Разработка систем передачи информации нового поколения (стр. 10 из 15)
Эта схема представляет собой 8-ми канальную DWDM систему, которая содержит следуещие блоки:
Блок PRBS (генератора псевдослучайной последовательности) генерирует на выходе четыре отдельных двоичных последовательности. В этом блоке можно менять битовую скорость и длину волны CW лазера. Благодаря этому можно, в зависимости от длины волны излучения и скорости передачи, просматривать параметры BER.
Блок MUX (мультиплексора) осуществляет слияние восьми отдельных оптических канала в единый оптический канал. Также в состав блока MUX входит оптический фильтр с частотной характеристикой трапециидальной формы, с одинаковым зазором частоты между их центрами. В этом блоке также предусмотрены и оптические потери.
Блок Усилителя (предусилители, усилители мощности, линейнные усилители EDFA). Обеспечивает усиление сигнала до нужной величины. В этом блоке предусмотрены коэффициент усиления, мощность насыщения усилителя.
Волокно здесь можно задать почти все характеристики волокна такие как затухание, длину, диаметр, коэффициенты дисперсии показатели преломления и тд.
Выход линии подключён к блоку (демультиплексора). DEMUX разделяет оптический канал на восемь каналов. В DEMUX используются фильтры с теми же параметрами, как в MUX. Оптический сигнал с выхода DEMUX идёт к блоку приемника. Модель приемника преобразует оптическую входную мощность в электрический поток, усиливает и преобразует форму сигнала. Электрический сигнал с выхода модели приемника передается BER-тестеру. Этот блок использует форму сигнала и зависящий от времени шум, который сопровождает его для определения средней частоты передачи ошибочных битов. Блок BER автоматически определяет идеальное время выборки и порог срабатывания исходя из формы входного сигнала. Для каждого бита в последовательности определяется вероятность ошибки исходя из уровня сигнала, уровня шума и двоичного значения сигнала (двоичный сигнал от генератора псевдослучайной последовательности) во время выборки. Затем, исходя из средней вероятности ошибки передачи каждого из битов в последовательности, определяется средняя частота передачи ошибочных битов.
Исследование ВОЛС и ее характеристик
В системе автоматизированного проектирования LinkSim строим модель 8-ми канальной WDM – линии (см. рисунок 2.7). Исследуем прохождение сигнала по линии.
5.1 Описание компонентов ВОЛС и их параметров
Генератор псевдослучайной двоичной последовательности (PRBS)
Эта модель генерирует двоичную последовательность нескольких различных типов. Используя только одну модель PRBS можно обеспечить многократные выходные сигналы, ввести различные каналы WDM или параллельной оптической шины. Каждый канал может иметь собственную модель PRBS, каждая из которых сконфигурирована различным образом. Различные типы модели описаны согласно их имени в списке параметров пользователя:
PRBS: Производит максимально длинную псевдослучайную двоичную последовательность.
Параметры PRBS генератора, определяемые пользователем:
BitRate: Скорость передачи информации в битах сгенерированной двоич-ной последовательности =25*109 Биты / двоичная последовательность
PatternLength: Число битов в сгенерированной последовательности - 2x,
где x - значение параметра =6 2 ^ x биты
PreBits: Число нулевых битов в начале последовательности =2
Postbits: Число нулевых битов в конце последовательности =3
DF1*1011;
F1 1.952*1014 Гц;
F2 F1+DF = 1.953*1014 Гц;
F3 F1+2*DF = 1.954*1014 Гц;
F4 F1+3*DF = 1.955*1014 Гц;
F5 F1+3*DF = 1.956*1014 Гц;
F6 F1+3*DF = 1.957*1014 Гц
F7 F1+3*DF = 1.958*1014 Гц;
F8 F1+3*DF = 1.959*1014 Гц;
Patternlenght =6
Point sperbit =5
Генераторсигнала (Signal generator)
Эта модель преобразует входной двоичный сигнал в выходной электрический сигнал. Для конфигурации электрического выходного сигнала используются пользовательские параметры.
Параметры генератора электрического сигнала, определяемые пользователем:
Upk - Пиковое напряжение выходного электрического сигнала двоичной последовательности =2В;
Umin - Минимальное напряжение выходного электрического сигнала двоичной последовательности =0В;
Тип модели, используемой для генерирования сигнала - On_off_ramp;
F0 - Резонансная частота кольцевого фильтра =20*109 Гц;
Тип фильтра - RingFilter (кольцевой фильтр);
g -излучение: Демпфирование частоты кольцевого фильтра =7.69*109 рад/с;
Тип модуляции - NRZ
Tr - Время нарастания выходного электрического сигнала =40*10-12 с;
Tf - Время спада выходного электрического сигнала =40*10-12 c.
CW лазер
Эта модель производит оптический сигнал с CW лазера и предназначена для использования совместно с моделью модулятора.
Эта модель обеспечивает два различных типа выходного оптического сигнала. Для топологии, в которой модель CW лазера обеспечивает прямой вход к модели модулятора, наиболее удобно представление сигнала по его мощности. Для топологии, в которой выход CW лазера используется как вход к другим составляющим моделям, должно использоваться временное представление сигнала. Чтобы наиболее полно использовать эту возможность должны быть установлены параметры timeStep и noSamples для согласования интенсивности замеров и числа точек в данном сигнале с любыми другими сигналами, с которыми данный сигнал взаимодействует при моделировании.
Пользователь может также установить фазу выходного оптического сигнала.
Параметры лазера, определяемые пользователем:
RIN: Относительный шум интенсивности лазера = -150 дБ/Гц;
PeakPower: Пиковая мощность (средняя мощность для CW лазера) =1*10-3 Вт;
Длина волны: Длина волны, на которой работает лазер =1.55*10-9 м;
Электрооптический модулятор (Modulator)
Эта модель позволяет смоделировать несколько типов модуляторов, включая модулятор Маха-Цендера. При совместном использовании модели модулятора и модели лазера пользователь должен установить одинаковое значение числа точек на бит и разрядной ширины последовательности для моделей генератора двоичной последовательности и лазера с синхронизацией мод.
Параметры электрооптического модулятора, определяемые пользователем:
FittingType: тип электрического модулятора - fOffset;
ModulationType: тип функции реакция модуляции =MachZehender;
UPi Пиковое напряжение модулятора = 2В;
UBias падение напряжения на модуляторе = 1В;
UOffset напряжение смещения модулятора = 0В;
OnOffRatio вымирание или двухпозиционное отношение = 30дБ;
InsertionLoss вносимые потери = потери на волноводе + потери на соединении = 5 дБ;
Foffset смещение частотной характеристики = 16.655 ГГц;
Powerпоказатель степени частотной характеристики = -0.10478;
Coef1 Coef1 в модуляторе = 1;
Coef2 Coef2 в модуляторе = 0.0114841/ГГц;
ChirpFactor параметр "чириканья" для модулятора Маха-Цендера.=0.5;
Оптический мультиплексор (MUX)
Параметры мультиплексора, задаваемые пользователем:
FilterType Тип фильтра на входе: поддерживающий отдельные типы фильтра - trapezoidal;
FilterSpecMod: Находятся ли спецификации фильтра в частоте или единицах длины волны - частота
FirstFilterCenter центральная частота (длина волны) фильтра =F1 Гц ( м);
FilterSpacing Зазор между фильтром = DF Гц или м;
FilterBW 3дБ ширина диапазона фильтра в длине волны = BW Гц или м;
FilterBW0dB Установить на 0дБ ширину диапазона для трапеци-идального типа фильтра = 9e9 Гц или м;
FilterFSR Освободить спектральный диапазон от оптического фильтра Фабри-Перо =100*1010 дБ или м;
Потери Оптические вносимые потери фильтра =6 дБ.
Оптическое волокно (Fiber)
Эта модель вычисляет реакцию сигнала на волокно. При этом принимается во внимание затухание, дисперсия и нелинейность волокна. При использовании одноканального способа мультиплексирования волоконной модели, также принимается во внимание четырехволновое смешивание. При многоканальном способе четырехволновое смешивание не моделируется между отдельными каналами.
Распространение различных WDM-канальных сигналов моделируется следующим уравненем:
(2.1)Здесь Ai - модуль комплексной амплитуды сигнала i-го канала, ngi - групповая скорость, b2i - коэффициент дисперсии второго порядка, b3i - коэффициент дисперсии третьего порядка, ai - коэффициент поглощения, gRji - коэффициент усиления Рамана в i-м канале, вызванного j-м каналом, gi- параметр нелинейности волокна (gi=2pn2/liAeff), где n2 - коэффициент нелинейности, а Aeff - эффективное поперечное сечение волокна.
Коэффициенты усиления Рамана gRji интерполируются из экспериментальной кривой усиления Рамана кремниевого волокна. Состояния поляризации рассматриваются в равной степени распределенными среди параллельных и перпендикулярных состояний. Коэффициент усиления Рамана отрицательный, если i-й канал имеет более короткую длину волны, чем j-й канал.
Выражение для gRji имеет вид:
, (2.2)где gRn(lj,li) - интерполируемое усиление Рамана, l0 = 1.0 мкм - длина волны для нормирования кривой усиления Рамана, поскольку расчетные коэффициенты усиления имеют единицу м-1Вт-1, gRmax=0.98×10-13 м/Вт - пиковое усиление Рамана.
Параметры волокна, определяемые пользователем.
Расстояние Длина волокна = 110*103 м;
Диаметр Диаметр сердцевины = 8 *10-6 м;
Потери Затухание на единицу длины = 0.25 дБ/км;
Beta2 дисперсия групповой скорости = -0.25*10-27 с^2/м;
Beta3 дисперсия групповой скорости = 0.1*10-39 с^2/м;
N1 групповой коэффициент = 1.4682
N2 Коэффициент нелинейности = 3.0*10-20 м^2/Вт.