密集波分复用系统光信噪比的软件仿真

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1、上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言第一章引言1.1背景及问题的提出随着通信网络传输容量的不断增长以及网络日益突出的灵活性、可扩展性的需求，密集波分复用（DWDM:DenseWavelengthDivisionMultiplex）技术得以迅速发展并被广泛应用。决定和影响密集波分复用系统传输质量的参数有很多，如光信噪比（OSNR：OpticalSignaltoNoiseRatio，信号的功率和与信号一起传输的噪声功率的比值[01]）、误码率（BER：BitErrorRate，错误比特与总传输比特的比值）、眼图标尺[02]（检测由于码间干扰和噪声引起的信

2、号畸变[03]）和Q因数（用于度量脉冲的噪声大小）等。其中光信噪比是衡量波分系统性能的最重要的指标，由它可以推导出误码率进而得到Q因数。光信噪比的理论计算冗长繁杂，如何求证密集波分复用系统的光信噪比是否达标一直是困扰设计和测试人员的难题。最常见的解决方案是构建实际网络进行系统测试，虽然其结果接近真实情况，但设备投入大，配置改动不灵活，取得结果的周期较长。如朗讯科技2008年初为其城域网密集波分复用系统--1830所建立的研发实验室，共9端系统（7端中继设备，2端上下波终端设备，半配共20个波长），光硬件的内部采购价就已达到了几十万美金,还需配备至少2名

3、测试工程师,一个版本的测试最快也要6～7周时间。可见，如果每次测试都采用真实系统，不仅成本高，周期长，有时由于参数设置不当还需反工，难于及时查找和分析原因，因此，解决上述问题的最有效方法是采用计算机进行仿真模拟，即通过建立波分系统基本构成单元的数学模型，利用相应的算法加以量化，借助计算机的高速运算和处理能力，来完成对系统的性能分析和测试。国外虽然有多款仿真软件可对密集波分系统进行模拟，但先期软件投资较大，且 由于商业软件要支持多数厂商的系统，其设置一般比较繁琐，许多结果无重要意义， 特别是当系统的器件选型改变时，需要对软件代码重新编写和集成。因此，迫切

4、需要 一款简洁高效的软件，它只需针对密集波分复用系统的主要参数--光信噪比进行模拟 仿真，而且要求设置简单灵活，特别是其参数库模块化以便在器件更换时进行替换。6上海交通大学工程硕士学位论文第一章引言1.1国内外研究现状目前业界领先的密集波分复用仿真软件的供应商主要有2家，VPIsystems和OptiWave1．美国VPI(VirtualPhotonicsIncorporated)systems公司的光系统模拟设计软件VPIOpticalSystems8.3（2009年8月推出）同时支持波分和接入系统的仿真，并能提供混合设计程序和结构化模型。其中传输模

5、拟软件TransmissionMaker提供了模块化的仿真工具，它可将从发射机到接收机的各单元抽象成一个个模块，并提供了一系列的逻辑和数学运算工具，以实现电域和光域的变换。该软件支持多种光信号源的编码方式，如传统的非归零码（NRZ：non-return-to-zero)，载波抑制归零码（CS-RZ：CarriersuppressedReturntoZero）和针对40Gbit/s信号源的移相键控码（DPSK：DifferentialPhaseShiftKeying）等。它对光放大器的模拟也可选择参铒放大器或拉曼放大器等类型。其仿真的结果包括光信噪比、误

6、码率和眼图等。该软件的应用厂商较多，其中比较知名的有Huawei、Alcatel、Fujitsu和JDSU等。软件基本售价在1.5万美金左右。2．加拿大OptiWave公司于2009年5月推出的OptiSystem8.0软件除了支持传统的密集波分复用系统以外，还能支持无源光网络（PON：passiveopticalnetwork），特别对光的非线性效应（四波混频、受激布里渊散射、自相位调制和交叉相位调制）能进行很好的模拟，同时还包含了多种光纤类型的数据库。其仿真结果包括光信噪比、误码率、眼图和信号啁啾（chirp）等。该软件的特点在于对光学器件性能的精

7、确仿真，因此在教学研究和生产制造中被广泛采用。其软件的基本售价在1万美金以上，且不包含升级和技术支持费用。上述两种软件，其价格都在人民币5万以上，加上不同的类库还要额外费用,特 别是如选择新型器件,还得付费委托软件开发商编写参数库并集成。在当前严峻的金 融形势下，购买申请想要获得批准也可能要费一番周折。国内密集波分系统的仿真软件与国外相比还有很大差距，至今尚无功能齐全、界 面友好的软件被广泛应用[04]。因此，本课题拟在这方面作一些工作，希望能以较低的 成本来满足密集波分系统光性噪比参数验证的需求。1.2研究的目标及其主要的内容为了开发出简洁有效的针对

8、密集波分复用系统的主要参数--光信噪比的仿真软件，首先要找到真实系统与仿真模型之间的联系。这个