Xarxes de fibra òptica Codi:  11.533    Crèdits:  6
Consulta de les dades generals   Descripció   L'assignatura en el conjunt del pla d'estudis   Camps professionals en què es projecta   Coneixements previs   Objectius i competències   Continguts   Consulta dels materials de què disposa l'assignatura   Materials i eines de suport   Bibliografia i fonts d'informació   Informació sobre l'avaluació a la UOC   Consulta del model d'avaluació   Avaluació continuada   Avaluació final  
Aquest és el pla docent de l'assignatura per al segon semestre del curs 2023-2024. Podeu consultar si l'assignatura s'ofereix aquest semestre a l'espai del campus Més UOC / La universitat / Plans d'estudis). Un cop comenci la docència, heu de consultar-lo a l'aula. El pla docent pot estar subjecte a canvis.
Les comunicacions òptiques es caracteritzen principalment per dos factors: la naturalesa dels senyals transmesos (llum) i el canal de transmissió (fibra òptica). Tots dos factors fan front als problemes associats a les transmissions elèctriques i plantegen reptes nous. Els avantatges de les comunicacions òptiques són clars: menys soroll, transmissions no susceptibles a les interferències electromagnètiques, grans amplades de banda, baixa atenuació, etc. Òbviament
també presenten inconvenients: cost d’instal•lació de la fibra òptica elevat, preu de transmissors i receptors, dificultats tecnològiques, fenòmens associats a la transmissió de la llum (com per exemple la dispersió), etc.

Sens dubte les xarxes de fibra òptica han representat un punt d’inflexió en el desenvolupament i la implantació de les telecomunicacions. Les altes taxes de transmissió (de l’ordre dels Gbit/s o fins i tot Tbit/s) han permès augmentar la capacitat de les xarxes troncals, que tenen l’objectiu de transportar el trànsit agregat de múltiples xarxes, i, entre altres aplicacions, han fet possibles la creació de xarxes de dades d’alta velocitat a grans distàncies (xarxes transcontinentals i transoceàniques).

En aquesta assignatura es presenten els principis bàsics que regeixen les transmissions òptiques. Per a això, el curs estructura el temari en apartats dedicats a les fibres òptiques (el canal de transmissió), els transmissors òptics, els receptors òptics i els amplificadors òptics (necessaris per a comunicacions a grans distàncies). Finalment, es presenta una breu introducció a les xarxes òptiques basades en els conceptes desenvolupats al llarg dels apartats precedents.

Amunt

Aquesta assignatura podem emmarcar-la dintre del conjunt d'assignatures del pla d'estudi orientades a dotar a l'estudiant d'un coneixement complert de les xarxes de comunicacions. 

Amunt

Les comunicacions òptiques són, sens dubte, un dels punts clau en les xarxes de comunicació de gran capacitat tant presents com futures, i és indispensable per a un enginyer de telecomunicació conèixer els principis fonamentals en els quals es basen.
Els coneixements i competències assolides en l'estudi d'aquesta assignatura han de permetre a l'estudiant avaluar els avantatges i els inconvenients d’aquestes tecnologies.

Amunt

Per cursar aquesta assignatura no calen coneixements previs.

Amunt

Els objectius d’aquesta assignatura són els següents:

1. Conèixer els principis físics que regeixen la transmissió a través d’una fibra òptica.
2. Entendre les limitacions pròpies del canal de transmissió òptic.
3. Identificar els diferents tipus de fibra òptica.
4. Comprendre els mecanismes d’interacció radiació-matèria, base de les comunicacions òptiques.
5. Entendre el funcionament dels transmissors òptics.
6. Comprendre els tipus de receptors òptics, el seu funcionament, les seves limitacions i les seves característiques.
7. Estudiar els principis físics que regeixen l’amplificació òptica.
8. Aprendre els conceptes bàsics de les xarxes òptiques més importants.

Les competències pròpies del grau  que es treballen parcialment a l'assignatura són les següents:

- Capacitat per construir, explotar i gestionar xarxes, serveis, processos i aplicacions de telecomunicació, enteses aquestes com a sistemes de captació, transport, representació, processament, emmagatzemament, gestió i presentació d’informació multimèdia, des del punt de vista dels sistemes de transmissió.
- Capacitat d’anàlisi de components i les seves especificacions per a sistemes de comunicacions guiades i no guiades.
- Capacitat per a la selecció d’antenes, equips i sistemes de transmissió, propagació d’ones guiades i no guiades, per mitjans electromagnètics, de radiofreqüència o òptics i la corresponent gestió de l’espai radioelèctric i assignació de freqüències.

Amunt

1. Fibra òptica 
1.1. Principis de transmissió en fibra òptica 
1.1.1. Nombre de modes de propagació 
1.1.2. Atenuació 
1.1.3. Dispersió intermodal 
1.1.4. Dispersió intramodal 
1.1.5. Dispersió de mode de polarització 
1.1.6. Amplada de banda de les fibres 
1.1.7. Tipus de fibra òptica i disseny de sistemes de transmissió en fibra
1.1.8. Fenòmens no lineals en la fibra òptica
2. Transmissors òptics 
2.1. Els semiconductors
2.1.1. Semiconductor intrínsec
2.1.2. Semiconductor extrínsec 
2.2. Mecanismes d’interacció radiació-matèria 
2.2.1. Emissió espontània 
2.2.2. Emissió estimulada 
2.2.3. Absorció 
2.2.4. Relacions d’Einstein 
2.2.5. Amplificador làser 
2.2.6. Oscil•lador làser 
2.3. Emissió i absorció en materials semiconductors 
2.3.1. Concentració dels portadors 
2.3.2. Generació i recombinació 
2.4. Díodes LED 
2.4.1. Eficiència 
2.4.2. Modulació de la potència òptica emesa 
2.4.3. Estructura dels díodes LED 
2.5. Làser de semiconductor 
2.5.1. Guany òptic 
2.5.2. Equacions de ritme 
2.5.3. Estructura d’un díode làser 
2.5.4. Làser DFB 
3. Receptors òptics 
3.1. Fotodíodes PIN
3.2. Fotodíodes d’allau 
3.3. Soroll 
3.3.1. Relació senyal-soroll per als fotodíodes PIN 
3.3.2. Relació senyal-soroll per als fotodíodes d’allau 
3.4. Taxa d’error de bit 
3.5. Sensibilitat 
3.5.1. Límit quàntic de fotodetecció 
4. Amplificadors òptics 
4.1. Guany òptic
4.2. Figura de soroll 
4.3. Amplificadors òptics de semiconductor 
4.3.1. Convertidors de longitud d’ona 
4.4. Amplificadors de fibra dopada amb erbi 
5. Introducció a les xarxes òptiques 
5.1. Xarxes SONET/SDH 
5.1.1. Tècniques de concatenació 
5.1.2. Ajust de la capacitat d’enllaç 
5.2. Xarxes de transport òptiques 
5.2.1. Tecnologies WDM 
5.2.2. Xarxes òptiques transparents 
5.2.3. Xarxes òptiques ASON

Amunt

Material Suport
Xarxes de fibra òptica PDF

Amunt

L'assignatura disposa d'un material, tant en paper com en format electrònic, que és la base del treball fet a l'aula.

Amunt

- Agrawal, Govind P. (2001). Applications of nonlinear fiber optics. Academic Press.

- Bass, Michael; Van Stryland, Eric W. (2002). Fiber optics handbook: fiber, devices, and systems for optical communications. McGraw-Hill Professional.

- G.7041/Y.1303 (2008). Generic framing procedure (GFP). ITU-T.

- G.7042/Y.1305 (2006). Link capacity adjustment scheme (LCAS) for virtual concatenated signals. ITU-T.

- G.803 (2000). Architecture of transport networks based on the synchronous digital hierarchy (SDH). ITU-T.

- G.872 (2001). Architecture of optical transport networks. ITU-T.

- G.709/Y.1331 (2009). Interfaces for the Optical Transport Network (OTN). ITU-T.

- Keiser, Gerd (2003). Optical communications essentials. McGraw-Hill Professional.

- Prat, Lluís; Calderer, Josep (2002). Dispositius electrònics i fotònics. Fonaments. Edicions UPC.

- Saleh, Bahaa E. A.; Carl Teich, Malvin (1991). Fundamentals of photonics. Wiley.

- Senior, John M. (1992). Optical Fiber Communications: Principles and Practice. Prentice Hall International Series in Optoelectronics.

- Shen-chie Chang, William (2005). Principles of lasers and optics. Cambridge University Press.

- Sivarajan, Rajiv; Ramaswami, Kumar N. (2002). Optical Networks: A Practical Perspective. Morgan Kaufmann Publishers.

-Takahiro Numai (2004). Fundamentals of semiconductor lasers. Springer.

Amunt

La Normativa acadèmica de la UOC disposa que el procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat dels exercicis fets.

La manca d'originalitat en l'autoria o el mal ús de les condicions en què es fa l'avaluació de l'assignatura és una infracció que pot tenir conseqüències acadèmiques greus.

L'estudiant serà qualificat amb un suspens (D/0) si es detecta manca d'originalitat en l'autoria d'alguna activitat avaluable (pràctica, prova d'avaluació contínua (PAC) o final (PAF), o la que es defineixi al pla docent), sigui perquè ha utilitzat material o dispositius no autoritzats, sigui perquè ha copiat textualment d'internet, o ha copiat d'apunts, de materials, de manuals o d'articles (sense la citació corresponent), d'altres estudiants, o per qualsevol altra conducta irregular.

La qualificació de suspens (D/0) en les qualificacions finals d'avaluació contínua pot comportar l'obligació de fer l'examen presencial per a superar l'assignatura (si hi ha examen i si superar-lo és suficient per a superar l'assignatura segons indiqui el pla docent).

Quan aquesta mala conducta es produeixi durant la realització de les proves d'avaluació finals presencials, l'estudiant pot ser expulsat de l'aula, i l'examinador farà constar tots els elements i la informació relatius al cas.

D'altra banda, aquesta conducta pot donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui.

La UOC habilitarà els mecanismes que consideri oportuns per a vetllar per la qualitat de les seves titulacions i garantir l'excel·lència i la qualitat del seu model educatiu.

Amunt

Per superar l'assignatura cal fer un examen (EX). La nota de l'avaluació contínua (AC) complementarà aquesta qualificació.

  • Si obtens un No presentat en l'avaluació contínua, la qualificació final de l'assignatura serà la nota numèrica de l'examen.
  • Si a l'avaluació contínua obtens una nota diferent d'un No presentat, la qualificació final serà la més favorable entre la nota numèrica de l'examen i la ponderació de la nota de l'avaluació contínua amb la nota de l'examen, segons el que estableixi el pla docent. Per aplicar aquest càlcul, a l'examen cal aconseguir una nota mínima de 4 (si és inferior, la nota final de l'assignatura serà la qualificació de l'examen).
  • Si no et presentes a l'examen, la qualificació final serà un No presentat.

Ponderació de les qualificacions


Opció per superar l'assignatura: EX + AC

Nota final d'assignatura: EX + AC

EX = 65 %

AC = 35 %

Notes mínimes:

· EX = 4

Aquesta fórmula de ponderació només s'aplicarà quan la nota resultant millori la nota obtinguda a l'EX. Quan la nota obtinguda a l'EX sigui inferior a 4 o la qualificació resultant de la fórmula de ponderació no permeti millorar la nota obtinguda a l'EX, la qualificació final de l'assignatura serà la nota obtinguda a l'EX.

En el cas d'assignatures amb pràctiques (Pr) que creuïn amb l'examen (EX), la fórmula de ponderació només s'aplicarà quan la nota resultant millori la nota obtinguda a FE (FE=EX+Pr). Quan la nota obtinguda a l'EX sigui inferior a 4, la qualificació resultant de l'assignatura serà la nota obtinguda a l'EX. Quan la qualificació resultant de la fórmula de ponderació no permeti millorar la nota obtinguda a FE, la qualificació final de l'assignatura serà la nota obtinguda a FE.

Amunt

L'avaluació continuada consisteix en la realització, lliurament i valoració per part del consultor d'alguns dels exercicis de les diferents activitats. Anomenem Prova d'Avaluació Continuada (PAC) a cadascun d'aquests lliuraments.

La qualificació d'Avaluació Continuada s'obtindrà a partir de la resolució de problemes de dificultat similar a la dels que es plantejaran a l'examen final. Existiran un total de quatre proves d'avaluació continuada durant el curs. A l'informe d'Avaluació Continuada s'utilitzaran les qualificacions següents:

A: Qualificació molt bona
B: Qualificació bona
C+: Qualificació suficient
C-: Qualificació baixa
D: Qualificació molt baixa
N: No s'emet qualificació

La nota final de l'AC, es determinarà en funció de les qualificacions obtingues parcialment, la participació de l'estudiant al fòrum i haver demostrat un domini suficient en els aspectes fonamentals de l'assignatura durant el semestre. La ponderació de les PACs dins l'Avaluació Continuada és PAC1:25%; PAC2:25%; PAC3:25%; PAC4:25%.

El seguiment correcte de l'assignatura us compromet a realitzar les activitats proposades de manera individual i segons les indicacions que pauta aquest Pla Docent. En cas de que no sigui així, les activitats s'avaluaran amb una D.

Per altra banda, i sempre a criteri dels Estudis, l'incompliment d'aquest compromís pot suposar que no se us permeti superar cap altra assignatura mitjançant avaluació continuada ni en el semestre en curs ni en els següents.

Amunt

La nota final s'obtindrà a partir de la nota d'avaluació continuada i la nota d'un examen final obligatori. L'avaluació continuada consisteix en la realització, lliurament i valoració per part del consultor d'alguns dels exercicis de les diferents activitats. Anomenem Prova d'Avaluació Continuada (PAC) a cadascun d'aquests lliuraments.

Al llarg del curs hi haurà un total de 4 PAC's, totes elles de realització obligatòria si es vol optar a l'Avaluació Continuada. La nota final d'Avaluació Continuada s'obtindrà a partir de les notes de les 4 PAC's i de la participació personal en l'Aula Virtual. Les dates de les PAC's les trobareu al Calendari de l'Aula. En cas de no lliurar qualsevol de les PAC's durant el termini establert, la nota final serà la de l'Examen Final.
Els enunciats de les PAC es publicaran a través del calendari de l'espai de Planificació de l'Aula Virtual de l'assignatura, a les dates que hi apareixen destacades. Les PAC solucionades s'han de lliurar a la bústia Lliurament d'activitats de l'espai d'Avaluació de l'Aula virtual. Alternativament podeu accedir a la bústia Lliurament d'activitats des de l'espai Comunicació. Un cop transcorregut el temps dedicat a la resolució de cada exercici, es publicarà, al calendari i a la data assenyalada, una proposta de solució de cadascuna de les proves.

El seguiment correcte de l'assignatura us compromet a realitzar les activitats proposades de manera individual i segons les indicacions que pauta aquest Pla Docent. En cas que no sigui així, les activitats s'avaluaran amb una D.

Per altra banda, i sempre a criteri dels Estudis, l'incompliment d'aquest compromís pot suposar que no se us permeti superar cap altra assignatura mitjançant avaluació continuada ni en el semestre en curs ni en els següents.

Amunt