Podręcznik

RSoft OptSim™ to oprogramowanie służące do projektowania i wykonywania symulacji optycznych systemów komunikacyjnych na poziomie propagacji sygnału. Dzięki najnowocześniejszym technikom symulacji, łatwemu w użyciu graficznemu interfejsowi użytkownika i laboratoryjnym instrumentom pomiarowym OptSim zapewnia niezrównaną dokładność i użyteczność. Oprogramowanie jest używane zarówno przez ośrodki akademickie, jak i firmy telekomunikacyjne na całym świecie.

Pierwszym etapem jest oczywiście wykonanie obliczeń, jak już wiemy jaka jest orientacyjna odległość pomiędzy wzmacniaczami to możemy przystąpić do realizacji łącza w programie. Część nadawcza składać się będzie z generatora sygnału logicznego (Data Source), sterownika modulatora (driver), lasera oraz modulatora. Program posiada wiele modeli laserów, modulatorów i sterowników. Osoba wykonująca projekt sama musi zdecydować jakie elementy wybierze, wykorzystując wcześniej zdobytą wiedzę, jak i studiując fachową literaturę. Część transmisyjna składa się ze światłowodów transmisyjnych (olbrzymi wybór modeli), tłumików reprezentujących straty w łączu (spawy, złączki, margines), elementów kompensujących dyspersję (światłowód DCF, światłowodowa siatka Bragga) oraz wzmacniaczy. W skład ostatniej części odbiorczej, gdzie dochodzi do „detekcji" odbieranego sygnału optycznego i zamiany na sygnał elektryczny, wchodzi fotodetektor i elementy pomiarowe, obrazujące przebiegi sygnałów i pomiar bitowej stopy błędów (ang. Bit Error Rate - BER). Na poniższym rysunku przedstawiono schemat łącza jednokanałowego wykonany w programie OptSim.

Rysunek 19. Schemat łącza jednokanałowego dla jednego odcinka z światłowodem DCF

Rysunek 20. Schemat łącza jednokanałowego dla jednego odcinka z światłowodową siatką Bragga

Rysunek 21. Schemat łącza jednokanałowego dla pięciu odcinków z światłowodową siatką Bragga

Po przeprowadzeniu symulacji zazwyczaj okazuje się, że wyliczona z bilansu mocy odległość jest zbyt duża. W związku z tym należy, albo poszukać elementów o lepszych parametrach, albo skrócić długość światłowodu transmisyjnego pomiędzy wzmacniaczami.

Urządzenia pomiarowe umożliwiają nam określenie jakości przesyłanych sygnałów (Rozdział 3.1). Przykładowe wyniki współczynnika BER w zależności od mocy wzmacniacza przedstawia poniższy rysunek. Zgodnie z normami telekomunikacyjnymi nie powinien być on wyższy niż 10^-9 w zakresie 3 dB. Proszę zwrócić uwagę, że trzy dB mierzy się pomiędzy punktami, w których dokonano pomiaru. Ponadto, żeby warunek był spełniony cała charakterystyka w tym zakresie musi znajdować się poniżej progu.

Rysunek 22. Przykładowy wykres współczynnika BER w zależności od mocy wzmacniacza

Inną metodą badania jakości przesyłanych sygnałów jest metoda „oczkowa” (Rozdział 3.1). Poniżej przedstawiono symulacje przeprowadzone dla kilku różnych przypadków.

a) Długość pojedynczego odcinka światłowodu L = 2 km (typ SMF28), bez kompensacji dyspersji

b) Długość pojedynczego odcinka światłowodu L = 50 km (typ SMF28), bez kompensacji dyspersji

c) Długość pojedynczego odcinka światłowodu L = 50 km (typ SMF28), z kompensacją dyspersji

d) Długość pojedynczego odcinka światłowodu L = 50 km (typ Leaf®Optical Fiber), z kompensacją dyspersji

Poniżej zamieszczone zostały przykładowe przebiegi.

Rysunek 23. Przykładowe wykresy oczkowe, szczegóły podano w tekście poprzedzającym rysunek

Z zamieszczonych wykresów oczkowych widać, że przy niewielkich odległościach (całkowita długość łącza do 10 km) nie obserwujemy wpływu dyspersji. Dla długości łącza 250 km wyraźnie widać już wpływ tego zjawiska. Zastosowanie siatki Bragga, powoduje, że sygnał zostaje skompensowany. Dla światłowodu SMF28 widać dużo większe zniekształcenia niż dla światłowodu Leaf®Optical Fiber.

W programie użytkownik odnajdzie wiele innych rodzajów włókien, które umożliwią jeszcze lepszą transmisję. W przypadku łącz jednokanałowych problem jest generalnie prosty, w rzeczywistych łączach mamy do czynienia z wieloma kanałami w jednym światłowodzie, co znacząco komplikuje przesyłanie informacji. Zjawiska nieliniowe występujące w łączach światłowodowych zostaną omówione w kolejnym module „Łącza światłowodowe – zjawiska nieliniowe”