2025年VPI大作業(yè)講解

《光纖通信技術(shù)》課程《密集波分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化》VPI軟件仿真分析匯報個人信息已經(jīng)刪除了,拿出來給學(xué)弟學(xué)妹參照，覺得好的話，麻煩給學(xué)長一種好評！謝謝啦~華科光纖通信的大作業(yè)，選的是DWDM系統(tǒng)的仿真。光纖通信系統(tǒng)仿真軟件VPI，學(xué)弟學(xué)妹們可以參照，不過不要完全抄襲，VPI的聯(lián)絡(luò)還是很重要的！一、背景知識NRZ—OOKNRZ—OOK指的是載波非歸零碼，調(diào)制類型是二進(jìn)制開關(guān)鍵控。在VPI仿真中有專門的產(chǎn)生NRZ—OOK這種碼型的光發(fā)射機(jī)，因此實(shí)際狀況下，我們用的該模塊產(chǎn)生的就是NRZ—OOK的碼型ITU原則ITU原則是國際電信聯(lián)盟原則。這是有關(guān)電信領(lǐng)域一系列的原則。其中有關(guān)WDM和DWDM的內(nèi)容比較重要的如下：ITU-T已提議以193.1THz(即1552.52nm)值作為WDM參照頻率,在此頻率兩側(cè)安排復(fù)用信道.(仿真試驗(yàn)中，我們采用的就是以193.1THz為中心頻率來安排信道)ITU－TG.692對DWDM系統(tǒng)中每通道的波長的選用及波長最大偏移都初步進(jìn)行了規(guī)定，即各通道間隔為100GHZ（0.8nm/1550nm波段）的整數(shù)倍，并且每個通道的工作波長與ITU--T規(guī)定的波長的偏移量不不小于1/5通道間隔。（結(jié)合題目規(guī)定，最終我們選定的信道間隔為100GHz,偏移量的變化范圍為0-20GHz）3、2R再生裝置2R再生裝置是光纖通信系統(tǒng)中一種常見的概念。是在“3R再生系統(tǒng)”上的一種簡化。3R指的是“Reamplifing”、“Reshaping”、“Retiming”。對應(yīng)在2R再生系統(tǒng)中的就是“再放大”、“再整形”。根據(jù)題目規(guī)定，“再放大”由EDFA實(shí)現(xiàn)，EDFA要賠償傳播過程中DCF和SMF帶來的損失?！霸僬巍庇缮①r償光纖實(shí)現(xiàn)。二、仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框圖圖1.系統(tǒng)一(觀測光譜用系統(tǒng)30*40Gbit/s)圖2.系統(tǒng)二（重要仿真用系統(tǒng)4*40Gbit/s）各構(gòu)成部分簡介(以系統(tǒng)二為主)光發(fā)射機(jī)圖3.光發(fā)射機(jī)我們一共用了四個NRZ—OOK的發(fā)射機(jī)，產(chǎn)生四路信號復(fù)用器圖4.復(fù)用器選用的理想的MUX_4_1。把四路光合一。環(huán)路器圖5.環(huán)路器用來產(chǎn)生1000km的跨距，用環(huán)路器會簡化構(gòu)造。DCF圖6.色散賠償光纖模塊用來賠償SMF帶來的脈沖展寬，其色散系數(shù)乘以距離應(yīng)當(dāng)?shù)扔赟MF的色散系數(shù)乘以距離的負(fù)值。EDFA圖7.EDFA用來賠償由于DCF和SMF傳播過程中的損失。其增益系數(shù)（dB）等于DCF和SMF的損耗總和。解復(fù)用器圖8.解復(fù)用器測誤碼率接受機(jī)圖9.測誤碼率接受機(jī)用四個測誤碼率接受機(jī)來分別檢測四個信道的誤碼率的狀況。三、重要功能模塊參數(shù)設(shè)置全局參數(shù)設(shè)置圖10.全局配置其中比較重要的參數(shù)都已經(jīng)標(biāo)出來。信號速率40Gbit/s。中心頻率為193.1THz.對應(yīng)的TimeWindow為1024/40e9.尚有設(shè)置的自定義變量（用于掃描）。有信道間隔（channel_space），解復(fù)用器濾波器帶框(filter_bandwidth)，解復(fù)用器濾波器信道間隔(filter_channelspace)，四個信道的偏移量(drift1-4)，串?dāng)_(crosstalk)（查閱了一下，crosstalk就是指的串?dāng)_）。關(guān)鍵模塊參數(shù)設(shè)置復(fù)用器圖11.復(fù)用器配置復(fù)用器的四個濾波器的中心頻率和發(fā)射機(jī)的四個中心頻率想對應(yīng)。DCF與SMFDCF的色散系數(shù)為-0.016s/m^2損耗為0.4e-3dB/m(由于實(shí)際DCF的損耗要不小于一般的單模光纖)。SMF的損耗為0.2e-3dB/m色散為16e-6s/m^2.解復(fù)用器圖12.解復(fù)用器的配置尚有截圖中沒有顯示的是，接復(fù)用器的濾波器帶寬賦值的是filter_bandwidth。其隔離度賦值的是crosstalk。四、運(yùn)行成果分析與討論30個信道的功率譜圖13.30信道的功率譜分析：從圖中可以清晰看到30個信道的譜線，信號在前面，噪聲重要在背面，這個圖用于定性感受DWDM的系統(tǒng)。變化解復(fù)用器的濾波器帶寬。變化從0-40GHz（默認(rèn)DEMUX的串?dāng)_為off,四個信道移動為12GHz、12GHz、11GHz、11GHz）圖14.變化濾波器帶寬後的誤碼率曲線圖15.變化濾波器帶寬後眼圖的變化分析：1.濾波器帶寬假如太小，會對信號自身有影響，會損失信號的高頻分量，誤碼率會增長。2.濾波器帶寬假如太大，會帶入更多的噪聲，誤碼率也會增長3.因此最終曲線為一種U型曲線，在工程實(shí)踐中，我們叫這個曲線為“浴盆曲線”4.實(shí)際工程中的濾波器帶寬敞概取為0.8*信號速率。在這個試驗(yàn)中測得最佳為35GHz，也基本和工程實(shí)踐相吻合。變化發(fā)射機(jī)偏移量（0-20GHz）（默認(rèn)DEMUX串?dāng)_設(shè)置為off,濾波器帶寬為37GHz）圖16.變化發(fā)射機(jī)偏移量之後的誤碼率曲線圖17.變化偏移量之後的眼圖變化分析：1.從圖中可以看出伴隨發(fā)射機(jī)的偏移量的增長，反而誤碼率開始會展現(xiàn)一種下降的趨勢，再上升。2.這是由于DWDM系統(tǒng)中存在的非線性效應(yīng)會使頻率發(fā)生偏移。一般工程上，把接受端的濾波器的中心波長合適“紅移”，會得到更好的誤碼率。3.在這個圖中，由于我是加的發(fā)射機(jī)的中心頻率，相稱于對發(fā)射波長“藍(lán)移”，相對的來說，就是相稱于接受機(jī)中心波長的“紅移”（發(fā)射波長減小，接受濾波器的波長不變化，則是相對的接受端的“紅移”）。這樣誤碼率的下降就可以解釋了。4.這個圖反應(yīng)了為何工程上，我們使用的接受端濾波器的中心波長要相對發(fā)射端紅移。變化DEMUX的隔離度（crosstalk）（1-20dB）（默認(rèn)DEMUX的濾波器帶寬為37GHz,四個信道偏移為12GHz、12GHz、11GHz、11GHz）圖18.變化解復(fù)用器串?dāng)_之後的誤碼率曲線圖19.變化串?dāng)_之後的眼圖變化分析：伴隨DEMUX的串?dāng)_的增長，信道誤碼率明顯上升。眼圖的開合狀況也變惡化。這個也是和實(shí)際狀況相符的，串?dāng)_大，誤碼率就打。五、心得與體會1.對于不熟悉性能的變量可以用掃描的方式尋找最佳值。VPI的操作比較簡樸，不過對于每個器件的性能的把握需要多次的嘗試才可以比較順手。例如試驗(yàn)中我們用到了DEMUX的那個模塊，其中有個參數(shù)（OperatingFrequencyRange）設(shè)置，開始時候的default值是200THz到300THz,不過仿真出來的效果很差，後來查了論文才懂得，這個參數(shù)的設(shè)置很重要，要貼近你的工作頻率。最終多次試驗(yàn)，獲得是193THz-194THz.2.每個模塊的參數(shù)設(shè)置真的拾分重要，不應(yīng)當(dāng)急于仿真。要查英文，懂得沒一項(xiàng)的含義，然後看一看對于系統(tǒng)的影響，再去調(diào)整幅值。這樣思索之後才是故意義的。而不是一味地做一種模塊的搬運(yùn)工，這點(diǎn)我和自已的組員也說過。3.注意全局變量和局部變量的關(guān)系一定要想明白，有的時候出來的仿真的成果不好，就是由于這兩者之間的幅值有問題的。尚有就是慎用defau