2. Указания по практическому использованию LinkSim

В данном разделе приведены методические указания к практическому использованию пакета LinkSim. Полное описание всех функций доступно в режиме интерактивной справки (на английском языке).

Краткое описание.

После запуска LinkSim открывается основное окно. В верхней части окна находится панель основного меню, ниже панель вспомогательных средств с различными кнопками (верхняя инструментальная панель). Другая инструментальная панель с кнопками расположена вдоль левого края окна (левая инструментальная панель). Внизу находится строка статуса. Основное меню обеспечивает доступ к любым операциям и процедурам САПРа. Две инструментальные панели, сверху и слева от окна, обеспечивают быстрый доступ к наиболее часто используемым функциям. Левая инструментальная палель содержит функции, имеющие отношение к редактированию токологии линии связи, и кнопки различных моделей, которые могут быть добавлены в схему, в то время как верхняя инструментальная панель содержит кнопки для более общего редактирования схемного решения в текущей рабочей области окна.

Строка статуса информирует о текущем режиме работы программы а также о состоянии моделирования. Ниже приведено описание кнопок на инструментальных панелях.

Верхняя инструменталъная панель (Upper Toolbar).

Кнопка New

Создает новую пустую рабочую области окна.

Кнопка Open

Открывает окно выбора файла, для загрузки предварительно определенной топологии связи.

Кнопка Save

Сохраняет текущую рабочую, область окна в файл.

Кнопка Undo

Отменяет последнее действие в редакторе топологии.

Кнопка Cut

Вырезает выбранный объект(ы) и копирует их в буфер обмена.

Кнопка Copy

Копирует выбранный объект(ы) в буфер обмена.

Кнопка Paste

Вставляет объект(ы) из буфера обмена на указанную позицию в рабочей области окна.

Кнопка Duplicate

Дублирует выбранный объект(ы). Новый объект(ы) размещается непосредственно на первоначальном объекте. После дублирования объектов, пользователь может тянуть их при помощи мыши на необходимую позицию.

Кнопка Redraw

Перерисовка текущей рабочей области окна.

Кнопка Show Graph

Открывает окно выбора файла, для показа предварительно с генерированного графика.

Кнопка Help

Открывает диалог интерактивной справки.

Все перечисленные выше операции могут быть доступны через основное меню.

Левая инструментальная панель (Left Toolbar).

Selection Tool (Select Mode)

Нажатие этой кнопки позволяет выбрать необходимые кнопки (режим выбора). Выбор кнопки производится нажатием левой кнопки мыши на ней. При этом предыдущий выбор отменяется. При нажатой клавише Shift такая же процедура добавляет иконку к текущему выбору. Перемещение мыши одновременно с нажатой левой кнопкой перемещает все выбранные кнопки. Нажатие правой кнопки мыши на иконке открывает окно редактора параметров. Двойное нажатие левой кнопки мыши на одном из входов (портов) кнопки показывает результат последнего анализа сигнала в данном узле. Двойное нажатие левой кнопки мыши на компоненте или иконке показывает самый последний график, сгенерированный этим компонентом при моделировании.

Zoom Tool (Zoom Mode)

Нажатие этой кнопки включает режим объектива с переменным фокусным расстоянием. Нажатие левой кнопки мыши увеличивает выбранную область.

Line Draw Tool (Connect Mode)

Нажатие этой кнопки включает режим рисования линий. В этом случае левая кнопка мыши используется для соединения иконок, в то время как правая кнопка мыши используется для разъединения иконок. Соединения рисуются между выходными портами справа от иконок и входными портами слева от иконок. Цвет нарисованной линии соответствует типу сигнала, поддерживаемого соединенными портами: красный для оптического, синий для электрического, зеленый для двоичного. Черная линия указывает, что тип сигнала должен быть определен во время анализа на основе введённых установок. При нажатой левой кнопке мыши на выходном порте кнопки и её удержании начинают тянуть линию связи. Освобождение левой кнопки мыши на совместимом с сигналом входном порте на другой иконке заканчивает получение линии связи. Нажатие правой кнопки мыши на выходном порте кнопки, перемещение мыши к входному порту соединённой с ней кнопкой и освобождение отсоединит упомянутую связь.

Средняя часть левой инструментальной панели содержит кнопки различных моделей (компонентов). Нажатие одной из них включает режим добавления компонента. При этом нажатие левой кнопки мыши в пространстве рабочего окна создаст соответствующий компонент во внутренней структуре данных топологии. Следует заметить, что соответствующие координаты расположения в топологической схеме может занимать только один компонент.

Perform Simulation (Simulate Link)

Начинает моделирование текущей рабочей области окна без статистических изменений параметров и без просмотра вложенных переменных (отдельное моделирование). Запрашивает у пользователя путь и имя файла для сохранения всех результатов моделирования в файл во время моделирования. Если путь и имя файла не заданы, то результаты моделирования, кроме результатов BER, сохранены не будут. (Основное меню: Run /Go).

Perform Scain Simulation (Perform Parameter Scan)

Открывает диалог, для установки вложенных переменных (их начало, конец, параметры), которые будут задействованы в процессе анализа. Число статистических моделирований, которые будут сделаны, также определено в этом диалоге. Моделирование стартует из этого диалога. О пути и имени файла запрашивается так же, как для отдельного просмотра. Если имя файла не задано, то просмотр не делается. Если число статистических анализов, которые будут сделаны, задается 0, то проводится один анализ с использованием номинальных значений параметра. Если определено одно или большее число статистических циклов моделирования, то составляющие параметры будут рандомизироваться согласно их функциям, и будет сделано указанное число моделирований. Итеративный мета префикс используется для начального номера просмотра в имени файла, содержащего результаты моделирования. Если мета префикс не задан для одной из повторных переменных, то никакие промежуточные результаты анализа, кроме BER показаны не будут. (Основное меню: Run /Scan Variable).

Stop Simulation

Нажатие этой кнопки в процессе моделирования открывает диалог в активной рабочей области окна, заращивающий подтверждение на остановку текущего моделирования. (Основное меню: Run/Stop Simulation).

Global User Variables (Symbol Table Editor)

Открывает окно редактирования глобальных пользовательских переменных в текущей рабочей области окна. Могут быть добавлены как новые переменные, так и отредактированы текущие.

Получение топологии связи.

Рабочая область окна

Рабочая область окна используется для рисования топологии связи. Пользователь размещает в этой области кнопки, представляющие различные компоненты и модели в топологической схеме. С левой стороны на кнопках расположены входы для сигналов, с правой стороны - выходы. Пользователь работает в активной области при помощи мыши. Действия кнопок мыши определяют режимы работы, описанные выше. Ниже описаны действия пользователя, связанные непосредственно с рабочей областью.

Добавить компонент

При помощи мыши кнопка необходимого компонента отбирается в левой инструментальной панели и переносится в рабочую область окна, добавляя выбранный компонент к внутренней структуре данных. Для компонентов, которые могут иметь изменяющееся количество входных или выходных портов, автоматически генерируется текущее количество портов для каждого компонента, и добавляется к расположению. Если необходим компонент с другим, чем текущий, количеством входных или выходных портов, то пользователь должен изменить установки модели до добавления компонента в схему. Это может быть выполнено при помощи пункта Options/Preference из строки меню. Компоненты не могут быть добавлены к топологии во время моделирования.

Нарисовать связь

При помощи мыши отбирается кнопка связи в левой инструментальной панели. Сопоставить центр указателя значка связи с выходным портом кнопки компонента, нажать левую кнопку мыши. Перемещая значок, сопоставить его с совместимым с сигналом входным портом другой кнопки и освободить кнопку. При этом будут соединены две кнопки компонентов через их порты связи, и логически соединены компоненты во внутренней структуре данных. Это действие, может быть отменено во время переноса нажатием правой кнопки мыши. Чтобы удалить связь, необходимо провести ту же самую процедуру, только используя правую кнопку мыши. Связи не могут быть сделаны в процессе моделирования. Выбор

В левой инструментальной панели выбирается кнопка выбора. Кнопка в рабочей области окна выбирается нажатием на ней левой кнопки мыши. При этом отменяется предыдущий выбор. Для выбора нескольких иконок необходимо использовать клавишу Shift.

Перемещение

Выбранную иконку можно перемещать, удерживая её левой кнопкой мыши. Это действие может быть отменено во время перемещения нажатием правой кнопки мыши. Когда компонент перемещается, линии, соединяющие его с другими компонентами, сохраняются, не нарушая связи. Следует заметить, что компонент не может быть перемещен в положение, уже заполненное другим компонентом.

Редактирование глобальных переменных (Symbol Table)

Пользовательские переменные (или символы) для топологии могут быть определены при помощи различных параметров. Область действия этих пользовательских переменных - текущий иерархический уровень топологии. Пользовательская переменная в одном уровне иерархии не доступна другим уровням иерархии, если она не является параметром, связывающим эти иерархические уровни. Пользовательские переменные могут быть отредактированы в окне редактора таблицы идентификаторов (Symbol Table). Текущие значения существующих переменных могут быть определены в этом окне. Окно редактора открывается кнопкой Edit Symbols в левой инструментальной панели. Переменные могут рассматриваться в процессе моделирования, но не могут быть изменены. Чтобы добавить новую переменную, необходимо нажать кнопку New Symbol, ввести имя новой переменной и ее значение по умолчанию. Затем нажать кнопку ввода (Accept Symbol). Если нет необходимости добавить новую переменную, следует нажать кнопку Reject Symbol. Чтобы удалить переменную, нужно выбрать её из списка, и затем нажать кнопку Delete Symbol. Кнопка Ok сохраняет только что измененную таблицу идентификаторов, в то время как кнопка Cancel отменяет все изменения в таблице идентификаторов.

Редактирование параметров

При нажатии правой кнопки мыши на отобранном компоненте открывается окно редактирования параметров выбранного компонента. В этом окне могут быть определены составляющие номинальные значения параметра, статистические функции и среднеквадратичные отклонения. Арифметические выражения, определяющие пользовательские переменные, могут быть использованы как входные параметры.

Наборы параметров могут быть сохранены в файлах, или грузиться из файлов. При этом используются кнопки Save и Load соответственно в окне редактирования параметров. Это позволяет создавать и использовать библиотеки компонентов. Файлы параметров должны иметь расширение ".prm".

Некоторые компоненты имеют дополнительную возможность проверки параметров из окна редактирования параметра перед выполнением моделирования. Доступность этой функции определяется доступностью кнопки Test в окне редактирования параметра.

Параметры компонентов не могут быть изменены или протестированы в процессе моделирования.

Создание иерархий

Имеются две ступени создания иерархического представления топологии. Первая ступень определяет самый низкий уровень иерархии, названный суперблоком, и сохраняет его в файле как топологию. Вторая ступень создает ссылку на этот суперблок в более высоком уровне топологии. Для определённости топология суперблока создана тем же самым способом, как нормальная плоская топология, за исключением того, что входной и выходной порты кнопки используется для того, чтобы указать, который из узлов топологии получает сигналы от более высокого уровня и который из узлов производят выходные сигналы к более высокому уровню. Номера входных и выходных портов иконок должны маркироваться последовательно, для согласования входных и выходных портов, которые будут появляться в представлении этого суперблока на более высоком уровне. Все параметры, необходимые для этого суперблока, должны быть определены как пользовательские переменные в топологии суперблока. Фактические параметры, которые используют эти пользовательские переменные, представляющие параметры суперблока, должны быть соответственно установлены. Топология суперблока должна быть сохранена или в каталоге суперблоков LinkSim или в каталоге топологий, используемых суперблоком. При сохранении топологии суперблока создаётся файл данных суперблока с расширением ".dts".

Чтобы использовать этот суперблок в более высоко топологии уровня, выбирается кнопка суперблока, на левой инструментальной панели, и размещается на экране там, где это требуется. Для того, чтобы вставить суперблок в топологию, открывается окно выбора файла суперблока. После выбора необходимого суперблока, создаётся кнопка, представляющая этот суперблок и параметры. Пользовательские переменные топологии суперблока являются параметрами кнопки суперблока в текущем иерархическом уровне.

Просмотр результирующих сигналов моделирования

Двойное нажатие левой кнопки мыши в режиме отбора на входном или выходном порту компонента показывает результирующую информацию о сигнале, полученном в этом узле во время последнего моделирования. Эта информация включает среднее значение сигнала, шум, пусковой период и продолжительность сигнала, интенсивность замеров, длину волны (для оптических сигналов), число битов и разрядность. Дополнительно при многократном моделировании просматриваются статистические циклы или петли повторения, и в итоге, идентифицируется каждый сигнал, сгенерированный для каждого просмотра. Результирующая информация сохраняется в файле, имя которого сгенерировано, используя префикс файла моделирования, имя и номер выходного порта компонента, от которого получен сигнал, и имеет расширение ".sum".

Просмотр графиков, полученных в результате моделирования

После того, как графики сгенерированы графическими кнопками, например такими, как BER-тестер, они могут быть просмотрены в режиме отбора двойным нажатием левой кнопки мыши на необходимой иконке. Доступ к графикам, сгенерированным в процессе других моделирований осуществляется нажатием кнопки верхнего меню или через пункт Graph/View основного меню.

Вычисления в процессе моделирования (анализа)

Процесс моделирования (анализа) осуществляется от начальной точки топологии до её конечной точки. Все составляющие блоки, которые не имеют портов входа, например блок PRBS генератора, трактуются как начальные точки моделирования. Все составляющие блоки, которые не имеют портов выхода, например BER и другие анализаторы, трактуются как конечные точки моделирования. Топология должна иметь по крайней мере одну начальную и одну конечную точки моделирования, но может иметь и многократное число начальных и конечных точек моделирования. Все выходные порты одних компонентов должны быть соединены с входными портами других компонентов и наоборот. Компонент, который не соединен с начальной или конечной точкой непосредственно или через другие компоненты, не может моделироваться.

Установка глобальной пользовательской переменной

Глобальные пользовательские переменные могут быть охвачены во время повторных моделирований. Значения переменных, которые должны быть охвачены, определены пользователем в диалоге Scan Variable. Сначала осуществляется полное моделирование с охваченным переменой начальным значением. Затем моделирование осуществляется с каждым из новых охваченных переменной значением. Причем заново моделируются лишь те компоненты, на которые влияет изменение значения данной переменной. Для Других компонентов используются результаты предварительного вычисления.

Для вычисления кривых BER глобальная пользовательская переменная, охватывающая элемент, используется вместе с блоком BER. Например, используя блок BER и блок оптической мощности нормализатора (Optical Power Normalizer), можно сгенерировать кривую BER, соответствующую точкам полученной оптической мощности энергии. Рассматривая две переменные, например, длину волокна и полученную среднюю оптическую мощность, можно получить семью кривых BER.

В лечение моделирования можно изменять пользовательские переменные только в верхнем уровне иерархии. Если необходимо изменить параметр переменной более низкого уровня иерархии, то переменная должна быть определена в верхнем уровне иерархии. Таким образом, любая переменная любого уровня иерархии может быть изменена при моделировании.

Статистическое изменение составляющих параметров

Статистическое изменение составляющих параметров может быть наиболее важным пунктом при моделировании некоторых оптических систем связи. Статистика также влияет на эффективность и надежность оптических систем связи. Статистические изменения могут моделироваться в LinkSim для анализа их влияния на оптические системы связи. Каждый определенный параметр каждого компонента в дополнение к номинальному значению может иметь статистическое распределение и указанное среднеквадратичное отклонение. Пользователем может быть определено необходимое число циклов моделирования с различными рандомизированными составляющими параметрами. Моделирование статистических изменений в составляющих параметрах скоординировано таким образом, что каждое отклонение параметра от номинального значения использует один и тот же набор статистики. Это существенно при моделировании каждого из охваченных значений параметра, для непосредственного сравнения друг с другом полученных результатов анализа. Чтобы максимизировать эффективность вычислений, компоненты, которые не подвержены статистическим изменениям, повторно не моделируются, и всякий раз, когда возможно, используются результаты их предварительного вычисления.

В процессе моделирования могут быть статистически изменены только параметры в верхнем уровне иерархии. Если необходимо статистически изменить параметр более низкого уровня иерархии, этот параметр должен использовать пользовательскую переменную, которая распространяется до верхнего уровня иерархии. Параметр суперблока на высшем уровне иерархии может иметь статистический набор изменяемых параметров. Статистически различный параметр, вложенный внутри петли повторения функционирует только когда кнопки петли расположены на высшем уровне иерархии. Размещая кнопки петли на высшем уровне иерархии и определяя параметры, которые будут изменены статистически на высшем уровне иерархии, любой параметр любого компонента на любом уровне иерархии может быть статистически изменен при моделировании тем же самым способом, как и при плоской топологии.

Петли повторения

Кнопки начала и конца петли могут использоваться для неоднократного моделирования компонентов, размещаемых между ними, таким образом, будто группы этих компонентов присоединены друг к другу указанное число раз. Эти блоки поддерживают любой тип и число параллельных входных сигналов. Моделирование петель повторения скоординировано с флуктуациями параметров и статистическим анализом. Например, каждое моделирование петли повторения для определения значения параметра использует различный набор статистики, дублируя результаты, которые были бы получены при наличии указанного числа составляющих групп компонентов, присоединенных друг к другу.

Запись, и чтение сигнала

При необходимости в LinkSim имеется возможность сохранения полученных в процессе моделирования сигналов в файлы для дальнейшего их использования при других моделированиях. Для этого используются блоки Signal Save и Signal Load . Любой сигнал может быть сохранен в файле и затем использоваться при последующем моделировании. Эта возможность позволяет, например, сохранить форму оптического сигнала полученного моделированием передатчика, и в будущем использовать этот сохраненный сигнал, вместо того, чтобы заново моделировать блок передатчика.

Графики

Графики генерируются при помощи графических иконок, соединенных с теми узлами, где необходимо проанализировать сигналы. При этом создаётся графический файл, в котором сохраняются данные. Для отображения графика используется WinPlot. Графики могут быть впоследствии изменены и рассматриваться, используя WinPlot. Режим отображения графика может быть установлен пользователем. Это может быть Save (сохранить), Display (показать) или Not plot (не проектировать). Если графическая кнопка установлена на Save, графические данные сохраняются в файле для дальнейшего рассмотрения. Если графическая кнопка установлена на Display, сгенерированные графические данные сохраняются в файле, а график отображается в окне WinPlot. Если графическая кнопка установлена на Not plot график не генерируется и не сохраняется. Эти установки могут быть изменены при старте моделирования, выбиром одной из следующих установок в диалоговом окне Perform Simulation или Perform Scan Simulation: No Save/Display (не сохранять и не показывать), Save Only (только сохранять), Save and Display (сохранять и показывать), Use Icon Setting (использовать индивидуальные установки кнопки).

Состояние

Состояние моделирования отображается в процессе моделирования в нижнем левом углу в строке статуса. Порядок моделирований, все предупреждающие сообщения моделирования и другая информация моделирования сохраняются в log-файле.

Проверка ошибок

Благодаря нелинейности некоторых составляющих моделей и поддержки значений параметра в широких пределах возможно, что некоторые комбинации составляющих параметров могут выходить за рамки физических и причинять определенную нестабильность. При обнаружении подобной нестабильности моделирование прерывается и выдаётся сообщение об ошибках. Сообщения об ошибках сохраняются и могут быть просмотрены в log-файле.