Que el alumno conozca con detalle los componentes, los medios de transmisión y las técnicas utilizadas para las comunicaciones en bandas ópticas. Para ello la asignatura se orienta a:
-Introducir las comunicaciones ópticas y comparar sus características con las de los sistemas de radiocomunicaciones.
-Introducir las características particulares de las señales de información y formatos de modulación que se emplean los sistemas de comunicaciones ópticas.
-Presentar una evolución histórica de su desarrollo, su estado presente y sus tendencias.
-Estudiar la propagación de señales luminosas de información en cables de fibra óptica, los efectos degradantes que se prodcen durante la propagación en fibra, su influencia sobre la calidad del servicio, ancho de banda y capacidad de transmisión para diferentes formatos de modulación, y cómo compensarlos.
-Estudiar los sistemas de trasmisión y recepción que se emplean en los sistemas de comunicación por fibra óptica.
-Que el alumno conozca los componentes activos y pasivos básicos empleados en los sistemas y redes de comunicaciones ópticas, sus fundamentos de operación, sus parámetros característicos, y cómo influyen en la calidad del servicio y capacidad del sistema.
-Introducir al alumno en el diseño de enlaces punto a punto, incluyendo la influencia en la calidad del servicio y capacidad de transmisión de los principales efectos degradantes (pérdidas, dispersión, ruido relativo de intensidad, ruido de partición modal y jitter)
-Proporcionar al alumno una visión introductoria de los sistemas y redes de comunicaciones ópticas empleados habitualmente para transmisión bidireccional y difusión de información analógica y digital con sus arquitecturas típicas y técnicas de multiplexado/demultiplexado.
-Que el alumno adquiera conocimiento de los equipos de medida e instrumentación empleados habitualmente en estos sistemas.
-Que el alumno conozca las arquitecturas básicas actuales de mayor proximidad al usuario.
Objetivos globales teoría
- Dotar al alumno de conocimientos básicos relativos a dispositivos fotónicos, fibras ópticas y señales que le permitan comprender perfectamente los medios y sistemas de transmisión utilizados en bandas ópticas.
- Utilizar estos conocimientos para introducir al alumno en los principios, técnicas de transmisión, y diseño de sistemas de comunicaciones ópticas sencillos.
Temas Teoría (Contenidos)
BLOQUE I. INTRODUCCIÓN
Tema 1. Introducción a las Comunicaciones Ópticas. Tema 2. Fundamentos de guiado, emisión y detección. Tema 3. Arquitectura básica de un enlace de comunicaciones ópticas punto-a-punto. Tema 4. Técnicas de multiplexado/demultiplexado para comunicaciones ópticas. Tema 5. Parámetros característicos de un sistema de comunicaciones guiado por fibra óptica.
BLOQUE II. SEÑALES Y CANAL GUIADO
Tema 6. Señales y formatos de modulación para bandas ópticas. Tema 7. Transmisión de señales de información por fibra óptica. Tema 8. Límite de la capacidad de transmisión del canal guiado y efectos degradantes. Tema 9. Compensación de los efectos degradantes. Tema 10. Análisis de la linealidad global para señales de mensaje.
BLOQUE III. TÉCNICAS DE TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN
Tema 11. Emisores y detectores para comunicaciones ópticas. Tema 12. Receptores ópticos. Parámetros característicos y arquitectura. Tema 13. Transmisores ópticos. Parámetros característicos y arquitectura. Tema 14. Modulación de intensidad y detección directa. Tema 15. Detección coherente.
BLOQUE IV. COMPONENTES ADICIONALES
Tema 16. Componentes pasivos. Tema 17. Moduladores externos. Tema 18. Amplificadores ópticos.
BLOQUE V. DISEÑO DE ENLACES
Tema 19. Diseño de enlaces punto-a punto con modulación de intensidad y detección directa. Tema 20. Diseño de enlaces punto-a punto coherentes. Tema 21. Introducción a los sistemas y redes de comunicaciones ópticas.
BLOQUE VI. INSTRUMENTACIÓN E INSTALACIONES
Tema 22. Instrumentación y caracterización de enlaces.
Tema 23. Normativa Básica y arquitecturas FTTX.
Unidades Docentes
En proceso de revisión, disponible en breve.
Objetivos globales práctica
-Que el alumno visualice en la práctica los conceptos y efectos más importantes estudiados en la teoría. -Que el alumno tome contacto y adquiera soltura en el manejo de los componentes básicos de un sistema de CCOO por fibra y se familiarice con sus caracteríasticas más importantes. -Que el alumno aprenda a caracterizar los dispositivos y componentes empleados en CCOO. -Que el alumno construya y caracterice sistemas sencillos de COOO analógicos y digitales empleando diferentes técnicas de multiplexación.
Prácticas
Cables de fibra óptica y conectores normalizados
Caracterización de los parámetros geométricos y ópticos de una fibra. Régimenes monomodo y multimodo.
Dispersión intermodal y ruido modal
Caracterización espectral y eléctrica de LEDs y láseres de diodo semiconductor
Detectores. Modos de funcionamiento foltovoltaico, fotocorriente y fotoconductor.
Receptores ópticos. Análisis del BER, SNR, Q y dependencia térmica.
Detección APD. Relación S/N con niveles de intensidad. Quenching pasivo.
Comparación del ancho de banda y ruido en preamplificadores de baja impedancia, alta impedancia y transimpedancia.
Componentes pasivos en enlaces punto a punto y elementos de distribución y multiplexación
Modulación externa. Moduladores electroópticos de fase y amplitud
Amplificador de fibra dopada (EDFA)
Amplificador óptico de semiconductor (SOA)
Amplificadores Raman y Brillouin
Análisis de enlaces por reflectometría temporal (OTDR)
Analizador de espectros ópticos (OSA)
Multiplexación/demultiplexación WDM
Modulación directa; Oscilaciones de relajación y ruido relativo de intensidad
Transmisión MI-DD de vídeo analógico en banda base
Transmisión MI-DD con subportadora RF; Multiplexación/demultiplexado FDM
Efectos del ruido de partición modal en la penalización de sistemas MI-DD
Efectos no lineales en fibras y SOAs; Automodulación de fase, modulación cruzada y mezcla de 4 ondas.
Objetivos Específicos
- Comprender la propagación de señales de información en fibras ópticas y sus parámetros de transmisión más importantes. - Comprender los mecanismos de generación, transmisión, detección y recepción de señales ópticas y conocer el funcionamiento de los distintos componentes y sistemas de transmisión y recepción actualmente disponibles en el mercado. - Conocer los principios básicos de funcionamiento del resto de dispositivos y componentes que configuran los sistemas y redes de comunicaciones ópticas. - Conocer las técnicas de transmisión y multiplexación utilizadas en las Comunicaciones Ópticas. - Comprender y diseñar sistemas sencillos de Comunicaciones Ópticas. - Conocer la instrumentación y medidas básicas que se emplean para caracterizar enlaces de Comunicaciones Ópticas por fibra.
Metodología Docente
La metodología docente que se seguirá consistirá en la impartición de clases teórico-prácticas en aula y prácticas de laboratorio. Las prácticas de laboratorio se realizan mayor parte con equipos e instrumentación, de laboratorio, y alguna práctica ailada de simulación en aula informática.
- Clases teóricas. Consistirán en sesiones explicativas de los temas que constituyen el programa de la asignatura combinando el uso de soporte tradicional (pizarra) con los soportes multimedia con los que están equipadas las aulas (transparencias). En ellas se contempla la realización de sesiones de resolución de ejercicios y problemas.
- Clases prácticas. Tendrán lugar en el Laboratorio de Comunicaciones Ópticas, donde al comienzo de cada sesión se presentarán y describirán cada uno de los montajes a desarrollar (ver apartado de prácticas), así como los objetivos que se pretenden alcanzar a partir de la resolución de los diversos puntos que se detallan en los guiones que se proporcionarán al inicio de las sesiones.
En general, la duración de las prácticas será de una hora, aunque en el programa se contempla la realización de diversos montajes de dos horas de duración. Los grupos serán reducidos, y estarán formados por 2-3 alumnos.
- Asimismo, se contempla la realización de algunas sesiones teórico-demostrativas en el laboratorio donde se llevan a cabo una explicación teórica acompañada de una práctica demostrativa, dentro de la misma sesión, de los aspectos teóricos en ella tratados. Este tipo de sesiones emplea la experiencia proporcionada por los proyectos de innovación docente PROMFOP I y II (Proyectos Modulares de Fibra Óptica) desarrollados con anterioridad en la UMH, dentro del ámbito de las comunicaciones ópticas, a través de programas piloto.
Sistema de Evaluación
EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN a) Opción de evaluación mediante exámenes parciales (ver EXÁMENES MÁS ABAJO). Calificación Final: Media aritmética de las notas de los exámenes parciales (puntuados sobre 10 puntos cada uno de ellos). Es necesario obtener una calificación mínima de 4 puntos sobre 10 en cada uno de los exámenes parciales para superar la asignatura. b) Opción de evaluación única. Los alumnos que deseen acogerse a esta opción, deberán realizar los exámenes completos de los dos parciales de la asignatura en la convocatoria correspondiente (ordinaria o extraordinaria). Los exámenes tendrán la misma estructura que en el caso de la evaluación continua. Cualquier alumno podrá acogerse a esta opción en cualquiera de las convocatorias oficiales (ordinaria o extraordinaria). Deberá indicarlo en el examen correspondiente, entendiéndose que renuncia con ello a los méritos conseguidos para la opción de evaluación continua. Calificación final: La calificación final de la asignatura será la media de las calificaciones obtenidas en cada parte (materia de cada parcial), siendo también necesario obtener una calificación mínima de 4 puntos sobre 10 en cada una de las partes para superar la asignatura. EXÁMENES Un primer examen parcial al final del primer cuatrimestre. Un examen al final del curso (junio), con dos partes, una correspondiente al primer parcial, y otra correspondiente al resto de la asignatura (segundo parcial). La nota de exámenes será la media de las notas de los parciales. Para superar la asignatura es requisito obtener una calificación igual o superior a 4 puntos sobre 10 en cada uno de los parciales. La materia superada en alguno de los exámenes parciales con calificación igual o superior a 6 puntos sobre 10, libera de la obligación de realizar nuevamente el examen del parcial hasta la convocatoria de septiembre (incluida) del curso presente (se excluye la convocatoria de diciembre). Es obigatorio asistir a los exámenes provisto de un documento oficial de identidad o del carnet de estudiante de la UMH. Los alumnos que no respeten esta norma podrán ser excluidos del examen. A los alumnos que sean sorprendidos en realización fraudulenta de un examen, les será aplicada estrictamente la máxima penalización legal contemplada o regulada en la normativa vigente en el momento de la realización del examen. Esta circunstancia invalidará automáticamente el examen correspondiente y los méritos de evaluación conseguidos hasta el momento, sin perjuicio de la aplicación de las penalizaciones legales correspondientes. COMPOSICIÓN DE LOS EXÁMENES PARCIALES Una parte de cuestiones tipo de opción múltiple, con penalización por respuestas erróneas, a realizar sin apuntes o libros (40% de la calificación del examen parcial). No está permitido el uso de calculadoras en esta parte. Una parte de resolución de problemas y/o ejercicios. En esta parte se podrá emplear un máximo de dos hojas manuscritas para el primer parcial, y cuatro para el segundo, con fórmulas y datos que no deben incluir ningún problema resuelto (60% de la calificación del exámen parcial).
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