Phần mềm sử dụng cho thông tin quang,Optisystem , thiết kế hệ thống quang, OptiSystem có thể giảm thiểu các yêu cầu thời 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 triển nhanh 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 lớp truyền dẫn của một quang phổ rộng của các mạng quang học từ mạng LAN, SAN, MAN tới mạng ultralonghaul. Nó cung cấp lớp truyền dẫn,thiết kế và quy hoạch hệ thống thông tin quang từ các thành phần tới mức hệ thống.Hội nhập của nó với các sản phẩm Optiwave khác và các công cụ thiết kế của ngành công nghiệp điện tử hàng đầu phần mềm thiết kế tự động góp phần vào OptiSystem đẩy nhanh tiến độ sản phẩm ra thị trường và rút ngắn thời gian hoàn vốn.
Trang 1MỤC LỤC
I Tổng quan về phần mềm Optisystem………3
1. Giới thiệu chung……….3
2. Lợi ích……….3
3. Ứng dụng………3
4. Đặc điểm và chức năng……… 4
4.1 Cấu tạo thư viện……… ………4
4.2 Tích hợp với các công cụ phần mềm optiwave………5
4.2.1. Miêu tả được tín hiệu pha trộn……… 5
4.2.2. Chất lượng và thực hiện các thuật toán……… 5
4.2.3. Các công cụ trực quan nâng cao……… 5
4.2.4. Theo dõi, giám sát………5
4.3 Các công cụ hiển thị……… ……… 5
4.3.1. Thiết bị đo quang……… 5
4.3.2. Thiết bị đo điện……….6
II Tóm tắt hướng dẫn sử dụng phần mềm Optisystem……….6
1. Yêu cầu chung……… 6
2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm optisystem……… 9
2.1 Thư viện phần tử………9
2.2 Giao diện người sử dụng (GUI)……… 10
2.3 Hiển thị và thay đổi tham số của các phần tử trong dự án…………15
Trang 22.5 Xóa các tham số mới khỏi dự án: thực hiện qua các bước…………20
2.6 Chạy mô phỏng……… 21
2.6.1 Chạy mô phỏng……….23
2.6.2 Hiển thị kết quả mô phỏng……… 23
2.7 Quét tham số và tối ưu hóa………24
2.7.1 Tiến hành thiết lập tham số quét……… 24
2.7.2 Thay đổi số lần quét……….25
2.7.3 Thay đổi giá trị tham số quét……… 26
2.7.4 Chuyển sang chế độ quét cho tham số ………26
2.7.5 Hiển thị kết quả mô quả mô phỏng quét tham số………… 28
III Mô phỏng thiết kế…….……… 29
1 Bài toán……… 29
2 Yêu cầu……… ……31
2.1.Sử dụng phần mềm Optisystem xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thông tin quang đơn kênh theo phương án đã thiết kế…… ………….…31
2.2 Đưa các thiết bị đo vào mô hình mô phỏng……….31
2.3 Chạy mô phỏng………33
2.4 Hiển thị kết quả mô phỏng bằng các thiết bị đo đặt trên tuyến…… 34
3.
Trang 3I Tổng quan về phần mềm Optisystem
1 Giới thiệu chung
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 kế, đo kiểm tra và thực hiện tối ưu hóa rất nhiều loại tuyến thông tin quang, dựa trên khả năng mô hình hóa các hệ thống thông tin quang trong thực tế Bên cạnh đó, phần mềm này cũng có thể dễ dàng mở rộng do người sử dụng có thể đưa thêm các phần
tử tự định nghĩa vào
Phần mềm có giao diện thân thiện, khả năng hiển thị trực quan
OptiSystem có thể giảm thiểu các yêu cầu thời 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 triển nhanh 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 lớp truyền 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 và quy hoạch hệ thống thông tin quang từ các thành phần tới mức hệ thống.Hội nhập của nó với các sản phẩm
Optiwave khác và các công cụ thiết kế của ngành công nghiệp điện tử hàng đầu phần mềm thiết kế tự động góp phần vào OptiSystem đẩy nhanh tiến độ sản phẩm ra thị trường và rút ngắn thời gian hoàn vốn
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
Cung cấp các tham số tự động quét và tối ưu hóa
Tích hợp với họ các sảng phẩm Optiwave
3.Ứng dụng
Tạo ra để đáp ứng nhu cầu của các nhà khoa học nghiên cứu, kỹ sư viễn thông quang
Trang 4các nhu cầu của thị trường lượng tử ánh sáng phát triển mạnh mẽ 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
- 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 dụng khuếch đại quang
- Thay đổi hệ thống tham số BER và tính toán khả năng liên kết “Khi hệ thống quang học trở nên nhiều hơn và phức tạp hơn, các nhà khoa học và kỹ sư ngày càng phải áp dụng các phần mềm kĩ thuật mô phỏng tiên tiến, quan trọng hỗ trợ cho việc thiết kế Nguồn OptiSystem và linh hoạt tạo điều kiện thuận lợi hiệu quả và hiệu quả trong việc thiết kế nguồn sáng "
4 Đặc điểm và chức năng
4.1 Cấu tạo thư viện (Component Library)
Thư viện OptiSytem bao gồm hàng trăm các thành phần cho phép bạn có thể nhập các thông số được đo từ các thiết bị thực sự Nó tích hợp với các thử nghiệm và thiết bị đo lường từ các nhà cung cấp khác nhau Người sử dụng có thể kết hợp các thành phần mới dựa trên hệ thống con và người sử dụng và định nghĩa là thư viện, hoặc sử dụng mô phỏng cùng với một công cụ của 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
Trang 5- 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 điện
4.2.Tích hợp với các công cụ phần mềm Optiwave
Optisystem cho phép người dùng sử dụng kết hợp với các công cụ phần mềm khác của Optiwave như OptiAmplifier, OptiBPM, OptiGrating, WDM_Phasar và OptiFiber để thiết kế ở mức phần tử
4.2.1.Miêu tả được tín hiệu pha trộn
OptiSystem xử lý các định dạng tín hiệu hỗn hợp cho tín hiệu quang và điện trong
Hợp phần Thư viện OptiSystem tính toán các tín hiệu đang sử dụng thích hợp các thuật toán có liên quan đến các yêu cầu mô phỏng chính xác và hiệu quả
4.2.2.Chất lượng và thực hiện các thuật toán
Để dự đoán hiệu suất hệ thống, OptiSystem tính toán các thông số chẳng hạn như
BER và Q-Factor bằng cách sử dụng phân tích số hoặc bán phân tích kỹ thuật của hệ thống giới hạn bởi biểu tượng nhiễu và tiếng ồn
4.2.3.Các công cụ trực quan nâng cao
Các công cụ trực quan tiên tiến tạo ra phổ OSA ,xung tín hiệu,biểu đồ mắt,phân cực trạng thái,các sơ đồ hợp thành và nhiều hơn nữa.Ngoài ra,bao gồm các công cụ nghiên cứu WDM các danh sách tín hiệu nguồn,hình ảnh tiếng ồn và OSNR cho mỗi kênh
4.2.4 Theo dõi, giám sát
Bạn có thể chọn các cổng thành phần lưu dữ liệu và gắn màn hình sau khi mô phỏngkết thúc Điều này cho phép bạn xử lý dữ liệu sau khi mô phỏng mà không cần tính toán lại , Bạn có thể tùy ý đính kèm một số hiện hình tới màn hình tại cùng một cổng
4.3.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
4.3.1 Thiết bị đo quang:
- Phân tích phổ (Spectrum Analyzer)
Trang 6- 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)
4.3.2.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)
II Tóm tắt hướng dẫn sử dụng phần mềm optisystem
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
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
- Độ phân giải đồ họa 1024x768,nhỏ nhất 65536 màu
- 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
Trang 7suốt 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 độtgiữa key bảo vệ Optisystem và các key kia
Chú ý: Dùng một hộp chuyển đổi để ngăn chặn sự xung đột key bảo vệ Chắcrằng cáp giữa hộp chuyển đổi và máy tính là lớn nhất của dụng cụ đo
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
1 Đăng nhập vào với vai trò người quản trị hoặc đăng nhập vào tài khoản với đặc quyền quản trị.
3 Trên thanh công cụ,vào Start và chọn Run Hộp thoại Run hiện ra.
Trang 84 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 lầnquét 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 kiệnyêu 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
Hình 1: Thành phần biểu diễn
Trang 92 Hướng dẫn sử dụng phần mềm optisystem
2.1 Thư viện các phần tử ( component library ):
Hình 2: Thư viện các phần tử
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)
Trang 10- 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
- Các phần tử do người sử dụng tự định nghĩa ( User-defined Components)
Hình 3: Giao diện thư viện
2.2.Giao diện người sử dụng ( GUI )
Project layout : phần mà để người sử dụng thiết kế
Trang 12+ Description : đưa ra các thông tin để mô tả tóm tắt về thiết kế
Trang 13+ Tool bars : các thanh công cụ có sẵn trên cửa sổ
Hình 10: Tool barsTạo một dự án mới
- Vào File menu, lựa chọn New, cửa sổ Project layout xuất hiện
Hình 11 Cửa số Project layout
Trang 14- Vào Component Library, dùng chuột kéo phần tử cần sử dụng và thả vào Main
Layout (Hình 10)
Hình 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 13: Kích hoạt kết nối tự động
Hình 14:Hủy bỏ chế độ kết nối tự động
Trang 152.3.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 sốnày 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:
Hình 15 :Màn hình Parameters
Trang 162.4.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.
Hình 16 :Chọn trường thay đổi tốc độ bit
Trang 17Tiến hành nhập tốc độ bit 10Gbit/s= 10000000000 (bít/s).
Hình 17 : Nhập tốc độ bit muốn thay đổi
Trang 18+ Tiến hành thiết lập cửa sổ thời gian: tại Value chọn Set Time Window và nhập giá
trị.
Hình 18 : Thiết lập cửa sổ thời gian thực
Trang 19Hình 19 : Thay đổi công suất phát quang
Trang 20+ Kết thúc cài đặt tham số toàn cục bằng cách click OK các thông số toàn cục được hiển thị như sau:
2.5 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
Chú ý: Bạn không thể chỉnh sửa hoặc xóa các tham số hệ thống.
2.6 Chạy mô phỏng
2.6.1 Chạy mô phỏng
Ấn tổ hợp (Ctrl F5), hoặc click Colculatol trên thanh công cụ Màn hình hiển thị:
Trang 21Hình 20: Giao diện màn hình chạy mô phỏng+ Tiếp theo click vào nút Run để chạy chương trình:
Trang 22Hình 21 : Chạy chương trình+ Sau khi chương trình chạy xong, để hiển thị giá trị của BER ta kích đúp vào thiết bị đoBER của kênh đầu tiên (CH1).
Trang 23Hình 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.
2.6.2.Hiển thị kết quả mô phỏng
- Kích đúp chuột vào các phần tử hiển thị trong thiết kế để hiển thị đồ thị và các kếtquả mà quá trình mô phỏng tạo ra
Trang 24Hình 23 : Kết quả mô phỏng
2.7 Quét tham số và tối ưu hóa
2.7.1.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 Iterarion trên Layout Bar hộp thoại Total Parameter Sweep Iterations trên Layout Tool Bar xuất hiện trên hình:
Bước 2: Nhập giá trị số lần quét
Bước 3: Click chuột OK
