CC BY
33ВКВО-2019 Стендовые
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ДЛЯ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
Чаймарданов П.А.
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций имени профессора М. А. Бонч-Бруевича (СПБГУТ) * E-mail: pchai@yandex.ru
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16153
В настоящее время на сетях связи широко используются волоконно-оптические системы передачи (ВОСП). По сравнению с другими системами передачи ВОСП обладают самой широкой полосой пропускания, высокой надежностью и защищенностью, низкими потерями и длительным сроком эксплуатации. Данные преимущества определили широкое использование ВОСП как на транспортных сетях, так и на сетях доступа.
Проектирование современных высокоскоростных ВОСП подразумевает обязательное проведение предварительного имитационного моделирования с целью оптимизации ее технико-экономических характеристик. Неправильный выбор компонентной базы может привести к выбору неоптимальной, а иногда и неработоспособной схемы ВОСП.
Для проведения имитационного моделирования ВОСП могут быть использованы известные специализированные программные продукты, такие как Optiwave OptiSystem, RSoft OptSim, VPIPhotonics VPItransmissionMaker и другие. При анализе возможностей и особенностей данных продуктов, а также опыта их использования в отечественных компаниях телекоммуникационной отрасли (ООО Т8, АО НТЦ ВСП «Супертел ДАЛС»), были выявлены основные недостатки данных продуктов: высокая цена, сложность освоения, большое время расчета, отсутствие кроссплатформенности. Кроме того, будучи продуктами иностранного происхождения, они не учитывают используемую компонентную базу и специфику рынка в России.
На базе вышесказанного было принято решение о разработке нового программного продукта, позволяющего производить имитационное моделирование ВОСП, в котором отсутствуют данные недостатки.
На основании предложенных в литературе моделей оптических и оптоэлектронных компонентов [1-4], а также собственных исследований [5], был разработан прототип программного обеспечения (ПО), интерфейс которого представлен на рис. 1.
Рис.1. Основное окно прототипа ПО под управлением ОС Windows 8.1 с указанием основных областей (1-4). Представлена схема ОУ EDFA с двунаправленной накачкой для усиления 40-канального сигнала
в полосе 1530-1640 нм с мощностью 1 мкВт/канал
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru 293
ВКВО-2019- Стендовые
Прототип выполнен в виде однооконного приложения, содержащего панель инструментов для управления проектом и проведения имитационного моделирования (1), панель загруженных компонентов (2), область схемы (3), строки статуса и масштаба (4), а также дополнительных диалоговых окон:
- окон загрузки, сохранения и экспорта результатов моделирования для каждого компонента в частности и проекта в целом.
- окон лога сообщений, содержащего в себе все возникшие информационные сообщения, а также предупреждения и информацию об ошибках с указанием времени и причин возникновения.
- окон свойств, кода, результатов для отдельных компонентов и проекта в целом.
- окон справочной информации, содержащих в себе краткие методические указания по использованию разработанного ПО.
Каждый компонент, включенный в состав прототипа ПО, реализует определенную математическую модель, качественно описывающую процессы, происходящие в реальном компоненте.
При помощи графического интерфейса пользователь производит сборку схемы проектируемой ВОСП из предлагаемых компонентов, задает параметры каждого компонента и производит имитационное моделирование. Анализ результатов моделирования, необходимый для принятия проектных решений, может производиться после окончания расчета при помощи специальных компонентов (визуализаторов), которые подключаются к определенным точкам схемы. Все результаты моделирования пользователь может экспортировать во внешние файлы для дальнейшей обработки.
Прототип позволяет:
- моделировать передающие оптические модули, формирующие сигналы с различными форматами модуляции, используемыми в современных ВОСП, включая амплитудные, фазовые и комбинированные форматы, а также форматы с использованием двух поляризаций.
- моделировать процессы распространения оптических сигналов в пассивных компонентах, усилителях EDFA и ВКР-усилителях.
- моделировать процессы распространения оптических сигналов в телекоммуникационных волокнах с учетом затухания, дисперсионных искажений, фазовой самомодуляции, фазовой кроссмодуляции и четырехволнового смешения.
- импортировать исходные данные и экспортировать результаты моделирования, как в виде отдельных файлов, так и в виде отчета.
- работать с компонентной базой, используемой на конкретном предприятии (при подключении к базе данных предприятия).
- производить работу под ОС семейства Windows, Linux, OS X.
По мнению автора, разрабатываемое ПО представляет интерес для компаний, занимающихся проектированием и разработкой новых ВОСП, отдельных компонентов ВОСП, а также для научно -исследовательских и образовательных организаций.
Литература
1. Erbium-Doped fiber amplifiers. Fundamentals and Technology / Becker P.C., Olsson N.A., Simpson J.R. -Academic Press, 1997
2. Erbium-Doped fiber amplifiers. Principles and applications / Desurvire E. - John Wiley & Sons, New York, 1994
3. Nonlinear Fiber Optics /Agrawal G.P - Academic Press, 2012
4. High-Order Modulation for Optical Fiber Transmission /Matthias Seimetz. - Springer, 2009
5. Чаймарданов П.А., Былина М.С. Новая методика расчета оптического усилителя EDFA с многоканальными источниками сигналов и накачек // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2017. Т. 10. № 3. С. 92-102. DOI: 10.18721/JCSTCS. 10308
294 №6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
