Redes de fibra óptica Código:  81.533    :  6
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ATENCIÓN: Esta información recoge los apartados del plan docente de la asignatura durante el último semestre con docencia. Al iniciar el periodo de matrícula, podrás consultar el calendario y modelo de evaluación para el siguiente semestre en Trámites / Matrícula / Horarios de las pruebas de evaluación final.
Las comunicaciones ópticas se caracterizan principalmente por dos factores: la naturaleza de las señales transmitidas (luz) y el canal de transmisión (fibra óptica). Ambos factores hacen frente a los problemas asociados a las transmisiones eléctricas y plantean nuevos retos. Las ventajas de las comunicaciones ópticas son claras: menor ruido, transmisiones no susceptibles a las interferencias electromagnéticas, grandes anchos de banda, baja atenuación, etc. Obviamente también presentan inconvenientes: elevado coste de instalación de la fibra óptica, precio de transmisores y receptores, dificultades tecnológicas, fenómenos asociados a la transmisión de la luz (como por ejemplo la dispersión), etc.

Sin duda las redes de fibra ópticas han supuesto un punto de inflexión en el desarrollo y la implantación de las telecomunicaciones. Las altas tasas de transmisión (del orden de los Gbit/s o incluso Tbit/s) han permitido aumentar la capacidad de las redes troncales, que tienen el objetivo de transportar el tráfico agregado de múltiples redes, y, entre otras aplicaciones, han hecho posibles la creación de redes de datos de alta velocidad a grandes distancias (redes transcontinentales y transoceánicas).

En esta asignatura se presentan los principios básicos que rigen las transmisiones ópticas. Para ello, el curso estructura el temario en apartados dedicados a las fibras ópticas (el canal de transmisión), los transmisores ópticos, los receptores ópticos y los amplificadores ópticos (necesarios para comunicaciones a grandes distancias). Finalmente, se presenta una breve introducción a las redes ópticas basadas en los conceptos desarrollados a lo largo de los apartados precedentes.

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Esta asignatura podemos enmarcarla dentro del conjunto de asignaturas del plan de estudios orientadas a dotar al estudiante de un conocimiento completo de las redes de comunicaciones.

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Las comunicaciones ópticas son, sin duda, uno de los puntos clave en las redes de comunicación de gran capacidad tanto presentes como futuras, y es indispensable para un ingeniero de telecomunicaciones conocer los principios fundamentales en los cuales se basan.

Los conocimientos y competencias alcanzadas en el estudio de esta asignatura deben permitir al estudiante evaluar las ventajas y los inconvenientes de estas tecnologías.

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Para cursar esta asignatura no se requiren conocimientos previos. No obstante se asume que el estudiante está familiarizado con los conceptos básicos de señales y sistemas de comunicación.

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Esta asignatura se puede superar mediante la realización de un examen final presencial, o bien mediante la combinación de una Evaluación Continua (EC) y examen final presencial (35% + 65%). Para poder optar a la EC se requiere la realización de 4 PEC (Pruebas de Evaluación Continua). A pesar de que seguir la EC no es obligatorio para superar la asignatura, es muy recomendable puesto que permite adquirir las competencias a lo largo del semestre, y ayuda a la consolidación del aprendizaje.

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Los objectivos de esta asignatura son los siguientes:

1. Conocer los principios físicos que rigen la transmisión a través de una fibra óptica.
2. Entender las limitaciones propias del canal de transmisión óptico.
3. Identificar los distintos tipos de fibra óptica.
4. Comprender los mecanismos de interacción radiación-materia, base de las comunicaciones ópticas.
5. Entender el funcionamiento de los transmisores ópticos.
6. Comprender los tipos de receptores ópticos, su funcionamiento, sus limitaciones y sus características.
7. Estudiar los principios físicos que rigen la amplificación óptica.
8. Aprender los conceptos básicos de las redes ópticas más importantes.

Las competencias propias del grado  que se trabajan parcialmente en la asignatura son las siguientes:

- Capacidad para construir, explotar y gestionar redes, servicios, procesos y aplicaciones de telecomunicaciones, entendidas éstas como sistemas de captación, transporte, representación, procesado, almacenamiento, gestión y presentación de información multimedia, desde el punto de vista de los sistemas de transmisión.
- Capacidad de análisis de componentes y sus especificaciones para sistemas de comunicaciones guiadas y no guiadas.
- Capacidad para la selección de antenas, equipos y sistemas de transmisión, propagación de ondas guiadas y no guiadas, por medios electromagnéticos, de radiofrecuencia u ópticos y la correspondiente gestión del espacio radioeléctrico y asignación de frecuencias.  

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1. Fibra óptica 
1.1. Principios de transmisión en fibra óptica 
1.1.1. Número de modos de propagación 
1.1.2. Atenuación 
1.1.3. Dispersión intermodal 
1.1.4. Dispersión intramodal 
1.1.5. Dispersión de modo de polarización
1.1.6. Ancho de banda de las fibras 
1.1.7. Tipos de fibra óptica y diseño de sistemas de transmisión en fibra 
1.1.8. Fenómenos no lineales en la fibra óptica 
2. Transmisores ópticos 
2.1. Los semiconductores 
2.1.1. Semiconductor intrínseco 
2.1.2. Semiconductor extrínseco 
2.2. Mecanismos de interacción radiación-materia 
2.2.1. Emisión espontánea 
2.2.2. Emisión estimulada 
2.2.3. Absorción 
2.2.4. Relaciones de Einstein 
2.2.5. Amplificador láser 
2.2.6. Oscilador láser 
2.3. Emisión y absorción en materiales semiconductores 
2.3.1. Concentración de los portadores 
2.3.2. Generación y recombinación 
2.4. Diodos LED 
2.4.1. Eficiencia 
2.4.2. Modulación de la potencia óptica emitida 
2.4.3. Estructura de los diodos LED 
2.5. Láser de semiconductor 
2.5.1. Ganancia óptica 
2.5.2. Ecuaciones de ritmo 
2.5.3. Estructura de un diodo láser 
2.5.4. Láser DFB 
3. Receptores ópticos 
3.1. Fotodiodos PIN 
3.2. Fotodiodos de avalancha
3.3. Ruido 
3.3.1. Relación señal-ruido para los fotodiodos PIN 
3.3.2. Relación señal-ruido para los fotodiodos de avalancha 
3.4. Tasa de error de bit 
3.5. Sensibilidad 
3.5.1. Límite cuántico de fotodetección. 
4. Amplificadores ópticos 
4.1. Ganancia óptica 
4.2. Figura de ruido 
4.3. Amplificadores ópticos de semiconductor 
4.3.1. Conversores de longitud de onda
4.4. Amplificadores de fibra dopada con erbio 
5. Introducción a las redes ópticas 
5.1. Redes SONET/SDH 
5.1.1. Técnicas de concatenación 
5.1.2. Ajuste de la capacidad de enlace 
5.2. Redes de transporte ópticas 
5.2.1. Tecnologías WDM 
5.2.2. Redes ópticas transparentes 
5.2.3. Redes ópticas ASON 

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La asignatura dispone de un material en formato electrónico, que es la base del trabajo hecho en el aula.

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La Normativa académica de la UOC dispone que el proceso de evaluación se fundamenta en el trabajo personal del estudiante y presupone la autenticidad de la autoría y la originalidad de los ejercicios realizados.

La falta de originalidad en la autoría o el mal uso de las condiciones en las que se hace la evaluación de la asignatura es una infracción que puede tener consecuencias académicas graves.

El estudiante será calificado con un suspenso (D/0) si se detecta falta de originalidad en la autoría de alguna actividad evaluable (práctica, prueba de evaluación continua (PEC) o final (PEF), o la que se defina en el plan docente), ya sea porque ha utilizado material o dispositivos no autorizados, ya sea porque ha copiado de forma textual de internet, o ha copiado de apuntes, de materiales, manuales o artículos (sin la citación correspondiente) o de otro estudiante, o por cualquier otra conducta irregular.

La calificación de suspenso (D/0) en la evaluación continua (EC) puede conllevar la obligación de hacer el examen presencial para superar la asignatura (si hay examen y si superarlo es suficiente para superar la asignatura según indique este plan docente).

Cuando esta mala conducta se produzca durante la realización de las pruebas de evaluación finales presenciales, el estudiante puede ser expulsado del aula, y el examinador hará constar todos los elementos y la información relativos al caso.

Además, esta conducta puede dar lugar a la incoación de un procedimiento disciplinario y la aplicación, si procede, de la sanción que corresponda.

La UOC habilitará los mecanismos que considere oportunos para velar por la calidad de sus titulaciones y garantizar la excelencia y la calidad de su modelo educativo.

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Esta asignatura puede superarse únicamente mediante la realización de un examen final (presencial) (EX). La nota final de la evaluación continua (EC) complementa la nota del examen final (EX) mediante el cruce de acuerdo con la fórmula correspondiente. La fórmula de acreditación de la asignatura es la siguiente: EX + EC o EX.

 

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