Aquesta assignatura es focalitza en l'estudi dels components i els sistemes de comunicacions per fibra òptica. S'aprendrà amb detall com es propaga la llum per la fibra òptica i a realitzar el disseny d'un enllaç de comunicacions òptiques tenint en compte les limitacions que afecten al medi de transmissió. Tanmateix, l'alumne aprendrà a escollir els components adequats tenint en compte les seves característiques funcionals en el context d'una xarxa de comunicacions òptiques. Finalment, s'estudiaran les principals topologies de xarxes de comunicacions òptiques.
Professors Titulars
Professors Docents
Fonaments de física, d'electromagnetisme i de propagació electromagnètica.
L’assignatura té com a finalitat que l’estudiant comprengui els principis físics i tecnològics que sustenten les comunicacions òptiques, en particular la propagació de la llum en fibres òptiques i els fenòmens que condicionen la transmissió de la informació. Així mateix, es pretén que l’alumnat conegui i analitzi el funcionament dels principals components d’un sistema de comunicacions òptiques, incloent-hi fibres, fonts i detectors òptics, tècniques de modulació i amplificació. De la mateixa manera, es busca que l’estudiant desenvolupi la capacitat de modelar i avaluar les prestacions dels sistemes òptics atenent paràmetres clau com l’atenuació, la dispersió, el soroll o la taxa d’error, i que apliqui aquests coneixements al disseny i dimensionament de sistemes reals de comunicació per fibra òptica, coherents amb les xarxes d’accés i transport actuals i amb el perfil professional de l’enginyer de telecomunicació.
1. Introducció a les comunicacions òptiques
1.1. Evolució de la tecnologia de les comunicacions òptiques.
1.2. Evolució dels sistemes de telecomunicació per fibra òptica des de sistemes punt a punt cap a xarxes òptiques punt-multipunt.
1.3. Sistema de comunicacions òptiques – Components bàsics.
2. Fibres òptiques – Propagació
2.1. Introducció i conceptes bàsics de propagació en fibres òptiques.
2.2. Anàlisi de la propagació en fibres òptiques mitjançant l’òptica geomètrica.
2.3. Anàlisi de la propagació en fibres òptiques mitjançant la teoria electromagnètica.
2.4. Tipus de fibres i les seves propietats: fibres multimode i fibres monomode.
2.5. Cables de fibra òptica: tipus i característiques.
2.6. Connexió de fibres òptiques: empalmament mecànic i per fusió.
3. Fibres òptiques – Fenòmens limitadors de la transmissió
3.1. Atenuació en fibres òptiques. Finestres de transmissió.
3.2. Dispersió en fibres òptiques: modal, cromàtica i de mode de polarització.
3.3. Fibres compensadores de la dispersió.
3.4. No linealitats en la fibra.
3.5. Altres fenòmens: dispersió de Rayleigh, dispersió de Brillouin i dispersió de Raman.
4. Fonts òptiques
4.1. Díode LED: conceptes bàsics, tipus i paràmetres característics.
4.2. Díode làser: conceptes bàsics, tipus i paràmetres característics.
4.3. Làsers sintonitzables.
4.4. El làser en sistemes de telecomunicació.
5. Modulació del senyal òptic
5.1. Modulació directa de la intensitat.
5.2. Modulació analògica i digital.
5.3. Modulació externa de la portadora òptica.
6. Receptors òptics
6.1. Conversió optoelectrònica.
6.2. Tipus de fotodetectors: fotodíodes PIN i APD.
6.3. Eficiència quàntica i responsivitat.
6.4. Soroll shot, soroll d’allau i soroll tèrmic.
6.5. Receptor de detecció directa.
6.6. Paràmetres de recepció: sensibilitat del receptor, BER, SNR, diagrama d’ull.
7. Amplificadors òptics
7.1. Amplificador òptic semiconductor (SOA).
7.2. Amplificador òptic de fibra dopada amb erbi (EDFA).
7.3. Amplificador de fibra Raman.
7.4. Soroll en amplificadors òptics. Soroll ASE.
7.5. Receptor amb preamplificador òptic.
8. Modelatge i disseny de sistemes de comunicacions òptiques
8.1. Diagrama de blocs del sistema IM-DD.
8.2. Modelatge del sistema de comunicacions òptiques.
8.3. Prestacions del sistema en funció de diferents paràmetres: fibra, taxa de bits, format de modulació, tipus de receptor, amplificació.
8.4. Elements òptics passius d’interconnexió: polaritzadors, acobladors de fibra òptica, atenuadors, aïlladors, circuladors, filtres òptics.
8.5. Elements òptics passius selectius en longitud d’ona: AWGs.
8.6. Càlcul de potències. Balanç de pèrdues. Sensibilitat del receptor.
8.7. Disseny i dimensionament d’un sistema pràctic de comunicacions òptiques.
9. Tòpics en la implementació de sistemes de comunicació òptica
9.1. Xarxes d’accés òptic i xarxes FTTH basades en l’estàndard GPON.
9.2. Estàndard ITU-T G.984.x GPON.
9.3. Implementació pràctica de xarxes FTTH: OLTs, ONTs, ODN.
9.4. Sistemes WDM, DWDM i uDWDM.
9.5. Sistemes coherents a la xarxa d’accés.
9.6. Xarxes de transport òptic. Cables submarins de fibra òptica.
En el context EEES, l'avaluació s'ha de basar a determinar si s'han adquirit una sèrie de competències i no tan sols uns coneixements. Per tant, i d'acord al Procés de Bolonya, l'avaluació del curs passa de centrar-se en l'anàlisi d'uns resultats finals a avaluar competències i a dur-se a terme de manera contínua. Això suposa que en lloc que l'avaluació només es basi en el resultat d'una prova final o d'un conjunt de proves parcials, es dugui a terme una avaluació contínua i formativa. Aquesta permetrà mesurar en tot moment l'estat d'avanç de cada estudiant al llarg del procés formatiu, cosa que permet una detecció més primerenca de problemes d'aprenentatge. Això suposa, també, que l'alumne tingui una assistència mínima a l'assignatura del 50%, altrament, és preferible que no es matriculi en aquesta assignatura. Així doncs, l'avaluació d'aquesta assignatura pren com a punt de partida els resultats obtinguts de l'avaluació continuada, seguit de l'objecte d'avaluació, i les proves que, tot plegat, mesurarà el grau d'adquisició i desenvolupament de les competències. Finalment, es consideren productes o evidències del procés formatiu: la participació a classe, resolució d'exercicis, el treball en grup, l'actitud de l'alumne a classe, l'actitud positiva davant de l'assignatura i l'actitud proactiva al desenvolupament professional. per la qualitat i la millora contínua.
Cada sessió estarà formada pels següents elements constructius:
a) Una classe magistral, en la qual el docent exposarà cadascun dels continguts del tema, abordant-los en forma analítica, amb les eines matemàtiques corresponents, promovent-se l'esperit crític i participatiu dels estudiants, motivant la interactivitat amb l'alumne i la seva participació en la construcció del coneixement en base a preguntes, exemples, qüestionament, crítica i feed-back constant.
b) Aplicació dels continguts en la indústria i en els diferents sectors de desenvolupament, segons tema.
c) Exercicis de disseny i implementació.
d) Resum i Conclusions.
L'alumne ha de contribuir a la construcció del coneixement amb una dedicació mínima de 7,7 hores / setmana (100 hores / 13 setmanes), per a un millor aprofitament de el curs. A més de la seva participació en les classes magistrals (presencials), l'alumne a casa hauria de:
- Preparar prèviament cada sessió, estudiant els continguts de les presentacions (disponibles a la web eStudy Campus Virtual La Salle BCN).
- Consolidar els coneixements adquirits amb un breu repàs després de la sessió
- Resoldre els exercicis i pràctiques d'avaluació continuada
- Desenvolupar els informes previs i informes finals de les pràctiques de laboratori
Es recomana fortament el treball associatiu en forma de grups d'estudi.
S'han previst 2 punts de control:
Examen Parcial (Midterm)
- Examen Final
S'ha previst 1 pràctica de laboratori:
- Pràctica de laboratori 1: Operacions i mesures en fibres i dispositius òptics passius, Fonts Òptiques i Receptors òptics
S'han previst pràctiques d'avaluació continuada, i són:
- Desenvolupament d'exercicis a clase
- 2 llistes d'exercicis
- Disseny i dimensionament dun sistema pràctic de comunicacions òptiques.
Es valorarà:
- Comprensió dels fonaments de la propagació en fibra òptica, valorant la capacitat de l’estudiant per explicar i analitzar els mecanismes de propagació, així com els fenòmens que limiten la transmissió, com l’atenuació, la dispersió i les no linealitats.
- Coneixement i caracterització dels components òptics, avaluant la competència per identificar i descriure el funcionament, les prestacions i les limitacions de fibres òptiques, fonts, detectors, amplificadors i elements passius d’interconnexió.
- Anàlisi i avaluació de les prestacions dels sistemes òptics, considerant la capacitat de l’estudiant per interpretar paràmetres clau com la sensibilitat del receptor, el BER, l’SNR, els diagrames d’ull i el balanç de potències.
- Aplicació de tècniques de modelatge i dimensionament, valorant l’ús correcte dels models de sistemes de comunicacions òptiques i la coherència en el disseny d’enllaços i xarxes òptiques reals.
- Capacitat d’integració dels coneixements en contextos pràctics, avaluant com l’estudiant relaciona els fonaments teòrics amb aplicacions actuals com les xarxes FTTH, els sistemes GPON, WDM i les xarxes de transport òptic.
Agrawal, G.P. "Fiber-Optic Communication Systems". Wiley Interscience (2010)
Senior, J.M. "Optical fiber communications: principles and practice". 3 ed. New York: Prentice Hall, 2008.
Capmany, José "Fundamentos de comunicaciones ópticas". Síntesis. 2001. 8477385998
Keiser, Gerd; "Optical Fiber Communications", McGraw-Hill (2010)
No es requereix.