Optički komunikacijski sustavi

Opis predmeta

Detaljno se obrađuju fenomeni vezani uz prijenos optičkog eletromagnetskog vala. Razmatrane su metode modulacije i multipleksiranja pogodne za ostvarivanje željenog optičkog komunikacijskog sustava. Detaljno se obrađuju principi rada optoelektroničkih komponenti. Razrađuju se ograničenja koja unose pojedine komponente u komunikacijskom lancu (svjetlovodi, fotodetektori, optička pojačala, laserski izvori). Daju se primjeri projektiranja optičkog komunikacijskog linka. Detaljno se obrađuju različite vrste optičkih mreža, od pristupnih i distribucijskih mreža do WDM sustava i veza na velikim udaljenostima. Objašnjena su ograničenja kod pojedinih optičkih sustava. Dat je pregled komponenti pogodnih za projektiranje pojedinih vrsta optičkih mreža. Razmatrane su tehnike mjerenja svjetlovdni sustava, tehnike nadzora optičke mreže, kao i sami mjerni uređaji. Detaljno se obrađuje projektiranje optičkog linka i optičkih mreža.

Ishodi učenja

  1. opisati princip rada svjetlovoda kao i ograničenja u prijenosu informacije svjetlovodom
  2. opisati princip rada lasera, optičkog pojačala i fotodetektora
  3. odabrati metodu modulacije i multipleksiranja pogodnu za ostvarivanje željenog optičkog komunikacijskog sustava
  4. procijeniti ograničenja na duljinu svjetlodne veze, odrediti vrstu i broj optičkih pojačala i način kompenzacije disperzije
  5. dizajnirati optičke komunikacijske sustave vodeći računa na mnogobrojne efekte (disperzija, nelineranost, šum, optička pojačala)
  6. odabrati komponente za izgradnju optičkih komunikacijskih mreža
  7. dizajnirati optičke mreže vodeći računa na topologiju mreže, zaštitne kapacitete i dodjeljivanje valnih duljina
  8. dizajnirati pristupne mreže velkog kapaciteta i fleksibilnosti

Oblici nastave

Predavanja

--

Auditorne vježbe

--

Samostalni zadaci

--

Laboratorij

--

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 50 % 5 % 50 % 5 %
Domaće zadaće 50 % 5 % 0 % 0 %
Međuispit: Pismeni 0 % 25 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 25 %
Završni ispit: Usmeni 40 %
Ispit: Pismeni 0 % 45 %
Ispit: Usmeni 50 %

Tjedni plan nastave

  1. Optičke mreže. Nekomunikacijski optički sustavi. Multipleksiranje u optičkim komunikacijskim sustavima. TDM i WDM sustavi. Svojstva DWDM i CWDM sustava. Razvoj optičkih mreža.
  2. Jednomodne laserske diode (DFB i DBR). Frekvencijski ugodivi laseri. Laseri s vertikalnom rezonantnom šupljinom (VCSEL).
  3. Metode optičke modulacije. Modulacijske sheme za sustave velike brzine: prednosti i nedostaci. Direktna modulacija na LED i laserskim diodama.
  4. Izvor šuma u fotodetektorima. Određivanje intenziteta bitske pogreške (BER). Osjetljivost prijemnika.
  5. Načelo rada optičkih pojačala. Zasićenje pojačanja. ASE šum u optičkom pojačalu. Svojstva šuma kaskade optičkih pojačala. Pojačala s vlaknima dopirana Erbijem (EDFA). Poluvodička optička pojačala (SOA). Ramanova pojačala.
  6. Načelo rada optičkih niti (svjetlovoda). Vrste optičkih niti. Geometrijska optička analiza optičkih vlakana. Modovi u višemodnim vlaknima.
  7. Rigorozna metoda analize cilindričnih svjetlovoda. Modovi u optičkim vlaknima. Frekvencijska ovisnost konstante širenja i broja modova. Gubici u optičkim vlaknima. Infracrvena i ultraljubičasta apsorpcija. Rayleighovo raspršivanje. Fotonički kristalni svjetlovodi.
  8. Međuispit
  9. Kromatska disperzija (materijalna i valovodna disperzija). plarizacijska disperzija. Kompenzacija kromatske i polarizacijske disperzije.
  10. Nelinearni efekti: miješanje četiri vala, vlastita fazna modulacija i križna fazna modulacija. Stimulirano Ramanovo raspršenje. Stimulirano Brillouinovo raspršenje.
  11. Tehnike mjerenja optičkih vlakana. Uređaji za mjerenje. Nadzor optičke mreže.
  12. Dizajn optičke veze: proračun gubitaka i proračun porasta vremena. Procjena narušavanja snage. Analiza narušavanja snage (konačni omjer gašenja, disperzija, preslušavanje itd.).
  13. Praktični problemi u projektiranju i primjeni optičkih komunikacijskih sustava. Topologija optičkih mreža. Pristupne i jezgrene mreže. Tendencije razvoja optičkih mreža: zahtjevi za WDM s velikim brojem valnih duljina, prijenos na velike udaljenosti i velike brzine.
  14. Pristupne i distribucijske optičke mreže. Koncept FTTx. Pasivne optičke mreže. TDM-PON i WDM-PON. Zračne optičke komunikacije. Norme i primjene. Atmosferski utjecaji na kvalitetu zračne optičke veze.
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Audiotehnologije i elektroakustika (profil)
Izborni predmeti profila (1. semestar)
Automatika i robotika (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Bežične komunikacijske tehnologije (profil)
Teorijski predmeti profila (1. semestar)
Elektroenergetika (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Elektroničko i računalno inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Elektronika (profil)
Izborni predmeti profila (1. semestar) preporučeni izborni predmeti (3. semestar)
Elektrostrojarstvo i automatizacija (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo (profil)
Izborni predmeti profila (1. semestar)
Komunikacijske i svemirske tehnologije (profil)
(3. semestar)
Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Računalno inženjerstvo (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Računalno modeliranje u inženjerstvu (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Računarska znanost (profil)
Slobodni zborni predmeti (1. semestar)
Znanost o mrežama (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)
Znanost o podacima (profil)
Slobodni izborni predmeti (1. semestar)

Literatura

Govind P. Agrawal (2010.), Fiber-Optic Communication Systems, Wiley
Gerd Keiser (2011.), Optical Fiber Communications, McGraw Hill
Shiva Kumar and M. Jamal Deen (2014.), Fiber Optic Communications, Wiley
Rajiv Ramaswami, Kumar Sivarajan and Galen Sasaki (2009.), Optical Networks, Morgan Kaufmann
Bob Chomycz (2009.), Planning Fiber Optic Networks, McGraw Hill

Za studente

Izvedba

ID 222577
  Zimski semestar
5 ECTS
R3 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
15 Auditorne vježbe
10 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

89 izvrstan
76 vrlo dobar
63 dobar
50 dovoljan