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Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 1/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 1/20
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Software de Cálculo Científico para engenharia
Software de simulação utilizado em
telecomunicações
Projeto FEUP 1º Ano -- MIEEC : Armando Sousa J.N. Fidalgo
Equipa 1MIEEC08_3
:
Supervisor: Sílvio Abrantes Monitor: Vera Mónica Silva
Estudantes & Autores: Alexandre Valente up201305316@fe.up.pt Anistalda Gomes up201305510@fe.up,pt Eliseu Pereira up201303855@fe.up.pt Fernando Soares up201304985@fe.up.pt
José Sousa up201303822@fe.up.pt
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 2/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 2/20
Resumo Em engenharia usa-se muitas vezes software de cálculo e de simulação,
nomeadamente em telecomunicações. No planeamento e implementação de redes de
telecomunicações é essencial a utilização de software de simulação que seja capaz de
simular desde os mais pequenos componentes do sistema até à rede completa, com todos
esses sistemas interligados e até mesmo o funcionamento dessa rede. É também
fundamental que sejam apresentados resultados dessa simulação, para que possam ser
interpretados, de modo a identificar erros e falhas no sistema, para que possam ser
corrigidos de forma a evitar que existam falhas na rede aquando da produção e posterior
utilização do sistema, ou seja, para evitar que seja necessário reproduzir componentes
diversas vezes até que todas as falhas sejam retificadas. Um dos principais objetivos do
software de simulação é esse. O software abordado neste relatório é o Matlab, no qual está
integrado o Simulink, que é muito abrangente, tendo diversas funções que incluem a
simulação e análise de redes de telecomunicações. São também abordados o OpNet
Modeler Suite e o Boson NetSim no caso de redes de internet e telefone com e sem fios, e
o VPIphotonics e o Optisystem para redes óticas. Existe também software utilizado para
projetar componentes específicos das redes, como por exemplo antenas, que podem ser
desenhadas utilizando o Ansoft HFSS e o EZNEC.
Palavras-Chave Telecomunicações, software, simulação, redes, Matlab, Simulink, OpNet Modeler Suite,
Boson NetSim, VPIphotonics, Optisystem, Ansoft HFSS.
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 3/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 3/20
Índice
Resumo __________________________________________________________________________________________________ 2
Palavras-‐Chave ________________________________________________________________________________________ 2
1. Introdução ___________________________________________________________________________________________ 4
2. Tipos de software utilizados ______________________________________________________________________ 5 2.1. Matlab _____________________________________________________________________________________________ 5 2.1.1. Importação, visualização e análise de dados ______________________________________________ 5 2.1.2. Programar e desenvolver algoritmos ______________________________________________________ 6 2.1.3. Matlab nas telecomunicações _______________________________________________________________ 7 2.1.4. Signal Processing Toolbox __________________________________________________________________ 7 2.1.5. Communications System Toolbox __________________________________________________________ 8 2.1.6. Simulink ______________________________________________________________________________________ 8
2.2. Boson NetSim ______________________________________________________________________________________ 9 2.3. OPNET Modeler Suite ___________________________________________________________________________ 10 2.4. Ansoft HFSS-‐ Antenna Simulation ______________________________________________________________ 11 2.5. EZNEC ____________________________________________________________________________________________ 12 2.6. Optisystem _______________________________________________________________________________________ 13 2.6.1. Exemplos de tipos de redes e componentes a serem simulados _______________________ 13 2.6.2. Exemplos de ferramentas a utilizar ______________________________________________________ 14
2.7. VPIphotonics _____________________________________________________________________________________ 15 2.7.1. VPIlinkConfigurator _______________________________________________________________________ 16 2.7.2. VPItransmissionMaker Optical Systems _________________________________________________ 16 2.7.3. VPIcomponentMaker Photonic Circuits __________________________________________________ 17 2.7.4. VPIcomponentMaker Optical Amplifiers _________________________________________________ 18
4. Conclusões __________________________________________________________________________________________ 19
Referências bibliográficas __________________________________________________________________________ 20
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 4/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 4/20
1. Introdução O software de simulação usado em engenharia tem um papel bastante importante
no teste e realização de projetos de sistemas de telecomunicações a implementar no mundo real por parte dos engenheiros. A simulação é indispensável para qualquer tipo de plano em engenharia, uma vez que é necessário proceder à análise dos sistemas em questão, examinando vários parâmetros para, se necessário, alterar o projeto de modo a que este seja exequível no mundo real, quer a nível de eficácia do sistema, da possibilidade da sua construção e do seu custo. A utilização de software de simulação tornou-se então parte do trabalho de um engenheiro. Um caso específico da importância da utilização de software de simulação e cálculo em engenharia é o planeamento e implantação de sistemas de telecomunicações.
A utilização das telecomunicações tem vindo a aumentar exponencialmente nesta era tecnológica e de extrema necessidade de contacto constante entre as pessoas. O imenso desenvolvimento de redes de comunicações cada vez maiores e mais distribuídas obrigou a uma resposta rápida por parte da engenharia no que diz respeito ao seu projeto, concepção e implementação. Devido a esta necessidade de planear e conceber sistemas de complexidade crescente, com o mínimo de erros, máximos de precisão e mínimo de testes no mundo real, devido ao seu custo elevado, criou-se a necessidade de encontrar um meio mais económico de testar os sistemas antes da sua implementação. Deste modo, o software de simulação e planeamento de telecomunicações tornou-se também essencial na concretização de sistemas de redes.
Ao longo deste relatório serão abordados diferentes pacotes de software utilizados para o planeamento de diferentes tipos de telecomunicações de modo a transmitir e assimilar informação básica acerca dos mesmos. Pretende-se também tirar conclusões sobre as funções que os diversos tipos de software conseguem executar, sobre a aplicabilidade destas funções do software a situações específicas e tipos de comunicação diferentes, sobre a eventual necessidade de utilizar software específico para os diferentes tipos de telecomunicação. Neste relatório vão ser abordados os seguintes programas:
• Matlab/Simulink
• Boson NetSim
• OpNet Modeler Suite
• AnSoftHFSS
• EZNEC
• OptiSystem
• VPIphotonics.
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 5/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 5/20
2. Tipos de software utilizados
Como referido na introdução, hoje em dia, para implementar um sistema de
telecomunicações com o mínimo possível de erros na sua projeção e instalação recorre-se
a software de cálculo e de simulação. Embora existam programas com maior versatilidade
que podem ser utilizados no planeamento de diversos tipos de telecomunicações, cada tipo
de comunicação, por exemplo ótica, redes com e sem fios de internet, redes de telemóveis,
requer um tipo específico de software, apropriado às especificações dos aparelhos que vão
ser utilizados, ao tipo de sinal transmitido e a outras especificações de rede. Nesta secção
são apresentados alguns desses programas.
2.1. Matlab
O Matlab é um software que combina um ambiente que permite desenvolver
algoritmos e programar, com ferramentas que permitem visualizar e analisar dados com
gráficos e funções matemáticas e consegue também operar facilmente com matrizes e
vetores cruciais na engenharia. Esta combinação de capacidades permitiu que este
software fosse capaz de automatizar e facilitar a resolução de alguns problemas.
(Mathworks.com, 2013)
2.1.1. Importação, visualização e análise de dados
É possível importar dados
para o Matlab a partir de ficheiros de
vários tipos, de bases de dados e até
de aparelhos exteriores. A partir do
momento em que a informação está
dentro do programa pode ser
visualizada em forma de gráfico e
esse gráfico pode ser modificado com
todas as ferramentas que o Matlab
providencia. Também é possível criar
modelos com os dados, filtrá-los e
analisá-los usando diferentes
Fig. 1 - Dados a serem recolhidos de aparelhos exteriores (Fonte: http://www.mathworks.com/videos/analyzing-and-visualizing-
data-with-matlab-70942.html )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 6/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 6/20
funções. Depois da análise, os resultados podem ser publicados como relatório, ou gráficos
em diferentes formatos de ficheiros e até podem ser postos online. (mathworks.com, 2013)
2.1.2. Programar e desenvolver algoritmos
O Matlab apresenta uma linguagem, baseada em operações com matrizes e
vetores, cruciais na resolução de problemas da engenharia, que permite desenvolver e
analisar algoritmos e criar aplicações facilmente, apesar de também aceitar outras
linguagens no seu compilador. As operações com as matrizes estão muito simplificadas em
relação a outras linguagens de programação, pois é possível operar com elas sem usar
ciclos e usando apenas uma linha de comandos.
Como as outras linguagens, também usa estruturas de controlo e ciclos em muitas
situações mas difere na medida em que não é necessário declarar variáveis, nem definir os
tipos de variáveis. A vantagem de usar estas funções é que se torna possível automatizar
algumas operações do trabalho do utilizador.
Depois de criarmos o nosso algoritmo, há ferramentas que permitem implementá-lo
eficientemente, com análises cuidadas linha a linha do algoritmo e diagnóstico de erros,
com detalhes e com sugestão de resolução. Depois de executado, o Matlab tem
funcionalidades que avaliam a performance geral do programa e de cada função do
algoritmo.
Fig. 2 - Matlab a operar com matrizes usando poucas linhas de código (Fonte: http://www.mathworks.com/videos/programming-‐and-‐developing-‐algorithms-‐with-‐matlab-‐
71067.html )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 7/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 7/20
Enquanto se usa o Matlab, podem analisar dados, desenvolver algoritmos e criar
modelos e aplicações. (Mathworks.com, 2013)
2.1.3. Matlab nas telecomunicações
Para facilitar o uso do Matlab em problemas relacionados com as telecomunicações
desenvolveram-se algumas ferramentas e pacotes de software que se podem adicionar ao
Matlab e permitem acesso mais facilitado a fórmulas, equações e algoritmos mais
específicos dessa área. (mathworks.com, 2013)
2.1.4. Signal Processing Toolbox
É um conjunto de funções do Matlab que permite acesso a funções especializadas
de processamento de sinais digitais e analógicos. Podemos usar a Toolbox para visualizar e
analisar os sinais nos domínios do tempo e da frequência, para desenvolver algoritmos e
criar e aplicar filtros. Com os algoritmos desta extensão é possível simular o sinal recebido
devido à adição de ruído e modular sinais para serem enviados por isso são usados como
base para o desenvolvimento de outros algoritmos usados no processamento de áudio e
comunicações sem fios. (mathworks.com, 2013)
Fig. 3 - Um algoritmo com 9 linhas de código de Matlab que simula um sinal digital recebido com 1024 bits recebido com ruído Gaussiano.
(Fonte: http://www.mathworks.com/products/datasheets/pdf/matlab.pdf )
Fig. 4 - Uso de uma função da barra de ferramentas para observar a frequência de dois sinais, em que o primeiro é o original e o segundo tem ruído.
(Fonte: http://www.mathworks.com/videos/signal-‐processing-‐toolbox-‐overview-‐61202.html )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 8/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 8/20
2.1.5. Communications System Toolbox
É um conjunto de funções do Matlab e do Simulink que dá ao utilizador acesso a
algoritmos pré-concebidos para projetar, simular, analisar e desenvolver sistemas de
comunicação. Os algoritmos são fornecidos em formatos próprios como funções e sistemas
de objetos MATLAB e blocos Simulink, para facilitar a implementação. Os sistemas
desenvolvidos podem ter como funções a codificação, modulação, equalização e
sincronização. Também fornece ferramentas que permitem visualizar e analisar os sistemas
para avaliação e diagnóstico de erros. Finalmente permite gerar um algoritmo noutra
linguagem como C que traduza a mesma função. (mathworks.com, 2013)
2.1.6. Simulink
O Simulink é um software que permite simular sistemas dinâmicos complexos a
partir de diagramas de blocos simples.
Este software tem uma vasta biblioteca de componentes de várias áreas para ser
possível reproduzir os sistemas fielmente, assim como a possibilidade de fazer variar
parâmetros de alguns blocos da simulação, de maneira a que os resultados se aproximem
mais eficientemente do objetivo pretendido.
Depois de construído o sistema, simula-se o seu desempenho. O Simulink permite
observar resultados da simulação enquanto ela é executada e também controlar o ritmo a
Fig. 5 – Biblioteca de blocos do Simulink (Fonte: http://www.mathworks.com/videos/simulink-overview-
61216.html?type=shadow&s_tid=sima_vid_ov )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 9/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 9/20
que decorre a mesma, ou seja é possível pausar, retroceder e avançar a simulação. Esta
combinação de visualização de resultados no momento com o controlo do decorrer da
simulação facilita o diagnóstico de erros e otimização do sistema.
Os resultados podem ser transferidos para o Matlab para uma visualização e análise
mais detalhadas no Matlab pois existe uma ligação entre os dois programas. Deste modo o
Simulink dispõe de todas as ferramentas do Matlab para desempenhar ainda mais
eficientemente as suas funções.
As grandes vantagens do Simulink são que poupa ao engenheiro tarefas de
codificação de algoritmos que permitem a simulação, que lhe despenderiam muito tempo,
pois é capaz de criar esse código em diversas linguagens automaticamente a partir do
diagrama e permite o teste e a otimização de sistemas antes de serem fabricados ou
implementados facilmente e com custos muito reduzidos. (mathworks.com, 2013)
2.2. Boson NetSim
O simulador de redes Boson NetSim é software destinado a simular o
comportamento de software e hardware de rede da Cisco Systems, ajudando o utilizador a
compreender as estruturas de comando do CISCO IOS.
Para a simulação da utilização de rede, o NetSim, depois de construir a simulação
de rede, em que são includos routers, switches e computadores, utiliza mais aplicações, o
Fig. 6 - Captura de ecrã da aplicção Boson NetSim. (Fonte: http://www.boson.com/netsim-cisco-network-simulator )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 10/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 10/20
Network Simulator, Router Simulator, EROUTER e o Boson Virtual Packet Technology para
criar pacotes virtuais que são enviados e recebidos dentro dos diferentes componentes da
rede simulada, de modo a obter uma simulação fiel da utilização da rede, para obter os
melhores resultados no planeamento.
Na figura 6 mostra-se uma captura de ecrã que demonstra a utilização do Boson
NetSim para o planeamento de uma rede, constituída por routers, switches e outros
aparelhos, que estão ilustrados graficamente na parte de cima da figura, e uma linha de
comandos que possibilita a inserção de dados por parte do utilizador e onde são também
devolvidos os resultados obtidos pelo programa. (boson.com, 2013)
2.3. OPNET Modeler Suite
Tem como objetivo aumentar a produtividade e rapidez de todas as etapas da
produção de uma rede de comunicação, desde a pesquisa, análise, desenho,
desenvolvimento até à sua implementação.
A figura 6 explica de forma mais simples as funções do OPNET na implementação
de redes de comunicações. Permite modelizar protocolos, dispositivos e tecnologias,
simular redes de comunicação com e sem fios de forma realista e analisar os resultados
dessas simulações, permitindo assim um teste virtual
da rede de comunicações.
Para esse efeito, contém uma biblioteca de
produtos, tecnologias e protocolos de rede e
apresenta um sofisticado ambiente de
desenvolvimento. Através da modelização de
diversos tipos e tecnologias de rede (entre as quais
VoIP, TCP, OSPFv3, MPLS e IPv6) permite a
simulação realista de redes e a análise destas
simulações, para desta forma comparar o efeito
de diferentes tecnologias e a sua relação com a
performance da rede. Este software permite
também o teste virtual de diferentes desenhos de
tecnologias em cenários realistas, antes da sua produção.
Fig. 7 - Funções do OPNET. (Fonte: http://www.riverbed.com/products-solutions/products/network-performance-
management/network-planning-simulation/Network-
Simulation.html#How_It_Works )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 11/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 11/20
Na figura 98 é mostrado um gráfico
gerado pelo OPNET Modeler Suite em que é
analisado o throughput de uma rede, ou seja,
a taxa de transferência de dados com
sucesso, em bits/s de uma rede virtual,
simulada pelo próprio software.
Para além de utilizar os protocolos de
wireless existentes atualmente, este software
tem ferramentas que podem ser utilizados
para avaliar melhoramentos a aplicar nos
referidos protocolos e até mesmo para o
desenvolvimento de novos protocolos de
wireless próprios da rede. (riverbed.com, 2013)
2.4. Ansoft HFSS- Antenna Simulation
O Ansoft HFSS é um utilitário de simulação de antenas autónomo baseado em GUI
(Graphical User Interface) que automatiza a criação geométrica, a configuração da solução,
e os relatórios de pós-processamento de mais de 25 elementos de antena. Essa
ferramenta permite aos
designers analisar de forma
eficiente os tipos de antenas
comuns usando HFSS. O kit
de design pode ser integrado
na interface do utilizador
HFSS.
Todos os modelos de
antenas criados pelo kit de
design estão prontos para
simular em HFSS. As antenas
disponíveis na versão actual
incluem, rectangular e elíptica,
piramidal, sectorial e corneta,
guia de onda rectangular e
Fig. 8 - Gráfico de troughput de uma rede simulada. (Fonte: http://www.riverbed.com/products-solutions/products/network-performance-
management/network-planning-simulation/Network-Simulation.html#Overview )
Fig. 9 - Captura de ecrã na simulação da construção de uma antena (Fonte: http://oldimages.vertmarkets.com/crlive/files/images/0c5558b8-
2dd7-4801-990c-878a44fc9100/hfss.jpg )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 12/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 12/20
circular, espiral planar e cónico, espaço cónico, bowtie, e antenas bicónicas. Estes tipos de
antenas são usados em muitas aplicações comerciais, biomédicas e de defesa. Este
software aumenta a produtividade na criação de antenas geometricamente complexas
através da utilização de funções, como por exemplo exponenciais e logarítmicas que
permitem o design de uma antena, tendo o utilizador que inserir apenas as dimensões da
antena ou a frequência do sinal utilizado para o programa gerar um modelo HFSS completo.
(rfglobalnet.com 2013);
2.5. EZNEC
O EZNEC é um programa poderoso, mas muito fácil de usar para a modelização e
análise de praticamente qualquer tipo de antena no seu ambiente de operação real . Todas
as infoações podem ser visualizados na tela ou impressos. A estrutura de menus é de fácil
utilzação.
Este programa descreve a antena (e outras estruturas vizinhas se desejado),
escolhendo a orientação, comprimento e diâmetro. Permite adicionar fontes ao feedpoints ,
linhas de transmissão, um terreno realista e cargas para simular bobinas de carga, ou
Fig. 10 – Desenho a duas dimensões gerado pelo EZNET que mostra informação detalhada sobre uma secção de uma antena simulada pelo próprio Software.
(Fonte: http://www.eznec.com/ )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 13/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 13/20
componentes semelhantes. Usando o EZNEC, pode-se analisar rapidamente Yagis, quads,
matrizes faseada, torres, loops - quase qualquer tipo de estrutura da antena ou
parasitárias. Descrições de antena e parcelas padrão são facilmente salvas e recuperadas
para análise futura. Gráficos múltiplos podem ser sobrepostos a um único gráfico para
comparação. (eznec.com 2013)
2.6. Optisystem
O OptiSystem é um software de simulação usado em telecomunicações, que
permite que sejam realizadas simulações de sistemas de telecomunicações e de outras
aplicações. Trata-se de um software dotado de várias bibliotecas com diversos
componentes utilizados em sistemas reais que permitem ao utilizador planear, testar e
simular a transmissão de informação através de redes ópticas modernas (Optiwave, 2013).
A componente gráfica do sistema é uma mais valia na interpretação do mesmo e
uma grande ajuda no que diz respeito à esquematização dos projetos e à sua
compreensão.
O programa contém ferramentas de visualização gráfica que permitem analisar o
desempenho do sistema, como: analisadores de espectros, osciloscópios, medidores de
potência, entre outros. (teleco.com , 2013)
Este software apresenta vários benefícios como por exemplo:
• Permite a simulação de sistemas de redes ópticas de baixo custo;
• Permite uma visão global do desempenho do sistema;
• Acesso direto a configurações de dados que caracterizam o sistema;
• Verificação de vários parametros e dispositivos, analisando por fim o
desempenho do sistema.
No ambiente do OptiSystem é possível projetar diferentes tipos de redes ópticas e
proceder à sua análise, desde sistemas de longa distância a redes de área metropolitana
(MAN) e redes locais (LAN). (teleco.com ,2013)
2.6.1. Exemplos de tipos de redes e componentes a serem simulados “Dense Wavelength Division Multiplexing” é uma tecnologia que permite que vários
tipos de informação sejam transmitidos pela rede e não seja necessária mais que uma única
fibra para a sua transmissão, baixando assim os custos da rede a ser implementada. No
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 14/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 14/20
software podem ser estudados os parámetros que viabilizam o processo, tais como o
formato de modulação e distorção linear e não linear. (optiwave.com 2013)
2.6.2. Exemplos de ferramentas a utilizar
Uma das ferramentas a ser utilizada no software é o transmissor ótico que converte
o sinal elétrico num sinal ótico pronto a ser propagado. O transmissor ótico é composto por
uma fonte óptica, um gerador de pulso eléctrico e um modulador ótico.
Fig. 11 - Transmissão de informação através de uma única fibra (Fonte: http://optiwave.com/applications/dwdm/ )
Fig. 12 - Transmissor ótico em ambiente Optisystem. (Fonte: http://optiwave.com/resources/applications-
resources/optical-system-optical-transmitters/ )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 15/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 15/20
Estas ferramentas podem ser encontradas na biblioteca de componentes, ser
selecionados e arrastados para o “layout” de modo a construir o projecto para ser avaliado.
Um dos parámetros a avaliar é a potência do sinal e as perdas ao longo da fibra.
(optiwave.com 2013)
2.7. VPIphotonics
VPIphotonics foi criado com o termo Photonics Design Automation (PDA) em 1998 para
descrever as metodologias de projeto, ferramentas de software e serviços usados em redes
óticas. O PDA ajuda os fornecedores de componentes e sistemas óticos a reduzir despesas
operacionais simplificando todos os processos necessários.
Hoje em dia, o VPIphotonics oferece ao utilizador um software com um ambiente flexível
para apoiar as exigências do projeto de componentes e sistemas óticos assim como a otimização
na escolha de equipamentos. (vpiphotonics.com 2013)
Fig. 13- Ajuste das características do laser
(Fonte: http://optiwave.com/resources/applications-resources/optical-system-optical-transmitters/ )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 16/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 16/20
2.7.1. VPIlinkConfigurator
Esta ferramenta permite a rápida conceção de redes de transporte ótico, através de
aprovisionamento e colocação automática de equipamento e da análise do desempenho de
todas as ligações.
A combinação de um ambiente gráfico intuitivo e uma eficaz interface de scripting, torna
esta plataforma completamente personalizável, todos os aspetos do processo de projeto são
controlados de forma a tornar os projetos de redes óticas uniformes em toda a sua organização.
(vpiphotonics.com 2013)
2.7.2. VPItransmissionMaker Optical Systems
Usando o VPItransmissionMaker Optical Systems o processo de conceção de novos
sistemas é acelerado, e permite a atualização em termos de tecnologia e estratégias de
substituição de componentes a ser desenvolvidas para redes existentes.
Fig. 14 - Relação entre as várias ferramentas do VPIphotonics. (Fonte: http://www.vpiphotonics.com/products.php )
Fig. 15- Interface simples (Fonte: http://www.vpiphotonics.com/LinkConfigurator.php )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 17/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 17/20
Esta ferramenta permite uma modelização eficiente de qualquer sistema de transmissão,
graças à combinação de uma poderosa interface gráfica com a representação flexível de sinais
óticos. Nesta interface são apresentadas representações em block mode permitindo que sejam
feitas simulações precisas e detalhadas, com a presença de sinais, noise bins e distorções por
parâmetros, facilita a modelização de sistemas complexos. (vpiphotonics.com 2013)
2.7.3. VPIcomponentMaker Photonic Circuits
A ferramenta VPIcomponentMaker Photonic Circuits permite o projeto , análise e
otimização de circuitos óticos integrados. (vpiphotonics.com 2013)
Fig. 16- Interface gráfica com bibliotecas, zonas para projetos esquemáticas e parâmetros de adaptação e controlos interativos de simulações. (Fonte: http://www.vpiphotonics.com/TMOpticalSystems.php )
Fig. 17 - Bibliotecas de secções de lasers, elementos PIC, e outras funções óticas e eléctricas. (Fonte: http://www.vpiphotonics.com/CMPhotonicCircuits.php)
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 18/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 18/20
2.7.4. VPIcomponentMaker Optical Amplifiers
Com esta ferramenta é possível definir, testar e otimizar o ruído e eficiência de
amplificadores de fibras dopadas e lasers com uma ampla gama de comprimentos de onda
usando representações de sinais óticos e de ruído no domínio de tempo.
A interface gráfica permite que qualquer tipo de amplificador seja definido a partir de
uma grande variedade de guias de ondas, fibras dopadas e passivas e componentes ativos e
passivos. É ainda possível fazer simulações interativas que incluem circuitos multidimensionais,
otimizações e variações dinâmicas. (vpiphotonics.com 2013)
Fig. 18 - Tipos de amplificadores que combinam tecnologias diferentes podem ser investigados. (Fonte: http://www.vpiphotonics.com/CMOpticalAmplifiers.php )
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 19/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 19/20
4. Conclusões
Após a realização deste relatório conclui-se que, devido ao cada vez mais relevante
papel que as telecomunicações assumem na sociedade, é necessário sistemas de
telecomunicações de grande eficácia. Logo, a necessidade e procura dessas tecnologias
aumenta, fomentando uma exigência cada vez maior ao nível de projeto, planeamento e
produção destes sistemas. Disso resulta a existência, o desenvolvimento e utilização de
software de simulação de telecomunicações, que simplifica e acelera o trabalho dos
engenheiros de telecomunicações, desde o projeto de componentes individuais de sistemas
de comunicações, montagem de um sistema virtual e teste desse mesmo sistema.
O software de cálculo e simulação simplifica em várias vertentes o trabalho dos
engenheiros no planeamento destes sistemas. Por um lado, software como o Matlab permite
a otimização e automação do trabalho, através da criação de algoritmos, o que possibilita a
não repetição de uma tarefa desnecessariamente. Todos os pacotes de software
apresentados, permitem que, para cada tipo diferente de telecomunicações, sejam criados
virtualmente componentes de grandes sistemas de telecomunicações, como antenas, por
exemplo, permitem o teste virtual destes componentes individualmente, permitem a
montagem de um sistema virtual utilizando os referidos componentes e permitem o teste
dessas redes virtuais, reproduzindo resultados fiáveis, muito aproximados daquilo que é a
realidade, tendo também disponíveis ferramentas que analisam esses dados e identificam
potenciais erros, mal-funcionamentos do sistema virtual em causa, para que possam ser
corrigidos e para que se possa de novo construir o sistema, processo que ocorrerá até não
serem identificados erros na rede em causa.
Esta simulação, teste e correção de sistemas virtuais é relevante no processo de
implementação de redes de telecomunicações porque, sendo uma simulação fiável e com
uma grande aproximação à realidade, aponta falhas que apenas seriam notadas depois da
produção de um primeiro sistema de teste, que teria de ser corrigido várias vezes e de novo
testado, o que se traduziria num elevado custo de implementação. O teste de um sistema
virtual não exclui a produção de um sistema de teste mas reduz significativamente o número
de correções que terão de ser efectuadas, diminuindo o tempo e custo de produção e
implementação de uma rede de telecomunicações.
Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 20/20 Software de Cálculo Científico para engenharia: Software de simulação utilizado em telecomunicações 20/20
Referências bibliográficas
2013. “Network Simulation (OPNET Modeler Suite)”. 07/10/2013. URL:
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