ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 778
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИБАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТЛабораторные работы по спецпрактикумуОПТИЧЕСКИЕ ЦИФРОВЫЕ ТЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЧАСТЬ 2УФА 2020Печатается по решению кафедры "Инфокоммуникационных технологий и наноэлектроники"от 1 сентября 2020г.Составители:Старший преподаватель А.В. Лопатюк,1. Системы автоматизированного проектирования волоконно-оптических линий связиСуществуют различные системы автоматизированного проектирования (САПР), предназначенные для разработки, исследования и проектирования волоконно-оптических линий и их компонентов. К таким системам относятся такие прикладные пакеты программ, как BeamPROP и LinkSim.LinkSim - система автоматизированного проектирования для моделирования и анализа основных параметров волоконно-оптических и оптоэлектронных сетей и моделирования параллельных волоконно-оптических шин.1.1. Система автоматизированного проектирования волоконно-оптических линий связи LinkSimLinkSim используется для расчета и моделирования оптических линий связи. Эта система идеально подходит для моделирования отдельного канала, с временным (TDM) или волновым (WDM) разделением и параллельных оптических шин, как для телесвязи, так и для передачи данных. Он включает объемно ориентированные, иерархические средства расположения топологии, сложный алгоритм моделирования формы волны, и инструментальные средства анализа.LinkSim представляет оптическую систему связи как связанный набор блоков, каждый из которых является компонентом или подсистемой в системе связи. Аналогично тому, как в фактической системе связи физические сигналы проходят через компоненты линии связи, при моделировании в LinkSim данные сигнала проходят через модели компонентов. Каждый блок (модель) моделируется независимо, используя параметры, указанные пользователем для данного блока. Информация о сигнале проходит в данный блок из других блоков. Такой метод моделирования называется блочно-ориентированным. В LinkSim эти блоки графически представлены как кнопки. Внутренне, они представляют собой структуры данных и сложные числовые алгоритмы.
Результаты моделирования, полученные LinkSim, включают графики формы сигнала и глаз-диаграмы в любой точке внутри оптической линии связи, а так же графики частоты передачи ошибочных битов при различных параметрах внутри линии связи, таких, например, как оптическая мощность сигнала LinkSim проводит анализ результатов с учетом таких факторов, как шум, перекрестная связь, дрожание, наклон при изменении различных параметров составляющих моделей, используя квазианалитическую методологию. Система поддерживает моделирование большого количества компонентов, применяемых в волоконно-оптических системах связи. ВLinkSim включены основные модели псевдослучайных двоичных генераторов сигналов, лазеров, одномодовых и многомодовых волноводов, разветиителей, фотодиодов, приемников, усилителей и т.п.Link Sim обеспечивает иерархическую объектно-ориентированную среду расположения топологии для непосредственного формирования рисунка линейной топологии. Чтобы смоделировать необходимую топологию, из инструментальной панели можно легко отобрать необходимые оптические компоненты линии: генераторы псевдослучайных двоичных последовательностей, лазеры, модуляторы, волокно, оптические усилители, аттенюаторы, фильтры, приемники и др., добавить к уже расположенным и соединить вместе при помощи "мыши".На рис. 1.1. представлена рабочая панель LinkSim с топологией оптической линии с волновым разделением каналов (WDM).Рис. 1.1. Рабочая панель LinkSim с топологией оптической шины с волновым разделением каналов.Каждый компонент, представленный кнопкой в топологической схеме имеет собственный набор параметров, который может быть вызван припомощи правой кнопки мыши. Параметры могут включать как численные значения, например, длина волны лазера или диаметр волокна, так и различные уже установленные типы, например, типы фильтров.При каждом последующем моделировании и анализе в LinkSim по возможности используются предварительно вычисленные результаты. Данный алгоритм заключается в том, что в процессе моделирования линии, моделируются только те компоненты, на которые повлияли внесённые пользователем изменения переменных, что позволяет проводить эффективный по времени анализ результатов.В LinkSim поддерживаются статистические изменения составляющих параметров. Каждый числовой составляющий параметр может иметь индивидуально определенную функцию вероятности и среднеквадратичное отклонение. Анализ параметров, изменяющихся согласно их статистике, может быть сделан указанное число раз. Многократный анализ может использоваться, для определения диапазона ожидаемых статистических изменений для данной линии связи. Эта информация может быть использована проектировщиком для уточнения проектных параметров.
Пользователь может получить итоговую информацию о сигнале в любой точке топологической схемы в процессе моделирования или после его завершения.2. Указания по практическому использованию LinkSimВ данном разделе приведены методические указания к практическому использованию пакета LinkSim. Полное описание всех функций доступно в режиме интерактивной справки (на английском языке).Краткое описание.После запуска LinkSim открывается основное окно. В верхней части окна находится панель основного меню, ниже панель вспомогательных средств с различными кнопками (верхняя инструментальная панель). Другая инструментальная панель с кнопками расположена вдоль левого края окна (левая инструментальная панель). Внизу находится строка статуса. Основное меню обеспечивает доступ к любым операциям и процедурам САПРа. Две инструментальные панели, сверху и слева от окна, обеспечивают быстрый доступ к наиболее часто используемым функциям. Левая инструментальная палель содержит функции, имеющие отношение к редактированию токологии линии связи, и кнопки различных моделей, которые могут быть добавлены в схему, в то время как верхняя инструментальная панель содержит кнопки для более общего редактирования схемного решения в текущей рабочей области окна.Строка статуса информирует о текущем режиме работы программы а также о состоянии моделирования. Ниже приведено описание кнопок наинструментальных панелях.Верхняя инструменталъная панель (Upper Toolbar).КнопкаNew
Создает новую пустую рабочую области окна.КнопкаOpen 
Открывает окно выбора файла, для загрузки предварительно определенной топологии связи.КнопкаSave 
Сохраняет текущую рабочую, область окна в файл.КнопкаUndo 
Отменяет последнее действие в редакторе топологии.КнопкаCut 
Вырезает выбранный объект(ы) и копирует их в буфер обмена.
КнопкаCopy
Копирует выбранный объект(ы) в буфер обмена.КнопкаPaste 
Вставляет объект(ы) из буфера обмена на указанную позицию в рабочей области окна.КнопкаDuplicate 
Дублирует выбранный объект(ы). Новый объект(ы) размещается непосредственно на первоначальном объекте. После дублирования объектов, пользователь может тянуть их при помощи мыши на необходимую позицию.КнопкаRedraw 
Перерисовка текущей рабочей области окна.КнопкаShow Graph 
Открывает окно выбора файла, для показа предварительно с генерированного графика.КнопкаHelp 
Открывает диалог интерактивной справки.Все перечисленные выше операции могут быть доступны через основное меню.Левая инструментальная панель (Left Toolbar).Selection Tool (Select Mode) Нажатие этой кнопки позволяет выбрать необходимые кнопки (режим выбора). Выбор кнопки производится нажатием левой кнопки мыши на ней. При этом предыдущий выбор отменяется. При нажатой клавише Shift такая же процедура добавляет иконку к текущему выбору. Перемещение мыши одновременно с нажатой левой кнопкой перемещает все выбранные кнопки. Нажатие правой кнопки мыши на иконке открывает окно редактора параметров. Двойное нажатие левой кнопки мыши на одном из входов (портов) кнопки показывает результат последнего анализа сигнала в данном узле. Двойное нажатие левой кнопки мыши на компоненте или иконке показывает самый последний график, сгенерированный этим компонентом при моделировании.Zoom Tool (Zoom Mode) 
Нажатие этой кнопки включает режим объектива с переменнымфокусным расстоянием. Нажатие левой кнопки мыши увеличиваетвыбранную область.
Line Draw Tool (Connect Mode)
Нажатие этой кнопки включает режим рисования линий. В этом случае левая кнопка мыши используется для соединения иконок, в то время как правая кнопка мыши используется для разъединения иконок. Соединения рисуются между выходными портами справа от иконок и входными портами слева от иконок. Цвет нарисованной линии соответствует типу сигнала, поддерживаемого соединенными портами: красный для оптического, синий для электрического, зеленый для двоичного. Черная линия указывает, что тип сигнала должен быть определен во время анализа на основе введённых установок. При нажатой левой кнопке мыши на выходном порте кнопки и её удержании начинают тянуть линию связи. Освобождение левой кнопки мыши на совместимом с сигналом входном порте на другой иконке заканчивает получение линии связи. Нажатие правой кнопки мыши на выходном порте кнопки, перемещение мыши к входному порту соединённой с ней кнопкой и освобождение отсоединит упомянутую связь.Средняя часть левой инструментальной панели содержит кнопки различных моделей (компонентов). Нажатие одной из них включает режим добавления компонента. При этом нажатие левой кнопки мыши в пространстве рабочего окна создаст соответствующий компонент во внутренней структуре данных топологии. Следует заметить, что соответствующие координаты расположения в топологической схеме может занимать только один компонент.Perform Simulation (Simulate Link) 
Начинает моделирование текущей рабочей области окна безстатистических изменений параметров и без просмотра вложенныхпеременных (отдельное моделирование). Запрашивает у пользователя путь иимя файла для сохранения всех результатов моделирования в файл во времямоделирования. Если путь и имя файла не заданы, то результатымоделирования, кроме результатов BER, сохранены не будут. (Основноеменю: Run /Go).Perform Scain Simulation (Perform Parameter Scan) 
Открывает диалог, для установки вложенных переменных (их начало, конец, параметры), которые будут задействованы в процессе анализа. Число статистических моделирований, которые будут сделаны, также определено в этом диалоге. Моделирование стартует из этого диалога. О пути и имени файла запрашивается так же, как для отдельного просмотра. Если имя файла не задано, то просмотр не делается. Если число статистических анализов, которые будут сделаны, задается 0, то проводится один анализ с использованием номинальных значений параметра. Если определено одно или большее число статистических циклов моделирования, то составляющие параметры будут рандомизироваться согласно их функциям, и будет сделано указанное число моделирований. Итеративный мета префикс используется для начального номера просмотра в имени файла, содержащего результаты моделирования. Если мета префикс не задан для одной из повторных переменных, то никакие промежуточные результаты анализа, кроме BER показаны не будут. (
Результаты моделирования, полученные LinkSim, включают графики формы сигнала и глаз-диаграмы в любой точке внутри оптической линии связи, а так же графики частоты передачи ошибочных битов при различных параметрах внутри линии связи, таких, например, как оптическая мощность сигнала LinkSim проводит анализ результатов с учетом таких факторов, как шум, перекрестная связь, дрожание, наклон при изменении различных параметров составляющих моделей, используя квазианалитическую методологию. Система поддерживает моделирование большого количества компонентов, применяемых в волоконно-оптических системах связи. ВLinkSim включены основные модели псевдослучайных двоичных генераторов сигналов, лазеров, одномодовых и многомодовых волноводов, разветиителей, фотодиодов, приемников, усилителей и т.п.Link Sim обеспечивает иерархическую объектно-ориентированную среду расположения топологии для непосредственного формирования рисунка линейной топологии. Чтобы смоделировать необходимую топологию, из инструментальной панели можно легко отобрать необходимые оптические компоненты линии: генераторы псевдослучайных двоичных последовательностей, лазеры, модуляторы, волокно, оптические усилители, аттенюаторы, фильтры, приемники и др., добавить к уже расположенным и соединить вместе при помощи "мыши".На рис. 1.1. представлена рабочая панель LinkSim с топологией оптической линии с волновым разделением каналов (WDM).Рис. 1.1. Рабочая панель LinkSim с топологией оптической шины с волновым разделением каналов.Каждый компонент, представленный кнопкой в топологической схеме имеет собственный набор параметров, который может быть вызван припомощи правой кнопки мыши. Параметры могут включать как численные значения, например, длина волны лазера или диаметр волокна, так и различные уже установленные типы, например, типы фильтров.При каждом последующем моделировании и анализе в LinkSim по возможности используются предварительно вычисленные результаты. Данный алгоритм заключается в том, что в процессе моделирования линии, моделируются только те компоненты, на которые повлияли внесённые пользователем изменения переменных, что позволяет проводить эффективный по времени анализ результатов.В LinkSim поддерживаются статистические изменения составляющих параметров. Каждый числовой составляющий параметр может иметь индивидуально определенную функцию вероятности и среднеквадратичное отклонение. Анализ параметров, изменяющихся согласно их статистике, может быть сделан указанное число раз. Многократный анализ может использоваться, для определения диапазона ожидаемых статистических изменений для данной линии связи. Эта информация может быть использована проектировщиком для уточнения проектных параметров.
Пользователь может получить итоговую информацию о сигнале в любой точке топологической схемы в процессе моделирования или после его завершения.2. Указания по практическому использованию LinkSimВ данном разделе приведены методические указания к практическому использованию пакета LinkSim. Полное описание всех функций доступно в режиме интерактивной справки (на английском языке).Краткое описание.После запуска LinkSim открывается основное окно. В верхней части окна находится панель основного меню, ниже панель вспомогательных средств с различными кнопками (верхняя инструментальная панель). Другая инструментальная панель с кнопками расположена вдоль левого края окна (левая инструментальная панель). Внизу находится строка статуса. Основное меню обеспечивает доступ к любым операциям и процедурам САПРа. Две инструментальные панели, сверху и слева от окна, обеспечивают быстрый доступ к наиболее часто используемым функциям. Левая инструментальная палель содержит функции, имеющие отношение к редактированию токологии линии связи, и кнопки различных моделей, которые могут быть добавлены в схему, в то время как верхняя инструментальная панель содержит кнопки для более общего редактирования схемного решения в текущей рабочей области окна.Строка статуса информирует о текущем режиме работы программы а также о состоянии моделирования. Ниже приведено описание кнопок наинструментальных панелях.Верхняя инструменталъная панель (Upper Toolbar).КнопкаNew
Создает новую пустую рабочую области окна.КнопкаOpen Открывает окно выбора файла, для загрузки предварительно определенной топологии связи.КнопкаSave Сохраняет текущую рабочую, область окна в файл.КнопкаUndo Отменяет последнее действие в редакторе топологии.КнопкаCut Вырезает выбранный объект(ы) и копирует их в буфер обмена.
КнопкаCopy
Копирует выбранный объект(ы) в буфер обмена.КнопкаPaste Вставляет объект(ы) из буфера обмена на указанную позицию в рабочей области окна.КнопкаDuplicate Дублирует выбранный объект(ы). Новый объект(ы) размещается непосредственно на первоначальном объекте. После дублирования объектов, пользователь может тянуть их при помощи мыши на необходимую позицию.КнопкаRedraw Перерисовка текущей рабочей области окна.КнопкаShow Graph Открывает окно выбора файла, для показа предварительно с генерированного графика.КнопкаHelp Открывает диалог интерактивной справки.Все перечисленные выше операции могут быть доступны через основное меню.Левая инструментальная панель (Left Toolbar).Selection Tool (Select Mode) Нажатие этой кнопки позволяет выбрать необходимые кнопки (режим выбора). Выбор кнопки производится нажатием левой кнопки мыши на ней. При этом предыдущий выбор отменяется. При нажатой клавише Shift такая же процедура добавляет иконку к текущему выбору. Перемещение мыши одновременно с нажатой левой кнопкой перемещает все выбранные кнопки. Нажатие правой кнопки мыши на иконке открывает окно редактора параметров. Двойное нажатие левой кнопки мыши на одном из входов (портов) кнопки показывает результат последнего анализа сигнала в данном узле. Двойное нажатие левой кнопки мыши на компоненте или иконке показывает самый последний график, сгенерированный этим компонентом при моделировании.Zoom Tool (Zoom Mode) Нажатие этой кнопки включает режим объектива с переменнымфокусным расстоянием. Нажатие левой кнопки мыши увеличиваетвыбранную область.
Line Draw Tool (Connect Mode)
Нажатие этой кнопки включает режим рисования линий. В этом случае левая кнопка мыши используется для соединения иконок, в то время как правая кнопка мыши используется для разъединения иконок. Соединения рисуются между выходными портами справа от иконок и входными портами слева от иконок. Цвет нарисованной линии соответствует типу сигнала, поддерживаемого соединенными портами: красный для оптического, синий для электрического, зеленый для двоичного. Черная линия указывает, что тип сигнала должен быть определен во время анализа на основе введённых установок. При нажатой левой кнопке мыши на выходном порте кнопки и её удержании начинают тянуть линию связи. Освобождение левой кнопки мыши на совместимом с сигналом входном порте на другой иконке заканчивает получение линии связи. Нажатие правой кнопки мыши на выходном порте кнопки, перемещение мыши к входному порту соединённой с ней кнопкой и освобождение отсоединит упомянутую связь.Средняя часть левой инструментальной панели содержит кнопки различных моделей (компонентов). Нажатие одной из них включает режим добавления компонента. При этом нажатие левой кнопки мыши в пространстве рабочего окна создаст соответствующий компонент во внутренней структуре данных топологии. Следует заметить, что соответствующие координаты расположения в топологической схеме может занимать только один компонент.Perform Simulation (Simulate Link) Начинает моделирование текущей рабочей области окна безстатистических изменений параметров и без просмотра вложенныхпеременных (отдельное моделирование). Запрашивает у пользователя путь иимя файла для сохранения всех результатов моделирования в файл во времямоделирования. Если путь и имя файла не заданы, то результатымоделирования, кроме результатов BER, сохранены не будут. (Основноеменю: Run /Go).Perform Scain Simulation (Perform Parameter Scan) Открывает диалог, для установки вложенных переменных (их начало, конец, параметры), которые будут задействованы в процессе анализа. Число статистических моделирований, которые будут сделаны, также определено в этом диалоге. Моделирование стартует из этого диалога. О пути и имени файла запрашивается так же, как для отдельного просмотра. Если имя файла не задано, то просмотр не делается. Если число статистических анализов, которые будут сделаны, задается 0, то проводится один анализ с использованием номинальных значений параметра. Если определено одно или большее число статистических циклов моделирования, то составляющие параметры будут рандомизироваться согласно их функциям, и будет сделано указанное число моделирований. Итеративный мета префикс используется для начального номера просмотра в имени файла, содержащего результаты моделирования. Если мета префикс не задан для одной из повторных переменных, то никакие промежуточные результаты анализа, кроме BER показаны не будут. (