5 SIMULAÇÃO DE UM SISTEMA WDM DE DOIS CANAIS COM O SOFTWARE VPI
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- Aline Casqueira Martinho
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1 68 5 SIMULAÇÃO DE UM SISTEMA WDM DE DOIS CANAIS COM O SOFTWARE VPI O software VPI foi originalmente introduzido em 1998 e era conhecido como PDA (Photonic Design Automation). O VPI atualmente agrega os elementos do PDA como um conjunto de elementos (desenvolvimento de metodologias, ferramentas de software e serviços) que norteiam a engenharia de redes ópticas (VPI, 2007a). A necessidade de baixo custo e um maior shakeout dos enlaces de comunicações levaram ao uso de simulações nos diferentes níveis de um enlace óptico. Algumas das vantagens diretas na implementação de simulações são: base para a criação de processos, familiaridade com as próximas gerações de componentes (sem a necessidade de aquisição imediata) e geração de conhecimento nos processos desenvolvidos. A Figura (5.1) apresenta a estrutura geral do software VPI. Figura 5.1: Estrutura geral do software VPI (VPI, 2007a).
2 69 Na camada inferior do VPI encontra-se o VPItransmissionMaker, responsável pela análise de links de comunicações ópticas. Nessa camada, o VPI permite selecionar o tipo e o formato do sinal e estabelecer um trade-off entre a rapidez da simulação e a precisão, podendo esta ser otimizada dependendo da aplicação e do fenômeno estudado. A base do VPItransmissionMaker para a realização das simulações é construída sobre um conjunto de sofisticados modelos matemáticos e numéricos, os quais seguem uma filosofia Black Box e modular. Os efeitos físicos fornecidos por esses modelos são determinados através de parâmetros globais e locais de cada modelo. Uma simulação com o VPI estabelece três elementos principais de monitoramento e controle: Universo (Universe), Galáxia (Galaxy) e Estrela (Star). Uma Estrela é a menor unidade (componente) dentro de uma simulação, não podendo ser alterada. Uma Galáxia é uma unidade (módulo) constituída de várias Estrelas e outras Galáxias. Finalmente, um Universo agrega todas as Galáxias e Estrelas. Dessa forma, o VPI permite a comunicação/compartilhamento de informações entre as Galáxias e as Estrelas. Essa abordagem leva o desenvolvimento da simulação a um paradigma de programação baseado na programação estruturada. Cada um desses objetos permite ajustar seus parâmetros de forma global ou apenas localmente ao objeto. Os principais parâmetros do VPI são: TimeWindow: configura o período de tempo para representar um bloco de dados (tamanho da palavra); esse parâmetro ajusta a resolução do espectro e a precisão da BER. SampleRateDefault: utilizado em todos os módulos como taxa de amostragem; no entanto, diferentes taxas de amostragem podem ser configuradas em cada módulo pelo parâmetro SampleRate. SampleModeCenterFrequency: configura a freqüência central global para todos os canais. BitRateDefault: utilizado em todos os módulos como taxa de bits; no entanto, diferentes taxas de bits podem ser configuradas em cada módulo pelo parâmetro BitRate.
3 70 Como exemplo, a Figura (5.2) apresenta o parâmetro global - TimeWindow. Figura 5.2: Parâmetro global - TimeWindow (VPI, 2007a). A escolha adequada desses parâmetros influencia diretamente o desempenho da simulação e até se a mesma vai ser executada ou não. Algumas regras simples são: SampleRateDefault x TimeWindow: deve ser uma potência de dois, 2 n BitRateDefault x TimeWindow: deve ser uma potência de dois, 2 m Uma forma de definir esses parâmetros adequadamente consiste em escolher inicialmente a Taxa de Bits (BitRate) do sistema a ser simulado. A próxima etapa consiste em escolher quantos blocos de dados serão amostrados a essa Taxa de Bits e, em seguida, qual é o tamanho da palavra utilizada (TimeWindow). A Tabela (5.1) resume esses parâmetros. Sistema BitRate SampleRate TimeWindow Amostras/Bloco 2,5 Gbp/s único canal NRZ 2,5e9 8 * 2,5e9 64 / 2,5e * 2,5e9 512 / 2,5e * 2,5e / 2,5e Gbp/s único canal NRZ 10e9 8 * 2,5e9 64 / 2,5e * 2,5e9 512 / 2,5e * 2,5e / 2,5e Tabela 5.1: Parâmetros globais típicos de uma simulação com o VPI.
4 Taxa de Erro de Bit (BER) Com o intuito de ganhar maior familiaridade com a montagem do sistema WDM de dois canais (1310 nm e 1550 nm) utilizada no experimento remoto implementado, foram realizadas simulações da medida da BER do sistema. Todas as simulações foram realizadas utilizando-se modulação externa dos lasers e os parâmetros para a fibra óptica mostrados na Tabela (5.2): Canal (nm) Coeficiente de Atenuação (dbm/km) Coeficiente de Dispersão (ps/nm.km) ,35 0, ,38 Tabela 5.2: Parâmetros da fibra óptica utilizados na simulação. A Figura (5.3) mostra a estrutura do aplicativo desenvolvido com o VPI para a simulação da BER do sistema. Figura 5.3: Estrutura do aplicativo em VPI para simulação da Taxa BER.
5 BER em função da Potência do Laser para vários Comprimentos Esta simulação foi realizada com o objetivo de investigar o comportamento da BER para cada canal com relação à variação da potência fornecida pelos lasers para diferentes comprimentos da fibra óptica. Nas Figuras (5.4) e (5.5) são mostrados os resultados obtidos utilizando-se respectivamente valores para a largura dos lasers iguais a 50 MHz e 1 GHz em ambos os canais. Observando a Figura (5.4) verifica-se para ambos os canais que a BER diminui à medida que a potência dos lasers aumenta. Esse resultado era esperado, uma vez que o aumento da potência do laser corresponde a um aumento do valor médio do nível de potência para o bit 1, de modo que melhora a capacidade do sistema de distinguir entre o bit 0 e o bit 1. Nota-se ainda que para uma dada potência e comprimento da fibra, o desempenho do canal de 1550 nm é significativamente melhor do que o do canal de 1310 nm. Esse resultado pode ser explicado considerando-se que o canal de 1310 nm apresenta uma atenuação maior do que o canal de 1550 nm. Verifica-se também que os valores da BER aumentam quando a Taxa de Bits passa de 1 Gbps para 10 Gbps. Comparando as Figuras (5.4) e (5.5) verifica-se que a BER aumenta significativamente quando a largura dos lasers passa de 50 MHz para 1 GHz para ambos os canais operando a taxa de bits igual a 1 Gbps. Quando a taxa de bits é igual a 10 Gbps esse aumento é menor, indicando que o desempenho do sistema já está limitado pela taxa de bits. Nota-se também que para largura do laser igual a 1 GHz as curvas tendem a um patamar mínimo à medida que a potência aumenta, denominado BER-floor. Esse efeito é mais pronunciado para 1550 nm.
6 73 É importante observar que a análise das curvas obtidas permite determinar a potência óptica mínima do laser necessária à operação do sistema com um nível de BER mínimo especificado para um determinado comprimento da fibra óptica. Geralmente, essa potência mínima é determinada com base no canal de menor desempenho. Por exemplo, no caso de um sistema operando com lasers de largura 50 MHz, taxa de bits 1 Gbps e comprimento da fibra 10 km, para obter-se um nível de BER mínimo de referência igual a é necessário utilizar uma potência mínima igual a -15 dbm. Esse valor é determinado com base no canal de 1310 nm, o qual apresenta a maior perda. A Tabela (5.3) mostra os valores utilizados para os parâmetros principais. Parâmetros Largura do Laser 1310 nm Largura do Laser 1550 nm Potência Laser Taxa de Bit Atenuação de Entrada 1310 nm Atenuação de Entrada 1550 nm Comprimento da Fibra Perda por Inserção Atenuação da Fibra 1310nm Atenuação da FIbra 1550nm Dispersão 1310 nm Dispersão 1550 nm Valores 50 MHz e1ghz 50 MHz e1ghz 0,01 mw até 0,5 mw (55 pontos) 1 Gbps e 10 Gbps 0 dbm 0 dbm 10 até 50 km (5 curvas) 1,3 dbm 0,35 dbm/km 0,22 dbm/km 0 ps/nm.km 17, ps/nm.km Tabela 5.3: Parâmetros utilizados na simulação: BER em função da Potência do Laser para vários Comprimentos.
7 74 (a) (b) (c) (d) Figura 5.4: BER x Potência do Laser (Largura dos lasers de 50 MHz): (a) Taxa de Bits 1 Gbps / Canal de 1310 nm ; (b) Taxa de Bits 1 Gbps / Canal de 1550 nm; (c) Taxa de Bits 10 Gbps / Canal de 1310 nm; (d) Taxa de Bits 10 Gbps / Canal de 1550 nm.
8 75 (a) (b) (c) (d) Figura 5.5: BER x Potência do Laser (Largura dos lasers de 1 GHz): (a) Taxa de Bits 1 Gbps / Canal de 1310 nm ; (b) Taxa de Bits 1 Gbps / Canal de 1550 nm; (c) Taxa de Bits 10 Gbps / Canal de 1310 nm; (d) Taxa de Bits 10 Gbps / Canal de 1550 nm.
9 BER em função da Largura do Laser para vários Comprimentos Esta simulação foi realizada com o objetivo de investigar o comportamento da BER para cada canal com relação à variação da largura dos lasers para diferentes comprimentos da fibra óptica. Nas Figuras (5.6) e (5.7) são mostrados os resultados obtidos utilizando-se respectivamente valores para a taxa de bits dos lasers iguais a 1 Gbps e 10 Gbps em ambos os canais. Observando a Figura (5.6) verifica-se para ambos os canais que a BER aumenta à medida que a largura dos lasers aumenta. Esse resultado era esperado, uma vez que o aumento da largura do laser produz uma maior superposição de bits, modo que piora a capacidade do sistema de distinguir entre bits 0 e 1 sucessivos. Esse efeito é mais pronunciado para fibras de comprimento menor. Como no caso anterior, verifica-se que o desempenho do canal de 1550 nm é significativamente melhor do que o do canal de 1310 nm e, conforme esperado, que os valores da BER aumentam quando a potência dos lasers passa de 0,1 mw para 0,065 mw. Comparando as Figuras (5.6) e (5.7) verifica-se que a influência da largura sobre a BER diminui para ambos os canais quando a taxa de bits passa de 1 Gbps para 10 Gbps, indicando novamente que o desempenho do sistema já está limitado pela taxa de bits. Verifica-se que, esse efeito é mais pronunciado para o canal de 1310 nm.
10 77 Os resultados das simulações e mostram que, para as situações analisadas, a atenuação é um fator mais importante do que a dispersão no que se refere à limitação do desempenho do sistema, uma vez que a BER é sempre maior no canal de 1310 nm para o qual o coeficiente de atenuação na fibra (0,35 dbm/km) é maior do que para o canal de 1550 nm (0,22 dbm/km). Isso ocorre embora o coeficiente de dispersão na fibra seja menor para o canal de 1310 nm (0 ps/nm.km) do que para o canal de 1550 nm (17 ps/nm.km). A Tabela (5.4) mostra os valores utilizados para os parâmetros principais. Parâmetros Largura do Laser 1310 nm Largura do Laser 1550 nm Potência Laser Taxa de Bit Atenuação de Entrada 1310 nm Atenuação de Entrada 1550 nm Comprimento da Fibra Perda por Inserção Atenuação da Fibra 1310nm Atenuação da FIbra 1550nm Dispersão 1310 nm Dispersão 1550 nm Valores 50 MHz até 1 GHz (55 pontos) 50 MHz até 1 GHz (55 pontos) 0,1 mw e 0,065 mw 1 Gbps e 10 Gbps 0 dbm 0 dbm 10 até 50 km (5 curvas) 1,3 dbm 0,35 dbm/km 0,22 dbm/km 0 ps/nm.km 17, ps/nm.km Tabela 5.4: Parâmetros utilizados na simulação: BER em função da Largura do Laser para vários Comprimentos.
11 78 (a) (b) (c) (d) Figura 5.6: BER x Largura do Laser (Taxa de Bits 1 Gbps): (a) Potência de 0,1 mw / Canal de 1310 nm ; (b) Potência de 0,1 mw / Canal de 1550 nm; (c) Potência de 0,065 mw / Canal de 1310 nm; (d) Potência de 0,065 mw / Canal de 1550 nm.
12 79 (a) (b) (c) (d) Figura 5.7: BER x Largura do Laser (Taxa de Bits 10 Gbps): (a) Potência de 0,1 mw / Canal de 1310 nm ; (b) Potência de 0,1 mw / Canal de 1550 nm; (c) Potência de 0,065 mw / Canal de 1310 nm; (d) Potência de 0,065 mw / Canal de 1550 nm.
13 BER em função da Potência Recebida para várias Taxas de Bits Esta simulação foi realizada com o objetivo de investigar o comportamento da BER para cada canal com relação à variação da potência recebida (ROP - Received Optic Power) para diferentes taxas de bits. Nas Figuras (5.8) e (5.9) são mostrados os resultados obtidos utilizando-se respectivamente valores para a largura dos lasers iguais a 50 MHz e 1 GHz em ambos os canais. Observando a Figura (5.8) verifica-se que para ambos os canais a BER diminui à medida que a potência recebida aumenta. Nota-se também que, mantendo fixo o valor da potência recebida, a BER não varia significativamente com a taxa de bits na faixa de 0,25 a 1,25 Gbps. Na faixa de 2,5 a 12,5 Gbps a BER aumenta com a taxa de bits, sendo esse efeito mais pronunciado para o canal de 1550 nm. Nesse caso, o desempenho do canal de 1310 torna-se melhor do que o do canal de 1550 nm à medida que aumenta a taxa de bits. Comparando as Figuras (5.8) e (5.9) verifica-se que, mantendo a potência recebida fixa, a BER diminui com a taxa de bits na faixa de 0,25 a 1,25 Gbps quando a largura dos lasers passa de 50 MHz para 1 GHz para ambos os canais. Na faixa de 2,5 a 12,5 Gbps a BER aumenta com a taxa de bits, sendo esse efeito mais pronunciado para o canal de 1550 nm. É importante notar que para o canal de 1310 nm ocorre um cruzamento das curvas correspondentes a taxas de bits de 2,5 e 5,0 Gbps. Esses resultados permitem antecipar a existência de um ponto de mínimo na curva BER x Taxa de bits, cuja posição deve depender da largura dos lasers.
14 81 A Tabela (5.5) mostra os valores utilizados para os parâmetros principais. Parâmetros Largura do Laser 1310 nm Largura do Laser 1550 nm Potência Laser Taxa de Bit Atenuação de Entrada 1310 nm Atenuação de Entrada 1550 nm Comprimento da Fibra Perda por Inserção Atenuação da Fibra 1310nm Atenuação da FIbra 1550nm Dispersão 1310 nm Dispersão 1550 nm Valores 50 MHz e1ghz 50 MHz e1ghz 1,2 mw 0,25 até 1,25 Gbps (5 curvas) 2,5 até 12,5 Gbps (5 curvas) 0 até 6 dbm (55 pontos) 6,5 até 12,5 dbm (55 pontos) 50 km 1,3 dbm 0,35 dbm/km 0,22 dbm/km 0 ps/nm.km 17, ps/nm.km Tabela 5.5: Parâmetros utilizados na simulação: BER em função da Potência Recebida (ROP) para várias Taxas de Bits.
15 82 (a) (b) (c) (d) Figura 5.8: BER x Potência Recebida (Enlace de 50 km, Largura dos lasers de 50 MHz e Potência dos lasers de 1,2 mw): (a) Taxa de bits 0,25 até 1,25 Gbps / Canal de 1310 nm ; (b) Taxa de bits 0,25 até 1,25 Gbps / Canal de 1550 nm; (c) Taxa de bits 2,5 até 12,5 Gbps / Canal de 1310 nm; (d) Taxa de bits 2,5 até 12,5 Gbps / Canal de 1550 nm.
16 83 (a) (b) (c) (d) Figura 5.9: BER x Potência Recebida (Enlace de 50 km, Largura dos lasers de 1 GHz e Potência dos lasers de 1,2 mw): (a) Taxa de bits 0,25 até 1,25 Gbps / Canal de 1310 nm ; (b) Taxa de bits 0,25 até 1,25 Gbps / Canal de 1550 nm; (c) Taxa de bits 2,5 até 12,5 Gbps / Canal de 1310 nm; (d) Taxa de bits 2,5 até 12,5 Gbps / Canal de 1550 nm.
17 84 As Figuras (5.10) e (5.11) mostram os Diagramas de Olho para o sinal óptico de saída correspondente ao canal de 1310 nm com largura do laser igual a 1 GHz para várias atenuações (menor atenuação corresponde a maior potência recebida), respectivamente para Taxas de Bits de 0,25, 0,5 e 1 Gbps e Taxas de Bits de 2,5, 5 e 10 Gbps. A partir da Figura (5.10) verifica-se que, conforme esperado, para largura do laser igual a 1 GHz o desempenho do canal de 1310 nm melhora à medida que aumenta a taxa de bits na faixa de 0,25 a 1 Gbps. Nota-se também que o desempenho piora à medida que aumenta a atenuação (diminui a potência recebida). Observando a Figura (5.11) verifica-se que, conforme esperado, para largura do laser igual a 1 GHz o desempenho do canal de 1310 nm piora à medida que aumenta a taxa de bits na faixa de 2,5 a 10 Gbps. Como no caso anterior, o desempenho piora à medida que aumenta a atenuação (diminui a potência recebida). Nas Figuras (5.12) e (5.13) são mostrados os Diagramas de Olho para o sinal óptico de saída correspondente ao canal de 1550 nm com largura do laser igual a 1 GHz para várias atenuações, respectivamente para Taxas de Bits de 0,25, 0,5 e 1 Gbps e Taxas de Bits de 2,5, 5 e 10 Gbps. Observa-se um comportamento semelhante ao do canal de 1310 nm. Nota-se também, conforme esperado, que para taxas de bits na faixa de 2,5 a 10 Gbps, o desempenho do canal de 1550 nm é mais sensível à variação da taxa de bits e menos sensível à variação da potência recebida em comparação com o desempenho do canal de 1310.
18 85 0,25 Gbps 0,5 Gbps 1 Gbps Figura 5.10: Diagramas de Olho para o Canal de 1310 nm / Largura do laser 1 GHz com atenuações de 0,3e6dBm(horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 0,25, 0,5 e 1 Gbps.
19 86 2,5 Gbps 5 Gbps 10 Gbps Figura 5.11: Diagramas de Olho para o Canal de 1310 nm / Largura do laser 1 GHz com atenuações de 0,3e6dBm(horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 2,5, 5e10Gbps.
20 87 0,25 Gbps 0,5 Gbps 1 Gbps Figura 5.12: Diagramas de Olho para o Canal de 1550 nm / Largura do laser 1 GHz com atenuações de 6,5, 9,5 e 12,5 dbm (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 0,25, 0,5 e 1 Gbps.
21 88 2,5 Gbps 5 Gbps 10 Gbps Figura 5.13: Diagramas de Olho para o Canal de 1550 nm / Largura do laser 1GHz com atenuações de 6,5, 9,5 e 12,5 dbm (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 2,5, 5e10Gbps.
22 5.1.4 BER em função do Comprimento da Fibra para várias Taxas De Bits 89 Esta simulação foi realizada com o objetivo de investigar o comportamento da BER para cada canal com relação à variação do comprimento da fibra óptica para diferentes taxas de bits. Nas Figuras (5.14) e (5.15) são mostrados os resultados obtidos utilizando-se respectivamente valores para a largura dos lasers iguais a 50 MHz e 1 GHz em ambos os canais. Observando a Figura (5.14) verifica-se para ambos os canais que a BER aumenta à medida que o comprimento da fibra aumenta. Nota-se também que, mantendo fixo o valor do comprimento, a BER não varia significativamente com a taxa de bits na faixa de 0,25 a 1,25 Gbps. Na faixa de 2,5 a 12,5 Gbps a BER aumenta com a taxa de bits para ambos os canais, sendo esse efeito novamente mais pronunciado para o canal de 1550 nm, embora o desempenho do canal de 1550 mantenha-se sempre melhor do que o do canal de 1310 nm. Comparando as Figuras (5.14) e (5.15) verifica-se que, mantendo o comprimento da fibra fixo, a BER diminui com a taxa de bits na faixa de 0,25 a 1,25 Gbps quando a largura dos lasers passa de 50 MHz para 1 GHz para ambos os canais. Na faixa de 2,5 a 12,5 Gbps a BER não varia significativamente com a taxa de bits para o canal de 1310 nm e aumenta com a taxa de bits para o canal de 1550 nm. Nota-se novamente a ocorrência de um cruzamento das curvas correspondentes a taxas de bits de 2,5 e 5,0 Gbps, desta vez para o canal de 1550 nm, indicando a existência de um ponto de mínimo na curva BER x Taxa de bits, cuja posição deve depender do comprimento da fibra.
23 90 A Tabela (5.6) mostra os valores utilizados para os parâmetros principais. Parâmetros Largura do Laser 1310 nm Largura do Laser 1550 nm Potência Laser Taxa de Bit Atenuação de Entrada 1310 nm Atenuação de Entrada 1550 nm Comprimento da Fibra Perda por Inserção Atenuação da Fibra 1310nm Atenuação da FIbra 1550nm Dispersão 1310 nm Dispersão 1550 nm Valores 50 MHz e1ghz 50 MHz e1ghz 0,05 mw e 0,035 mw 0,25 Gbps até 1,25 Gbps (5 curvas) 2,5 Gbps até 12,5 Gbps (5 curvas) 0 dbm 0 dbm 10 até 50 km (55 pontos) 1,3 dbm 0,35 dbm/km 0,22 dbm/km 0 ps/nm.km 17, ps/nm.km Tabela 5.6: Parâmetros utilizados na simulação: BER em função do Comprimento da Fibra para várias Taxas de Bits.
24 91 (a) (b) (c) (d) Figura 5.14: BER x Comprimento (Largura dos lasers de 50 MHz): (a) Potência 0,05 mw/taxa de Bits de 0,25 a 1,25 Gbps / Canal de 1310 nm ; (b) Potência 0,05 mw/taxa de Bits de 0,25 a 1,25Gbps / Canal de 1550 nm; (c) Potência 0,035 mw/taxa de Bits de 2,5 a 12,5 Gbps / Canal de 1310 nm; (d) Potência 0,035 mw/taxa de Bits de 2,5 a 12,5 Gbps / Canal de 1550 nm.
25 92 (a) (b) (c) (d) Figura 5.15: BER x Comprimento (Largura dos Lasers de 1 GHz): (a) Potência 0,05 mw/taxa de Bits de 0,25 a 1,25 Gbps / Canal de 1310 nm ; (b) Potência 0,05 mw/taxa de Bits de 0,25 a 1,25 Gbps / Canal de 1550 nm; (c) Potência 0,05 mw/taxa de Bits de 2,5 a 12,5 Gbps / Canal de 1310 nm; (d) Potência 0,05 mw/taxa de Bits de 2,5 a 12,5 Gbps / Canal de 1550 nm.
26 93 Nas Figuras (5.16) e (5.17) são mostrados os Diagramas de Olho para o sinal óptico de saída correspondente ao canal de 1310 nm com largura do laser igual a 1 GHz para vários comprimentos da fibra óptica, respectivamente para Taxas de Bits de 0,25, 0,5 e 1 Gbps e Taxas de Bits de 2,5,5e10Gbps. Observando a Figura (5.16) verifica-se que, conforme esperado, para largura do laser igual a 1 GHz o desempenho do canal de 1310 nm melhora à medida que aumenta a taxa de bits na faixa de 0,25 a 1 Gbps. Nota-se também que o desempenho piora significativamente à medida que aumenta o comprimento da fibra, com o olho fechando-se totalmente para comprimento igual a 100 km. A partir da Figura (5.17) verifica-se que, conforme esperado, para largura do laser igual a 1 GHz o desempenho do canal de 1310 nm não varia significativamente com a taxa de bits na faixa de 2,5 a 10 Gbps. Como no caso anterior, o desempenho piora à medida que aumenta o comprimento da fibra. Os Diagramas de Olho (Figuras 5.18 e 5.19), mostram o sinal óptico de saída correspondente ao canal de 1550 nm com largura do laser igual a 1 GHz para vários comprimentos da fibra óptica, para Taxas de Bits de 0,25, 0,5 e 1 Gbps e Taxas de Bits de 2,5, 5e10Gbps. Observa-se que na faixa de 0,25 a 1 Gbps o comportamento do canal de 1550 nm é semelhante ao do canal de 1310 nm, embora um pouco menos sensível à variação da taxa de bits. Na faixa de 2,5 a 10 Gbps o desempenho piora à medida que aumenta a taxa de bits e/ou aumenta o comprimento da fibra.
27 94 0,25 Gbps 0,5 Gbps 1 Gbps Figura 5.16: Diagramas de Olho para o Canal de 1310 nm / Largura do laser 1 GHz com comprimentos de fibra iguais a 10, 50 e 100 km (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 0,25, 0,5 e 1 Gbps.
28 95 2,5 Gbps 5 Gbps 10 Gbps Figura 5.17: Diagramas de Olho para o Canal de 1310 nm / Largura do laser 1 GHz com comprimentos de fibra iguais a 10, 50 e 100 km (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 2,5, 5 e 10 Gbps.
29 96 0,25 Gbps 0,5 Gbps 1 Gbps Figura 5.18: Diagramas de Olho para o Canal de 1550 nm / Largura do laser 1 GHz com comprimentos de fibra iguais a 10, 50 e 100 km (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 0,25, 0,5 e 1 Gbps.
30 97 2,5 Gbps 5 Gbps 10 Gbps Figura 5.19: Diagramas de Olho para o Canal de 1550 nm / Largura do laser 1 GHz com comprimentos de fibra iguais a 10, 50 e 100 km (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 2,5, 5 e 10 Gbps.
31 BER em função da Taxa de Bits para várias Larguras Esta simulação foi realizada com o objetivo de investigar o comportamento da BER para cada canal com relação à variação da Taxa de Bits para diferentes larguras dos lasers. Na Figura (5.20) são mostrados os resultados obtidos. Observando a Figura (5.20) verifica-se para ambos os canais que, conforme indicado pelos resultados das simulações e 5.1.4, inicialmente a BER diminui à medida que a taxa de bits aumenta, atingindo um valor mínimo a partir do qual passa a aumentar. O valor desse mínimo aumenta com a largura do laser e diminui com o comprimento da fibra, situando-se no caso das simulações realizada entre 1 a 5 Gbps. A Tabela (5.7) mostra os parâmetros utilizados. Parâmetros Largura do Laser 1310 nm Largura do Laser 1550 nm Potência Laser Taxa de Bit Atenuação de Entrada 1310 nm Atenuação de Entrada 1550 nm Comprimento da Fibra Perda por Inserção Atenuação da Fibra 1310nm Atenuação da FIbra 1550nm Dispersão 1310 nm Dispersão 1550 nm Valores 50 MHz até 1,05 GHz 50 MHz até 1,05 GHz 0,035 mw para 10 km e 0,25 mw para 50 km 0,25 Gbps até 12,5 Gbps (5 curvas) 0 dbm 0 dbm 10 e 50 km 1,3 dbm 0,35 dbm/km 0,22 dbm/km 0 ps/nm.km 17, ps/nm.km Tabela 5.7: Parâmetros utilizados na simulação: BER em função da Taxa de Bits para várias Larguras.
32 99 (a) (b) (c) (d) Figura 5.20: BER x Taxa de Bits (Largura dos lasers de 50 MHz até 1,05 GHz): (a) Enlace de 50 km / 0,25 mw de Potência / Canal de 1310 nm ; (b) Enlace de 50 km / 0,25 mw de Potência / Canal de 1550 nm; (c) Enlace de 10 km / 0,035 mw de Potência / Canal de 1310 nm; (d) Enlace de 10 km / 0,035 mw de Potência / Canal de 1550 nm.
33 100 Nas Figuras (5.21) e (5.22) são mostrados os Diagramas de Olho para o sinal óptico de saída correspondente ao canal de 1310 nm para várias taxas de bits e larguras do laser, respectivamente para valores do comprimento da fibra de 10 km e 50 km. Observa-se que, conforme esperado, a partir da largura do laser igual a 0,55 MHz o desempenho de ambos os canais melhora quando a taxa de bits passa de 0,25 a 5 Gbps e piora novamente quando a taxa de bits passa para 12,5 Gbps. Nas Figuras (5.23) e (5.24) são mostrados os Diagramas de Olho para o sinal óptico de saída correspondente ao canal de 1550 nm para várias taxas de bits e larguras do laser, respectivamente para comprimentos de fibra de 10 km e 50 km.
34 101 0,25 Gbps 5,0 Gbps 12,5 Gbps Figura 5.21: Diagramas de Olho para o Canal de 1310 nm para enlace de 10 km com larguras do laser de 50 MHz, 0.55 GHz e 1,05 GHz (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 0,25, 5,0 e 12,5 Gbps.
35 102 0,25 Gbps 5,0 Gbps 12,5 Gbps Figura 5.22: Diagramas de Olho para o Canal de 1310 nm para enlace de 50 km com larguras do laser de 50 MHz, 0,55 GHz e 1,05 GHz (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 0,25, 5,0 e 12,5 Gbps.
36 103 0,25 Gbps 5,0 Gbps 12,5 Gbps Figura 5.23: Diagramas de Olho para o Canal de 1550 nm para enlace de 10 km com larguras do laser de 50 MHz, 0,55 GHz e 1,05 GHz (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 0,25, 5,0 e 12,5 Gbps.
37 104 0,25 Gbps 5,0 Gbps 12,5 Gbps Figura 5.24: Diagramas de Olho para o Canal de 1550 nm para enlace de 50 km com larguras do laser de 50 MHz, 0,55 GHz e 1,05 GHz (horizontal) e Taxas de Bits (vertical) de 0,25, 5,0 e 12,5 Gbps.
5 Resultados. 1 Os resultados apresentados foram obtidos com 1 rodada do simulador.
5 Resultados A dificuldade em modelar analiticamente o comportamento de sistemas celulares hierarquizados faz com que grande parte dos estudos de desempenho destes sistemas seja baseada em simulações.
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