مقاله شبیه سازی ارتباط فیبر نوری با استفاده از OptiSystem

بخشی از مقاله

شبیه سازی ارتباط فیبر نوری با استفاده از OptiSystem

چکیده

در این مقاله اجزای اصلی سیستم نوری ارائه میشوند . برای غلبه کردن بر مشکلات آزمایش در ارتباطات فیبر نوری ، از نرمافزار OptiSystem برای طراحی کردن سیستم ارتباطات فیبر نوری استفاده میکنیم و نتایج شبیهسازی ارائه شده نه تنها درک هر جزء از سیستم ارتباطات فیبر نوری و کاربرد آن را تقویت میکند و راهنمایی در طرح آزمایش واقعی برای دانشجویان ارائه میدهد ، بلکه مبنایی قدرتمند نیز برای تحقیقات روی سیستم-های ارتباط فیبر نوری در آینده ایجاد میکند . این نرم افزار بر پایه مدل سازی واقعی سیستم های ارتباط فیبر نوری کار می کند که دارای رابط کاربری گرافیکی (GUI) جامع و کاملی است . همچنین این نرم افزار اجازه طراحی هر نوع لینک نوری در لایه فیزیکی تا تجزیه و تحلیل طیف گسترده ای از شبکه های نوری مانند شبکه های محلی (LAN)و شبکه های با مسافت طولانی (LONG-HAUL) را به کاربر می دهد.

واژه های کلیدی : ارتباط فیبر نوری، شبیهسازی، .OptiSystem

-1 مقدمه

فنآوری ارتباطات فیبر نوری یکی از ارکان اساسی ارتباطات پیشرفته به شمار می آید. این فنآوری نقشی اساسی در شبکههای ارتباطات پیشرفته از راه دور بازی میکند. ارتباطات فیبر نوری یه عنوان فنآوری جدید در سالهای اخیر، پیشرفت سریع و کاربرد وسیع در تاریخچهی ارتباط نوری داشته است همچنین برای انتقال اطلاعات در جامعهی اطلاعاتی آینده ، از اهمیت بالایی برخوردار خواهد بود.این درحالی است که، سیستمهای ارتباط نوری بشدت درحال پیشرفت و پیچیدگی هستند .[1] این سیستمها اغلب شامل سیگنال چند کاناله ، ساختار توپولوژی مختلف، دستگاههای غیر خطی و منابع نویز غیر گوسی هستند [2] که طراحی و تحلیل آنها را کاملا پیچیده میکند و نیاز به تحقیق زیادی دارد. OptiSystem طراحی و تحلیل این سیستمهای را سریعتر و کارا تر میکند.

آزمایشهای ارتباط فیبر نوری متعارف معمولا در غالب یک جعبهی آزمایشگاهی اجرا میشود . اجزای مختلف دستگاههای نوری در این جعبهها قرار گرفتهاند. لذا، در آزمایشات، دانشجویان اغلب فقط کار خود را مطابق بر دستورالعملها در روند آزمایشگاهی بصورت گام به گام انجام میدهند. درک کاربردهای اجزای مختلف سیستم ارتباط فیبر نوری برای دانشجویان دشوار است و در نتیجه آنها توانایی ایجاد طرح-های جدید را ندارند. هرگاه نرمافزار OptiSystem در آموزش آزمایشات استفاده میشود، نه تنها به دانشجویان کمک میکند تا درک عمیقی از تمامی بخشهای سیستمهای ارتباط فیبر نوری داشته باشند،

بلکه تاثیر روشن و بسزایی روی مشخصات ارتباط فیبر نوری در اجزای مختلف دارند که میتواند نقشی کاملی را در قابلیتهای طراحی نو بازی کند.

OptiSystem -2

OptiSystem یک بستهی شبیهسازی سیستم ارتباط نوری جدید است که توسط شرکت OPTIWAVE به منظور تحقق نیازمندی طراحان سیستم ، مهندسان ارتباطات نوری و محققان مورد بررسی قرار گرفته است . این نرمافزار ، طراحی، تست و بهینهسازی انواع توابع لایهی فیزیکی شبکهی فیبر نوری در باند وسیع را یکپارچه میکند. از سیستمهای ارتباطی در فواصل بلند تا LANS و MANS میتوان بخوبی از آن استفاده کرد. این نرمافزار پایگاه بزرگی از اجزای اکتیو و پسیو شامل توان، طول موج، تلفات و سایر پارامترها را دارد. این پارامترها به کاربر اجازهی بهینهسازی ویژهی دستگاه را روی عملکرد سیستم میدهند. OptiSystem محیط شبیهسازی قدرتمند و اجزا و سیستمهای واقعی و طبقهبندی شده دارد. مدل سیستم ارتباط نوری بر مبنای شبیهساز سیستم واقعی قرار دارد. عملکرد آن را میتوان به کتابخانهی رابط کاربری دستگاه نسبت داد و میتوان آن را بطور کامل به ابزاری بسیار پرکاربرد بسط داد. OptiSystem میتواند بازار در حال رشد را تحقق بخشیده و به ابزاری مفید برای الزامات طراحی سیستم نوری تبدیل شود .[3]

1

-3 چیدمان و ترتیب شبیه سازی
در اینجا، اساس آزمایش ارتباط فیبر نوری را با استفاده از مدلهای OptiSystem شبیهسازی خواهیم کرد و سپس نتایج شبیهسازیها را ارائه خواهیم داد.

الف) شبیهسازی مولتیپلکسینگ تقسیم طول موج

WDM (مولتیپلکسینگ تقسیم طول موج، (WDM پیشرفتی مهم در تاریخچهی رشد فنآوری ارتباط فیبر نوری است. اصل اساسی WDM این است که سیگنالهای نوری با طول موجهای مختلف در ابتدا با هم قرار داده میشوند و سپس به خطوط کابل نوری روی فیبرهای یکسانی برای انتقال کوپل میشوند . در نهایت، گیرنده طول موجهای مختلف را با پردازش سیگنال جدا میکند، سیگنال اصلی را بازیابی میکند و آنها را به ترمینال خروجی ارسال میکند .[4] شکل 1 نقشهی شماتیک سیستمهای WDM است .[5]

طبق شکل 1، ماژولهای سیستم ، به نرم افزار OptiSystem که در دیاگرام سیستمی شکل 2 نشان داده شده ، انتقال داده می شوند . این سیستم از آنالیزروهای لیزر ، مولتیپلکسینگ تقسیم طول موج، نوری، دیمولتی پلکسر، و آنالیزور طیف نوری و سایر دستگاههای داخلی تشکیل شده است. منبع نور متشکل از چهار لیزر با فرکانس انتشار به ترتیب 194.0THZ، 193.7THZ،193.4THZ،193.1THZ تشکیل شده است. سیگنالهای نوری چهار لیزر با هم از طریق WDM ترکیب میشوند و سپس به فیبر نوری کوپل میشود. در نهایت، دیمولتی-پلکسر، طول موج سیگنال مورد نظر را از سیگنال مرکب جدا و در ترمینال خروجی توسط انالیزرو طیف نوری ارئه می دهد. طبق شکل 2، سیستم را متصل و برنامه شبیهسازی را اجرامی کنیم و سپس نتایج شبیهسازی را مشاهده خواهیم کرد .