Srpski / Arhiva brojeva / OSMI BROJ / MIODRAG JELIĆ, doc. dr MILOŠ SLANKAMENAC, DRAGAN STUPAR, JOVAN BAJIĆ, prof. dr MILOŠ ŽIVANOV: Primer korišćenja softverskog paketa za modelovanje i analizu DWDM sistema
Primer korišćenja softverskog paketa za modelovanje i analizu DWDM sistema
Miodrag Jelić, Miloš Slankamenac, Dragan Stupar, Jovan Bajić, Miloš Živanov
SADRŽAJ
Potreba za što većim brzinama i propusnom moći u prenosu podataka optičkim kablovima svakodnevno raste. Napretkom optoelektronike i telekomunikacija došlo se do jednog od efikasnih rešenja – WDM (Wavelength Division Multiplexing) tehnologije. Dobra strana WDM sistema prenosa je mogućnost iskorišćenja već postojećih mreža optičkih kablova radi povećanja propusnog opsega. WDM sistemi se zasnivaju na multipleksiranju signala po talasnim dužinama, čime se postiže prenos više signala istim optičkim kablom, ali na različitim talasnim dužinama. Kako složenost mreža raste, i dizajn i analiza postaju vrlo složeni i vremenski zahtevni procesi. Međutim, korišćenje naprednih programskih alata omogućava temeljno i efikasno obavljanje ovih operacija. U radu je dat pregled mogućnosti vodećih softverskih paketa iz ove oblasti. Prikazan je i jedan primer simulacije DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) sistema u OptiSystem softverskom paketu.
1. UVOD
Optičke mreže bazirane na multipleksiranju po talasnim dužinama (WDM), smatraju se jednom od veoma obećavajućih solucija za realizaciju optičkih transportnih mreža izuzetno velikih kapaciteta [1-3]. WDM optička mreža sastoji se od određenog broja čvorova, međusobno povezanih optičkim linkovima, po kojima se ostvaruje prenos optičkih signala na većem broju talasnih dužina po jednom optičkom vlaknu [4-8].
Pojava frekvencijske mreže ITU-T G.694.1, 2002. godine, olakšala je integraciju WDM sistema sa starijim i standardnijim SONET/SDH (Synchronous Optical Networking/ Synchronous Digital Hierarchy) sistemima. WDM talasne dužine su raspoređene na razmacima od tačno 100 GHz (oko 0,8 nm) optičke frekvencije, sa referentnom frekvencijom fiksiranom na 193,1 THz (1.552,52 nm). Glavna mreža talasnih dužina je postavljena unutar pojačavačkog opsega optičkog vlakna, ali može biti proširena na šire propusne opsege. Današnji DWDM sistemi koriste razmake između kanala od 50 GHz, pa čak i 25 GHz, što omogućuje operativnost na čak 160 kanala.
DWDM sistemi moraju da održavaju stabilniju talasnu dužinu i frekvenciju nego CWDM sistemi, zbog manjeg razmaka između talasnih dužina. Kod DWDM sistema se zahteva precizna temperaturna kontrola laserskog predajnika, da bi se izbegao pomeraj veoma strmog frekvencijskog prozora reda nekoliko gigaherca. Pri tom, pošto DWDM pruža veći maksimalni kapacitet, koristi se na višem nivou komunikacione hijerarhije nego CWDM, na primer na fizičkoj okosnici Interneta, te se stoga vezuje za veće modulacione brzine, kreirajući manje tržište za DWDM uređaje veoma visokog nivoa performansi. Ovi faktori manjeg obima i visokih performansi dovode do toga da su DWDM sistemi obično skuplji od grubih (coarse) WDM (CWDM) sistema.
Nedavne inovacije u DWDM transportnim sistemima ogledaju se u priključnim i softverski podesivim primopredajnim modulima, sposobnim da operišu sa 40 do 80 kanala. Ovo dramatično umanjuje potrebu za dodatnim diskretnim priključnim modulima. Danas čitava paleta primopredajnih uređaja može samostalno da rukuje celim opsegom talasnih dužina na koji se primenjuje DWDM modulacija.
Sa porastom kapaciteta fiber-optičkog sistema, razmak između kanala multipleksiranih po talasnim dužinama mora da se smanji, da bi se bolje iskoristio ograničeni pojačavački optički opseg. Male širine impulsa i povećana ulazna snaga kod sistema sa ultravisokim bitskim protokom vode do povećanog izobličenja signala, zbog nelinearnosti u prenosnom vlaknu. Osim međukanalnog nelinearnog izobličenja, javlja se i veliko disperziono širenje impulsa, što rezultuje međukanalnim interakcijama i efektima, sa posebnim naglaskom na unakrsnoj faznoj modulaciji (XPM, Cross Phase Modulation) i mešanju četiri talasa (FWM, Four Wave Mixing). XPM je rezultat impulsnih faznih fluktuacija u vremenu, dok efekat FWM generiše nove frekvencijske komponente. FWM efekat može da prouzrokuje izobličenje i gubitak energije kanala, što indukuje preslušavanje u gustom (dense) WDM-u (DWDM). Mnoge tehnike se koriste za eliminisanje FWM u DWDM sistemima, kao na primer raspoređivanje kanala na nejednaka rastojanja, PMD disperzija i optička fazna konjugacija.
2. SIMULATORI WDM SISTEMA
Razvoj optičkih komunikacionih sistema je skup proces, pa je rekonfiguracija ponekad nemoguća ili nije ekonomična. Zato su neophodni eksperimenti i simulacije da bi se predvidele i optimizovale performanse sistema [9]. Optički komunikacioni sistemi danas podrazumevaju visok stepen složenosti. Postoji rastuća potreba za optimizacijom u različitim slojevima komunikacionog sistema. Na ovaj način, na primer, može biti ispitan uticaj efekata u fizičkom sloju na više slojeve i obrnuto. Takva međuslojna optimizacija je prilično teška za sprovođenje pomoću eksperimenta. Pored toga, laboratorijska oprema je skupa, a komponente u nekim slučajevima nisu dostupne kod prodavaca u toku započinjanja projektovanja. Simulacije nisu pogođene ovim problemima, jer se komponente mogu opisati parametrima ili statističkim svojstvima.
Štaviše, sistemi mogu biti predmet istraživanja na različitim nivoima apstrakcije i data je fleksibilnost za optimizaciju pojedinačnih slojeva ili zajedničku optimizaciju komunikacije slojeva. Jedna od mana simulacije sistema je vreme potrebno za izračunavanje, zbog složenosti proračuna. Mnoge komponente i konfiguracije sistema traže numeričko rešenje nelinearnih parcijalnih diferencijalnih jednačina. Što je veća složenost sistema koji se ispituje, više vremena je potrebno za simulaciju. Zato je neophodno da projektant sistema ima na raspolaganju moćan hardver uz simulacioni alat koji koristi efikasne algoritme. Druga važna odlika dobrog projektantskog i simulacionog alata je lakoća upotrebe. Projektant mora da ima pregled sistema kao celine, ali u isto vreme mora da mu bude omogućeno i fokusiranje na određene delove sistema. Današnji simulacioni paketi imaju grafički korisnički interfejs i pružaju intuitivne biblioteke komponenata. Rastuća potreba za komercijalnim softverima za simulaciju i projektovanje komunikacionih sistema čija kompleksnost brzo raste, dovela je do velikog broja različitih CAD softverskih rešenja koja su sada na raspolaganju. Projektovanje i analiza ovakvih sistema, što uobičajeno uključuje nelinearne uređaje i ne-Gausovske izvore šuma, veoma su složeni i zahtevaju puno vremena. Kao rezultat, ovi zadaci se mogu izvršavati efikasno samo uz pomoć pomenutih naprednih softverskih alata. Većina ovih programa pruža sličnu funkcionalnost i izračunavanja su bazirana na sličnim algoritmima i modelima komponenata.
Za analizu WDM sistema treba posebno izdvojiti tri simulaciona programa: OptiSystem [10] kompanije Optiwave, TransmissionMakerWDM [11] kompanije VPISystems i OptSim [12] kompanije RSoft.
2.1. OptiSystem
Optisystem je softver za projektovanje optičkih komunikacionih sistema i pojačavača koji omogućava korisnicima da planiraju, testiraju i simuliraju gotovo svaki tip optičkog linka u prenosnom sloju širokog opsega optičkih mreža, od LAN-a, SAN-a, MAN-a pa sve do mreža na velike daljine. Ovaj softver pruža mogućnost projektovanja prenosnih slojeva optičkih komunikacionih sistema i planiranje od nivoa komponenti do nivoa sistema. Takođe, prikazuje i analizu i moguće scenarije događaja. Mogućnosti koje pruža su sveobuhvatno sagledavanje performansi sistema, kao i procena osetljivosti parametara, što olakšava specifikacije tolerancije u projektovanju. Osim toga, Optisystem omogućava automatske cikluse i optimizaciju i ima mogućnost da se integriše sa ostalim Optiwave proizvodima i alatima za projektovanje. On takođe sadrži i kvalitetne algoritme izvršenja i bogatu biblioteku komponenata, a poseduje i mogućnost prikazivanja kombinovanih signala, mogućnost hijerarhijske simulacije podsistema i napredne alate za vizuelizovanje. U industriji u kojoj su efikasnost i produktivnost imperativ za postizanje uspeha, OptiSistem je program koji može da minimalizuje zahteve u pogledu vremena i da smanji troškove koji se odnose na projektovanje optičkih sistema, linkova i komponenata. Posebne prednosti ovog softvera su pružanje jednostavnog pristupa opsežnom skupu podataka za karakterizaciju sistema i brza i jeftina izrada prototipa.
OptiSistem se koristi za projektovanje WDM/TDM i CATV mreža, SONET/SDH prstenova, predajnika, kanala, pojačavača i prijemnika, kao i za projektovanje disperzione mape, procenu BER (Bit Error Rate) i sistemskih grešaka sa različitim modelima prijemnika.
Jedna od najvažnijih prednosti ovog softvera je jasnoća grafičkog korisničkog interfejsa. Njegova upotreba je veoma intuitivna i podržana je odličnom pomoći onlajn i ostalom dokumentacijom. OptiSystem je ozbiljan softverski paket i veliki broj univerziteta ga koristi u nastavi i istraživanju. Osim toga, mnoge kompanije u industriji optičkih komunikacija se oslanjaju na ovaj softver. Svakako treba naglasiti da postoje i drugi softveri koji su odlični proizvodi i daju uporedive simulacione rezultate.
Kao simulator sistemskog nivoa baziran na realističnom modelovanju fiber-optičkih komunikacionih sistema, OptiSystem sadrži moćno simulaciono okruženje i istinski hijerarhijsku definiciju komponenata i sistema. Robustan grafički korisnički interfejs kontroliše izgled i listu optičkih komponenata, modela komponenata i prezentacionih grafika. Postoji veliki izbor grafika, od jednokoračnih iteracionih krivih do 3D grafika trodimenzionalnih podataka. Izlazni portovi prikazuju vrednosti signala na slici, bilo konstantno (ova opcija može biti uključena ili isključena) bilo samo kada se kursor pozicionira iznad porta. Opsežna biblioteka aktivnih i pasivnih komponenata sadrži realistične parametre zavisne od talasne dužine. Parametarski ciklusi pomažu korisniku da istražuje efekte osobina pojedinog uređaja na performanse sistema.
Performanse sistema se predviđaju računanjem BER i Q-faktora koristeći numeričku analizu poluanalitičkih tehnika za sisteme ograničene međusimbolskom interferencijom i šumom. Napredni vizuelizacioni alati iscrtavaju optičke spektre OSA (Optical Spectrum Analysis), osciloskopske vremenske dijagrame i prikazuju dijagrame oka. Alati za WDM analizu izlistavaju snagu signala, pojačanje, šum i odnos signal-šum OSNR (Optical Signal to Noise Ratio). Simulacije mogu biti ponovljene sa iteracionom promenom parametara. OptiSystem takođe može da optimizuje bilo koji parametar da bi minimizirao ili maksimizirao rezultat ili tražio ciljani rezultat. Korisnici mogu da kombinuju veliki broj parametarskih ciklusa i veliki broj optimizacija.
Na kraju, moguće je generisati izveštaj u HTML ili RTF formatu. Izveštaj sadrži detaljne informacije u vezi sa Optisystem projektnim fajlom.
2.2. VPITransmissionMakerWDM
VPITransmissionMakerWDM je alat za projektovanje novih fotonskih sistema, uključujući linkove i čisto optičke mreže koji sadrži preko 300 prototipnih oblika, uz stalnu mogućnost ažuriranja na Optical Systems forumu. Fotonski i elektronski moduli podržavaju gotovo sve sistemske koncepte. Grafički interfejs dopušta da gotovo svaka topologija bude napravljena i simulirana koristeći režime Sample i Block, jednosmernim ili dvosmernim simulacijama. Napredno predstavljanje velikog broja signala i sofisticirani numerički modeli obezbeđuju brzinu i tačnost. Postoji mogućnost interaktivne simulacije, virtuelnih pomoćnika u projektovanju, simulacionog skriptovanja, importovanja podataka uz automatsku konverziju podataka, kosimulacije unapređene pomoću MATLAB/DLL/Python i snimanja projektovanih procesa. Takođe je podržan i tehnički marketing koji obezbeđuje dinamično okruženje za projektovanje, evaluaciju, demonstraciju i poređenje tehničkih i finansijskih superiornosti rešenja.
TransmissionMakerWDM se koristi za poređenje naprednih strategija na DWDM sistemima sa velikom bitskom brzinom prenosa, za razvoj ultradugih pojačavačkih i podmorskih sistema i za odabiranje tehnologija za Metro-WDM i digitalne mreže za pristup, a takođe i za procenu performansi komponenata sistema. Moguće je fino podešavanje konstrukcija linkova korišćenjem virtuelnih pomoćnika u projektovanju za analizu i sintezu, zatim ublaživanje PMD (Polarisation Mode Dispersion) efekata u 40 Gbit/s sistemima korišćenjem kompenzatora i novih modulacionih formata, istraživanje Tbit/s sistema korišćenjem C, L i S frekvencijskih opsega i evaluacija preslušavanja u supergustim WDM metro mrežama. Može se pojednostaviti arhitektura mreže za pristup koristeći OSSB subnosilac multipleksiranih podataka. Moguće je proširivanje prenosnog rastojanja 40 Gbit/s OTDM sistema korišćenjem parcijalne optičke regeneracije, zatim unapređenje fundamentalnih mreža sa ULH 640 x 2.5, 160 x 10, 80 x 40 RZ/CRZ/Soliton sistemima, kao i maksimiziranje kapaciteta vlakna korišćenjem dvosmernog prenosa.
2.3. OptSim
OptSim je platforma za modelovanje i simulaciju koja podržava projektovanje i evaluaciju performansi prenosnog sloja optičkih komunikacionih sistema. Primenjuje se za simulaciju i modelovanje DWDM/CWDM pojačavačkih sistema (npr. EDFA, Raman, hibridnih), FTTx/PON sistema, OTDM/OCDMA sistema, CATV digitalnih i analognih sistema, čisto optičkih mreža, ultradugih zemljanih i podmorskih sistema, solitonskih sistema, optičkih LAN mreža, optičkih interkonekcija i optičkih sistema u vazdušnom prostoru.
Prednosti koje pruža ovaj program su virtuelna izrada prototipova optičkih komunikacionih sistema u cilju povećane produktivnosti i skraćenja vremena izrade, zatim optimizacija konstrukcije u cilju poboljšanja performansi i/ili smanjivanje troškova i mogućnost povezivanja sa alatima kao što su MATLAB, Cadence Spectre, Liekki Application Designer i Luna Optical Vector Analyzer.
Ovaj softver omogućava kontrolu linkova: raspoređivanje snage, disperzionu mapu, podešavanje oblika impulsa, prethodnu korekciju predajnika i pozicioniranje pojačavača. Takođe, može se očitati i spektralna popunjenost i izvršiti optimizacija snage Ramanovih pojačavača. Moguća je i analiza grešaka u prenosu i procena smetnji (npr. PMD svih redova, samofazna modulacija, unakrsna fazna modulacija, mešanje četiri talasa, modulaciona nestabilnost, efekat stimulisanog Ramanovog rasipanja). Takođe, ovaj softver omogućava projektovanje i proveru rastojanja između kanala, broja podržanih kanala, brzine prenosa, poboljšanja modulacionih tehnika i koherentnih sistema. Podržana je simulacija Monte Karlo za evaluaciju osetljivosti sistema na stohastičke fenomene. Mogu se ispitivati nove modulacione šeme i optimizovati konstrukcije laserskih drajvera. Lako se vrši analiza promena snage prilikom dodavanja i oduzimanja kanala u optičkim pojačavačkim lancima.
OptSim ima mogućnost da simulira proizvoljno duge sekvence bitova i to ga čini najpovoljnijim alatom za projektovanje sistema kod kojih je potrebno direktno prebrojavanje grešaka u cilju procene performansi sistema, kao što su sistemi koji koriste digitalne koherentne prijemnike bazirane na FEC, MLSE, EDC i DSP. Matlab interfejs olakšava razvoj korisničkih modela koristeći m-fajl jezik i Simulink okruženje za modelovanje. Moguće je i povezivanje sa laboratorijskom opremom za testiranje različitih proizvođača, kao što je npr. Agilent, u cilju spajanja simulacije sa eksperimentom. Takođe, moguće je i spajanje sa alatima kao što su SPICE, Cadence Virtuoso Spectre i Synopsys HSPICE da bi se izvela mešovita električna i optička simulacija.
3. PRIMER KORIŠĆENJA OPTISYSTEM PAKETA
U daljem tekstu će biti prikazani rezutati simulacije modela baziranog na WDM sistemu koji je prikazan na Slici 1. Takođe, biće razmatrana zavisnost kvaliteta prenetog signala od nekih parametara elemenata modela sistema. U fokusu će biti uticaj parametara optičkih kablova [13], optičkih pojačavača signala[14, 15] i bitskog protoka na funkcionalnost WDM sistema.
Početni modelovani sistem ima sledeće parametre:
·bitski protok od 2,5 Gb/s;
·četvorokanalni WDM sistem koji prenosi signale na: 193 THz, 193,1 THz, 193,2 THz i 193,3 THz;
·monomodni optički kabl (referentne frekvencije 193 THz);
·EDFA (Erbium-doped fiber amplifier – pojačavačko vlakno dopirano erbijumom) radi u režimu kontrole snage (10 dBm);
·prenosni deo se sastoji od pet segmenata kabla (od 100 km) i četiri EDFA među njima (koji rade u režimu kontrole snage od 10 dBm), što ukupno ostvaruje prenos na rastojanje od 500 km.
Slika 1. Modelovani WDM sistem
U ovom delu rada prikazana je zavisnost kvaliteta prenosa signala od dužine optičkog kabla. Korišćen je postojeći model WDM sistema uz napomenu da je prikazana zavisnost u 40 iteracija (menjanjem dužine segmenata optičkih kablova od 50 do 110 km, jer se tu očekuje prelomna tačka, odnosno dužina segmenta kabla do koje je prenos dovoljno kvalitetan, a u isto vreme i pristupačan). Kako optičko pojačanje ne bi uticalo na izbor dužine segmenta, koristi se idealni EDFA pojačavač koji je korišćen i u modelu WDM sistema. Osim toga, da bi celokupna dužina prenosnog dela bila ista, ili bar slična u ovom slučaju, za svaku iteraciju dužine segmenta optičkog kabla postavljena je odgovarajuća vrednost za broj iteracija u prenosnom delu (Loop Control). Ostali parametri sistema u ovom odeljku ostali su nepromenjeni.
Za referentnu meru kvaliteta prenosa koristiće se minimalne BER vrednosti snage signala i šuma na kraju prenosa. Zavisnosti ovih vrednosti od dužine segmenta optičkog kabla date su na Slici 2.
Slika 2. BER snage signala i šuma na kraju prenosa u zavisnosti od dužine segmenta
Na Slici 3. dati su dijagrami oka za neke od dužina kabla kako bi se stekao „osećaj“ o kvalitetu prenosa. Zatvorene krive predstavljaju sektore BER vrednosti od 10-12 do 10-8.
Slika 3. Dijagram oka za dužine segmenta od 60, 80, 90, 96, 100 i 105 km, respektivno
Sa Slika 2. i 3. može se zaključiti da za ovaj WDM sistem preporučena dužina segmenta za koju se dobijaju dovoljno dobri rezultati iznosi od 90 do 94 km. Kod dužih segmenata i BER i snaga signala su lošiji, a kod kraćih se dobija na snazi signala. Ipak s obzirom na to da je za kraće segmente potreban i veći broj EDFA pojačavača, i cena prenosa u tom slučaju raste.
U ovom delu rada biće prikazana zavisnost kvaliteta prenosa signala od dužine EDFA. Kao što je spomenuto, EDFA je zapravo optički kabl dopiran erbijumom. Dakle, kao što se može i pretpostaviti - od dužine segmenta EDFA zavisi i pojačanje. U ovom delu koristi se postojeći WDM sistem uz sledeću izmenu: umesto idealnog EDFA od 10 dBm koristi se već parametrizovani EDFA, a parametar koji se posmatra je upravo dužina EDFA segmenta. Što se tiče dužine optičkog kabla, koristiće se segment od 90 km. S obzirom na to da je dužina EDFA u metrima, to neće mnogo uticati na celokupnu dužinu prenosnog dela WDM sistema, tako da je broj iteracija za Loop Control postavljen na 4.
Slika 4. Vrednosti BER i snage signala i šuma na kraju prenosa u zavisnosti od dužine EDFA
Na Slici 5. dati su dijagrami oka za neke od dužina EDFA kako bi se dobio „osećaj“ o kvalitetu prenosa. Zatvorene krive predstavljaju sektore BER vrednosti od 10-12 do 10-8.
Sa Slika 4. i 5. može se zaključiti da je za WDM sistem preporučena dužina EDFA za koju se dobijaju prihvatljivi rezultati od oko 2,5 m sa stanovišta BER, a ako se posmatra i snaga signala mogla bi se koristiti dužina i do 4 m. Preko 4 m kvalitet prenosa (sa stanovišta BER) opada, dok snaga vrlo malo raste. Treba napomenuti da EDFA korišćen u ovom primeru ima standardnu vrednost snage pumpanja od 20 dBm na talasnoj dužini 980 nm, sa pumpanjem unapred.
Slika 5. Dijagram oka za dužine EDFA od 1,62, 1,83, 2,24, 2,45, 3,50 i 4,10 m respektivno
Jedan od efekata koji veoma utiče na domet optičkog prenosa pri velikim bitskim protocima je polarizaciona disperzija ili PMD (Polarization Mode Dispersion)[16]. Ovaj problem postaje sve aktuelniji, jer pri nižim bitskim protocima nije uticao na prenos. Sa porastom bitskog protoka uticaj PMD eksponencijalno raste. Svetlost je elektromagnetni talas, te se impuls sastoji od dve komponente u polarizovanim ravnima. Dok se svetlost prostire kroz sredinu, u ovom slučaju optičko vlakno, ona je u konstantnoj interakciji sa njom. Ovo dovodi do stanja u kome dve komponente impulsa više nisu jednake po intezitetu i smeru, i javlja se PMD. Na Slici 6. prikazane su nepravilnosti vlakna usled kojih dolazi do disperzije.
Slika 6. Nepravilnosti optičkog vlakna usled kojih dolazi do disperzije
Na Slici 7. prikazan je uticaj PMD. Kao što se vidi, dolazi do kašnjenja jedne komponente impulsa u odnosu na drugu. Dakle, što je prenos duži, impuls postaje širi a intezitet mu slabi, tako da pri prijemu dolazi do preklapanja. Ako se uzme u obzir da je pri većim bitskim protocima razmak među impulsima proporcionalno manji, jasno je da za veće brzine uticaj PMD postaje bitan ograničavajući faktor pri projektovanju sistema.
Slika 7. Uticaj PMD
3.4. Kvalitet prenosa signala u zavisnosti od bitskog protoka
U ovom delu rada biće obrađena zavisnost kvaliteta prenosa od bitskog protoka. Koristiće se početni WDM sistem sa sledećom izmenom: dužina segmenta optičkog kabla će biti 90 km, a dužina EDFA 2,5 m, za koju je pokazano da je optimalna.
Uticaj disperzije biće prikazan pomoću dijagrama oka i minimalne BER vrednosti koja će dati okvirnu sliku o kvalitetu prenosa, kao i oblikom samih signala pre i posle prenosa. Signali se posmatraju osciloskopom, i to na NRZ generatoru, odnosno pre predaje signala, i na izlazu Beselovog filtra, odnosno na prijemu signala. Urađene su simulacije za 1, 1,75, 2,5, 3,25, 4, 4,5, 5, 5,5 i 6 Gb/s. U Tabeli 1. date su minimalne vrednosti BER za neke od obrađenih bitskih protoka. Sa njih se vidi da je za ovaj sistem maksimalni bitski protok, za koji bi sistem radio optimalno i sa prihvatljivim BER, 4 Gb/s.
Tb. 1. Vrednosti BER za određene bitske protoke
Slika 8. Ulazni signal i izlazni signali za 1, 2,5, 4, 5 i 6 Gb/s, respektivno
Na Slici 9. dati su dijagrami oka za neke od vrednosti bitskih protoka kako bi se stekao „osećaj“ o kvalitetu prenosa signala. Zatvorene krive predstavljaju sektore BER vrednosti od 10-12 do 10-8.
Slika 9. Dijagram oka za bitske vrednosti od 1, 2,5, 3,25, 4, 5 i 6 Gb/s, respektivno
4. ZAKLJUČAK
Projektovanje i analiza optičkih sistema su veoma složeni procesi i zahtevaju puno vremena. Napredni softverski alati doprinose efikasnijoj realizaciji tih zadataka. Iz priloženog pregleda se može videti da svaki od opisanih programa pruža sličnu funkcionalnost, a proračuni su bazirani na sličnim algoritmima i modelima komponenata. Ipak, svaki od ovih programa ima posebne softverske dodatke koji mogu pomoći u odabiru pravog softvera za specifičnu namenu.
Pokazane su i konkretne mogućnosti softverskog paketa firme Optiwave u vidu rešavanja nekoliko tipičnih problema u analizi optičkih komunikacionih sistema. Analizom modelovanog WDM sistema u programskom paketu OptiSystem može se zaključiti da je prenos optičkih signala osetljiv i složen proces. Zaključeno je da dužina EDFA veća od 4 m negativno utiče na kvalitet prenosa, odnosno da se povećava BER. Pokazano je da pri brzinama prenosa većim od 4 Gb/s PMD ima veliki uticaj , odnosno dolazi do pada kvaliteta signala. Odabirom odgovarajućih parametara WDM sistema može se sačuvati kvalitet prenosa signala visokih bitskih protoka na velike daljine.
Zahvalnost
Ovaj rad je finansijski podržan od strane Ministarstva za nauku Republike Srbije u okviru projekata „Razvoj metoda, senzora i sistema za praćenje kvaliteta vode, vazduha i zemljišta” pod brojem III43008 i „Optoelektronski nanodimenzioni sistemi – put ka primeni” III45003.
Literatura
[1] G. P. Agrawal, "Fiber-Optic Communication Systems," 3rd ed. New Jersey: Wiley, 2002.
[2] A. Dutta, N. Dutta, and M. Fujiwara, "WDM Technologies: Optical Networks," 2nd ed. Amsterdam: Elsevier, 2004.
[3] A. B. Carlson, "Communication Systems," 4th ed. New York: McGraw Hill, 2002.
[4] C. DeCusatis, "Handbook of Fiber Optic Data Communication," 1st ed. Amsterdam: Elsevier, 2002.
[5] R. F. Fischer and B. Tadić, "Optical System Design," 1st ed. New York: McGraw-Hill, 2004.
[6] G. Keiser, "Optical Communications Essentials", 1st ed. New York: McGraw-Hill, 2003.
[7] M. P. Slankamenac, M. B. Živanov, and N. Stojanović, "Optoelectronic Components and Communications," Novi Sad: Faculty of Technical Sciences, Microcomputer Electronics Department, 2010.
[8] L. N. Binh, "Digital Optical Communications," Boca Raton, FL: CRC Press, 2009.
[9] M. Slankamenac, M. Jugović, N. Stojanović, M. Živanov, and M. Jelić, "Modelovanje i simulacija pasivne optičke mreže," INFOTEH 2011, Jahorina, Federacija B&H, Republika Srpska, vol. 10, pp. 177-180, 2011.
[10] Optiwave, "Optiwave Home Page," 2011.
[11] VPIphotonics, "VPIphotonics Home Page," 2011.
[12] RSoft, "RSoft Home Page," 2011.
[13] N. Stojanović, M. Živanov, and M. Slankamenac, "Measurement of optical signals in modern communication," XIV international scientific conference on industrial systems, Novi Sad, Republic of Serbia, pp. 249-252, 2008.
[14] D. Cvijović, N. Stojanović, V. Petrović, M. Slankamenac, and M. Živanov, "Ispitivanje karakteristika amorfnog poluprovodničkog stakla dopiranog erbijumom," TELFOR 2009, Beograd, pp. 739-742, 2009.
[15] V. Petrovic, N. Stojanovic, M. P. Slankamenac, and S. R. Lukic, "Amplifying Characteristics Er-Doped Chalcogenide Glass," Hemijska Industrija, vol. 64, pp. 183-186, May-Jun 2010.
[16] N. Stojanović, M. Jelić, M. Slankamenac, and M. Živanov, "The impacts of temperature on PMD and CD dispersions during high speed optical communications," International Conference on development and application systems, Suceava, Romania, pp. 161-164, 2010.
Autori
Miodrag Jelić(1981) je 2009. godine odbranio diplomski master rad na Fakultetu tehničkih nauka Univerziteta u Novom Sadu. Trenutno je zaposlen kao istraživač pripravnik na Fakultetu tehničkih nauka (FTN). Autor i koautor je više naučnih radova publikovanih na domaćim i međunarodnom konferencijama. Oblasti interesovanja su mu optoelektronika, primenjena fizika, hemija i mikroelektronika.
Miloš Slankamenac (1977) diplomirao je 2001, magistrirao 2004. i doktorirao 2010. godine na Fakultetu tehničkih nauka Univerziteta u Novom Sadu. Od oktobra 2001. do februara 2002. bio je stipendista Ministarstva za nauku, tehnologiju i razvoj Republike Srbije na Katedri za elektroniku, Instituta za energetiku, elektroniku i telekomunikacije Fakulteta tehničkih nauka. Februara 2002. godine zaposlio se na pomenutoj katedri kao asistent pripravnik na određeno vreme, 2005. godine kao asistent na određeno vreme, a od 2011. ima zvanje docenta. Autor je dva praktikuma za studente i jedne monografije. Objavio je oko 100 naučnih radova, od toga 8 u časopisima sa SCI liste. Učesnik je 15 domaćih i međunarodnih projekata. Član je međunarodnog udruženja inženjera elektrotehnike i optoelektronike IEEE (LEOS).
Dobitnik je prve nagrade Matice srpske „Mihajlo Pupin“, 15. marta 2005, Tesline nagrade za inženjerska dostignuća u oblasti stvaralaštva mladih u 2007. godini, kao i diplome i nagrade Fakulteta tehničkih nauka za najbolju tehničku inovaciju „Detektor MD-100“ za Dan Fakulteta tehničkih nauka, 18. maja 2007.
Dragan Stupar (1986) završio je osnovne akademske (bachelor) studije u junu 2010, a diplomske akademske master studije u septrembru 2010. godine, na Fakultetu tehničih nauka Univerziteta u Novom Sadu. Doktorske akademske studije upisao je na Katedri za elektroniku Fakulteta tehničkih nauka u Novom Sadu. Od januara 2011. zaposlen je kao istraživač pripravnik na Katedri za elektroniku Fakulteta tehničkih nauka, gde je angažovan na dva interdisciplinarna projekta. Autor je više radova na domaćim i međunarodnim skupovima. Oblasti interesovanja su mu primenjena elektronika, optoelektronika i fiberoptički senzori.
Jovan Bajić (1986) završio je osnovne akademske (bachelor) studije u oktobru 2009, a diplomske master studije u septrembru 2010. godine, na Fakultetu tehničih nauka Univerziteta u Novom Sadu. Trenutno je zaposlen kao istraživač pripravnik na Fakultetu tehničkih nauka (FTN), Univerziteta u Novom Sadu. Autor i koautor je više naučnih radova publikovanih na domaćim i međunarodnom konferencijama. Oblasti interesovanja su mu primenjena elektronika, optoelektronika i senzorske aplikacije. Dobitnik je godišnje Pupinove nagrade Matice srpske za 2011. godinu, za diplomski master rad „Fiber optički senzori bazirani na promeni intenziteta svetlosti u optičkom vlaknu“.
Miloš Živanov (1948) diplomirao je 1973, magistrirao 1978. i doktorirao 1992. godine na Elektrotehničkom fakultetu Univerziteta u Beogradu, na Odseku za tehničku fiziku. Radio je kao nastavnik fizike u Vrbasu 1973. godine. Od 1974. do 1978. god. radio je na Katedri za elektroniku Instituta za energetiku, elektroniku i telekomunikacije Fakulteta tehničkih nauka Univerziteta u Novom Sadu, kao asistent pripravnik. Od 1978. do 1994. radio je u kompaniji NIS Naftagas kao razvojni inženjer i rukovodilac. Od 1994. radi na Katedri za elektroniku na FTN-u. Od 2004. godine ima zvanje redovnog profesora. Držao je nastavu studentima na više od 15 predmeta. Autor je dva praktikuma i pet udžbenika za studente. Objavio je više od 200 naučnih i stručnih radova, od toga preko 80 u međunarodnim časopisima i na međunarodnim konferencijama, a 11 radova u vodećim međunarodnim časopisima. Učesnik je na više od 20 domaćih i međunarodnih projekata, a više puta je bio i rukovodilac projekata.
Član je više društava i organizacija, od kojih su najvažnije:
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), ETRAN (član programskog odbora) i DEE – Društvo za energetsku elektroniku u Srbiji (član predsedništva).