HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN OPTSIM®

OptSim® es un software de la compañía Synopsis, Inc, que proporciona un paquete de simulación de sistemas de comunicaciones ópticas como WDM, TDM, CATV, PON y otros sistemas ópticos para múltiples aplicaciones, además permite diseñar y simular sistemas ópticos para evaluar su desempeño de acuerdo a varios parámetros determinados [134]. Esta herramienta representa un sistema óptico de comunicaciones como un conjunto de bloques interconectados, donde cada bloque representa un componente en el sistema de comunicación. Al igual que en un sistema óptico real, la señal de datos es transportada entre los componentes que hacen parte de la simulación en OptSim®. Cada bloque o componente es simulado de manera independiente con base en los parámetros especificados por el usuario para cada uno de ellos y la señal transmitida a estos desde otros bloques. En la herramienta, los bloques están representados gráficamente como iconos e internamente como estructuras de datos y algoritmos numéricos sofisticados [134].

Juan Darío Delgado Lasso- Joseph Camilo Marcillo Bravo Página 59 OptSim® proporciona una extensa librería con los componentes más comúnmente utilizados en sistemas de comunicaciones ópticas y se organizan en varias categorías como: Generadores de señal, transmisores, Fibras Ópticas, Filtros (ópticos y eléctricos), multiplexores y demultiplexores, amplificadores (ópticos y eléctricos), receptores, entre otras. Además, cuenta con la capacidad de análisis de desempeño con base en parámetros como BER, Factor Q, espectro de potencia, analizador de señal, diagrama del ojo con una selección completa de herramientas de medida como jitter, abertura del ojo, espectro electro/óptico, fase/frecuencia óptica instantánea, potencia, entre otras. Además, para la utilización de todas sus funcionalidades, esta herramienta proporciona un entorno de trabajo conformado por una GUI que permite una interacción más sencilla con el usuario, facilitando el diseño de los sistemas ópticos y el análisis de los resultados que se producen a partir de su simulación [134]. Una característica de gran importancia que tiene la herramienta de simulación es que, por una parte, cuenta con una extensa librería de componentes para el diseño y modelamiento de aplicaciones como CATV analógico y CATV Digital (con base en modulaciones PSK, M-QAM, etc.); por otra parte, incluye dos redes básicas FTTH-PON con soporte de servicios de datos, VoIP y video ya diseñadas con sus respectivos nodos o módulos como lo es el ONT y el OLT, que permiten ser una referencia para la implementación de las topologías de red que proporcionen estos servicios y así evaluar el desempeño óptico.

Las características expuestas anteriormente son adecuadas para el desarrollo de este trabajo de grado, además la Facultad de Ingeniería electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad del Cauca facilita esta herramienta de simulación ya que cuenta con la licencia para su utilización, por tal razón, esta herramienta ha sido seleccionada.

Por otra parte, la interacción con la herramienta de simulación se puede representar utilizando el estándar UML 2.0, como se ilustra en la figura 4.1, mediante un diagrama de casos de uso del simulador. Este diagrama de comportamiento se basa en los requerimientos de sistema y muestra los eventos generados por la interacción entre el sistema y entidades externas al sistema.

Juan Darío Delgado Lasso- Joseph Camilo Marcillo Bravo Página 60

Figura 4.1. Diagrama de casos de uso del simulador. Por los autores.

Un aspecto importante que caracteriza a OptSim® es la utilización de una doble máquina de simulación, definiendo dos modos de simulación [134]:

 Modo Bloque. En este modo se realizan simulaciones en las que la señal de datos pasada entre los componentes representa el tiempo total simulado en un bloque de datos. Dicho de otra manera, en este modo un único componente puede pasar datos únicamente a otro componente una vez durante el curso de la simulación, cubriendo el tiempo simulado en un solo bloque de datos. La figura 4.2 muestra un ejemplo proporcionado por la herramienta en el que se puede visualizar el entorno de trabajo en este modo.

Juan Darío Delgado Lasso- Joseph Camilo Marcillo Bravo Página 61

Figura 4.2. Entorno del área de trabajo del modo bloque (Nombre del archivo: 10 Gbps Link).

 Modo Muestra. En este modo se realizan las simulaciones de tal manera que la señal de datos pasada entre los componentes representa una única muestra en cada instante de tiempo. A diferencia del modo bloque, en este modo un componente pasará nuevas muestras de datos a otro componente a cada paso de tiempo en la simulación, además la simulación puede ejecutarse sobre una cantidad ilimitada de tiempo. La figura 4.3 muestra un ejemplo proporcionado por la herramienta en el que se puede visualizar el entorno de trabajo en este modo.

Figura 4.3. Entorno del área de trabajo del modo muestra (Nombre del archivo: First).

Juan Darío Delgado Lasso- Joseph Camilo Marcillo Bravo Página 62 Adicionalmente, el modo muestra presenta dos tipos de simulación:

 La técnica de simulación de ancho de banda variable (VBS, Variable Bandwidth Simulation) que define un entorno donde las señales se propagan como muestras en el dominio del tiempo sobre un ancho de banda variable y permite determinar el comportamiento de la señal en recepción. Además, presenta diferentes opciones de simulación: “VBS Loss Only Fiber”, que solo tiene en

cuenta la atenuación de la fibra, “VBS Linear Fiber”, que solo considera los efectos lineales y “Full VBS”, caracterizada por ser la opción más completa para

realizar la simulación ya que tiene en cuenta todos los efectos de la fibra, por consiguiente, implica que los resultados de la simulación tengan un nivel más cercano a la realidad.

 La técnica de propagación espectral (SPT, Spectral Propagation Technique) que se realiza en el dominio de la frecuencia, donde las señales se propagan en la red como espectros de potencia, tomando en cuenta las pérdidas y el ruido de los componentes. De esta manera, el espectro y los niveles de potencia pueden evaluarse en cualquier punto de la red.

Además, la herramienta se compone de un modo de análisis donde se puede observar el comportamiento del sistema a partir de gráficas analíticas. Como se mencionó en el apartado anterior se tienen dos máquinas o motores de simulación, por lo tanto, se tienen dos modos de análisis. El modo de análisis del modo bloque se ilustra en la figura 4.4 y el modo de análisis del modo muestra se ilustra en la figura 4.5.

Figura 4.4. Diagrama del ojo en el receptor del ejemplo 10 Gbps Link del modo bloque.

Juan Darío Delgado Lasso- Joseph Camilo Marcillo Bravo Página 63

Figura 4.5. Diagrama del ojo en el receptor del ejemplo First del modo muestra.

Para el desarrollo del trabajo de grado, se adoptó los dos modos de simulación, ya que cada uno provee una red de referencia FTTH-PON con soporte de servicios Triple Play, con parámetros establecidos por defecto por parte de la herramienta. El modo muestra provee una red con soporte de Internet, VoIP y CATV Digital que por medio de sus componentes de medida y análisis, permite estudiar los parámetros que determinan el desempeño en estos servicios de carácter digital. Por su parte el Modo Bloque proporciona los mismos servicios con la diferencia que el servicio CATV se basa en transmisión analógica, permitiendo estudiar con mayor claridad los parámetros de desempeño propios en este tipo de servicio, tales como CSO, CTB y CNR.