóm: Đề tài: Xây dựng phương án thiết kế hệ thống thông tin quang WDM có sử dụng khuếch đại quang EDFA với yêu cầu thiết kế sau : - Tốc độ bit: 10Gbit/s có khả nâng cấp 40Gbit/s tương lai - Cự ly truyền dẫn: 300 km - Số lượng kênh bước sóng: kênh - Chiều dài chuỗi: 128 bits - Số mẫu bit: 64 Một số gợi ý thiết kế: - Loại sợi: Sợi quang đơn mode chuẩn (G.652) - Nguồn phát: Laser - Phương thức điều chế: Nhóm thiết kế tự đề xuất - Bộ thu: Nhóm thiết kế tự đề xuất Tổng quan 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 thông tin quang, dựa khả mô 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 OptiSystem giảm thiểu yêu cầu thời gian giảm chi phí liên quan đến thiết kế hệ thống quang học, liên kết, thành phần Phần mềm OptiSystem sáng tạo, phát triển nhanh chóng, công cụ thiết kế hữu hiệu cho phép người dùng lập kế hoạch, kiểm tra, mô gần tất loại liên kết quang học lớp truyền dẫn quang phổ rộng mạng quang học từ mạng LAN, SAN, MAN tới mạng ultra-long-haul Nó cung cấp lớp truyền dẫn,thiết kế quy hoạch hệ thống thông tin quang từ thành phần tới mức hệ thống.Hội nhập với sản phẩm Optiwave khác công cụ thiết kế ngành công nghiệp điện tử hàng đầu phần mềm thiết kế tự động góp phần vào OptiSystem đẩy nhanh tiến độ sản phẩm thị trường rút ngắn thời gian hoàn vốn OptiSystem cho phép người dùng lập kế hoạch, kiểm tra, mô phỏng: • Thiết kế mạng WDM / TDM CATV • Thiết kế mạng vòng SONET / SDH • Thiết kế phát, kênh, khuếch đại, thu thiết kế đồ phân tán • Đánh giá BER penalty hệ thông với mô hình thu khác Thiết kế mô hệ thống WDM Page • • Tính toán BER quĩ công suất tuyến hệ thống có sửng dụng khuếch đại quang Thay đổi hệ thống tham số BER tính toán khả liên kết “Khi hệ thống quang học trở nên nhiều phức tạp hơn, nhà khoa học kỹ sư ngày phải áp dụng phần mềm kĩ thuật mô tiên tiến, quan trọng hỗ trợ cho việc thiết kế Nguồn OptiSystem linh hoạt tạo điều kiện thuận lợi hiệu hiệu việc thiết kế nguồn sáng " Các công 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 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) Thư viện phần tử ( component library ) : Thiết kế mô hệ thống WDM Page Thư viện phần tử: • Thư viện nguồn quang - ( optical sources library ) • Thư viện thu quang - (receivers library) • Thư viện sợi quang - (optical fiber library) • Thư viện khuếch đại (quang, điện) - (amplifier library) • Thư viện MUX, DEMUX • Thư viện lọc (quang, điện) - (filter library) • Thư viên phần tử FSO - ( free space optics library) • Thư viện phần tử truy nhập - ( access library) • Thư viện phần tử thụ động (quang, điện) - (passiver library) • Thư viện phần tử xử lý tín hiệu (quang, điện) -( signal processing library) • Thư viện phần tử mạng quang (network library) • Thư viện thiết bị đo quang, đo điện Giao diện người sử dụng ( GUI ) Thiết kế mô hệ thống WDM Page Tạo dự án - Vào File menu, lựa chọn New, cửa sổ Project layout xuất Hiển thị thay đổi tham số phần tử dự án Thiết kế mô hệ thống WDM Page 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 toàn 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) Để thiết lập thông số toàn cục ta thực sau: • Cách 1: Kích đúp vào hình Layout • Cách 2: Layout -> Parameters từ công cụ Menu Khi hình Parameters Thay đổi công suất phát Thiết kế mô hệ thống WDM Page Chạy mô Ấn tổ hợp (Ctrl F5), click Colculatol công cụ Màn hình hiển thị Tiếp theo click vào nút Run để chạy chương trình: Thiết kế mô hệ thống WDM Page Mô hình thiết kế phần mềm optisystem: Các tham số mô chi tiết: • Tham số toàn cục: − Tốc độ bit: 10Gbit/s có khả nâng cấp 40Gbit/s tương lai − Cự ly truyền dẫn: 300 km − Số lượng kênh bước sóng: kênh − Chiều dài chuỗi: 128 bits Thiết kế mô hệ thống WDM Page − • − • − − − − • − − − − • − − Số mẫu bit: 64 Bộ phát quang Laser: Công suất phát: -6 dBm Tham số sợi quang: Chiều dài: L1 = 50 km Độ tán sắc: D1 = 16.75 ps/nm/km Độ dốc tán sắc: 0.075 ps/nm^2.km Suy hao: 0.2 dB/km Tham số sợi bù tán sắc: Chiều dài: L2 = 10 km Độ tán sắc: D2 = -D1×L1/L2.= -50×16.75/10= -83 ps/nm.km Độ dốc tán sắc: 0.375ps/nm^2.km Suy hao: 0.5 dB/km Tham số khuếch đại EDFA: Gain: 15 dB Noise figure: dB Kết mô theo thiết kế ban đầu: • Quang phổ tín hiệu phát: • Quang phổ tín hiệu thu: Thiết kế mô hệ thống WDM Page • Công suất tín hiệu phát: • Công suất tín hiệu thu: • Tỉ lệ lỗi bit BER: Thiết kế mô hệ thống WDM Page 10 Sự thay đổi tham số để đạt BER = 10-12 : • Bộ phát quang Laser: − Công suất phát nguồn laser : -1.5dBm, -1.5dBm, -0.2dBm, -3.5dBm • Tham số sợi quang: − Chiều dài: L1 = 50 km − Độ tán sắc: D1 = 16.75 ps/nm/km − Độ dốc tán sắc: 0.075 ps/nm^2.km − Suy hao: 0.1955 dB/km • Tham số sợi bù tán sắc: − Chiều dài: L2 = 10 km − Độ tán sắc: D2 = -D1×L1/L2.= -50×16.75/10= -83 ps/nm.km − Độ dốc tán sắc: 0.375ps/nm^2.km − Suy hao: 0.5 dB/km • Tham số khuếch đại EDFA: − Gain: 20 dB − Noise figure: dB Kết mô đạt BER = 10-12 • Quang phổ tín hiệu phát: Thiết kế mô hệ thống WDM Page 11 • Quang phổ tín hiệu thu: Thiết kế mô hệ thống WDM Page 12 • Công suất tín hiệu phát: • Công suất tín hiệu thu: • Tỉ lệ lỗi bit BER: Thiết kế mô hệ thống WDM Page 13 Thiết kế mô hệ thống WDM Page 14 Thiết kế mô hệ thống WDM Page 15 [...]... số bộ khuếch đại EDFA: − Gain: 20 dB − Noise figure: 4 dB Kết quả mô phỏng đạt được BER = 10-12 • Quang phổ tín hiệu phát: Thiết kế và mô phỏng hệ thống WDM Page 11 • Quang phổ tín hiệu thu: Thiết kế và mô phỏng hệ thống WDM Page 12 • Công suất tín hiệu phát: • Công suất tín hiệu thu: • Tỉ lệ lỗi bit BER: Thiết kế và mô phỏng hệ thống WDM Page 13 Thiết kế và mô phỏng hệ thống WDM Page 14 Thiết kế và... = 10-12 : • Bộ phát quang Laser: − Công suất phát của 4 nguồn laser lần lượt là : -1.5dBm, -1.5dBm, -0.2dBm, -3.5dBm • Tham số của sợi quang: − Chiều dài: L1 = 50 km − Độ tán sắc: D1 = 16.75 ps/nm/km − Độ dốc tán sắc: 0.075 ps/nm^2.km − Suy hao: 0.1955 dB/km • Tham số của sợi bù tán sắc: − Chiều dài: L2 = 10 km − Độ tán sắc: D2 = -D1×L1/L2.= -50×16.75/10= -83 ps/nm.km − Độ dốc tán sắc: 0.375ps/nm^2.km... thống WDM Page 12 • Công suất tín hiệu phát: • Công suất tín hiệu thu: • Tỉ lệ lỗi bit BER: Thiết kế và mô phỏng hệ thống WDM Page 13 Thiết kế và mô phỏng hệ thống WDM Page 14 Thiết kế và mô phỏng hệ thống WDM Page 15