Цифрові оптичні модеми та мережі

Мета дисципліни
придбання навичок по основам побудови та технологіям цифрових телекомунікаційних систем передачі, що працюють в оптичному діапазоні частот.

Завдання дисципліни: 
Вивчення головних понять щодо побудови, видів мереж та функцій складових оптичної телекомунікаційної мережі.
 Вивчення основних видів кінцевих пристроїв оптичних телекомунікаційних мереж та їх функцій. 
 Вивчення типових способів побудови оптичних мереж доступу.
 Інтерфейси щодо сполучення з оптичними модемами.
У процесі вивчення курсу зосереджується увага на засвоєнні знань з таких питань: загальні 
основи побудови та використання оптичних мереж зв’язку зі швидкісними модемами, особливості стандартів кодування інформації що передається.
 
 
Основні результати навчання
 
Знати теорію та методи фундаментальних та загальноінженерних наук в об’ємі необхідному для розв’язання спеціалізованих задач та практичних проблем у галузі професійної діяльності.
 
Здатність знаходити, оцінювати і використовувати інформацію з різних джерел, необхідну для розв’язання професійних завдань, включаючи відтворення інформації через електронний пошук.
 
Уміти розраховувати часові параметри оптичних сигналів при поширенні в оптичних волокнах; інформаційну пропускну здатність волоконно-оптичних каналах зв’язку; розробляти волоконно-оптичні системи передачі інформації; виконувати розрахунки параметрів сигналів в оптичних модемах та мережах.
 
У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен знати фізичні явища, процеси та закономірності в оптичних телекомунікаційних мережах та модемах;  принципи  роботи  та  характеристики  оптичних модемів,  а  також  їх  елементів;  принципи кодування інформації що передається;  основи  проектування  та розрахунків  типових телекомунікаційних мереж;  володіти  технікою  експериментального дослідження  протоколів зв’язку кінцевого обладнання телекомунікаційних мереж та отримувача телекомунікаційних послуг; самостійно освоювати нові зразки апаратури цифрових систем передачі; проводити необхідні розрахунки енергетичних параметрів при розробці та удосконаленні техніки оптичних телекомунікаційних систем передачі.

 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; ЛЗ – лабораторні заняття – практична підготовка до й активна участь в обговоренні питань і виконанні завдань безпосередньо на занятті; К – консультації викладача, МКР – модульна контрольна робота.
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
Л1.  Вступ до навчальної дисципліни «Цифрові оптичні модеми та мережі».
1.1 Предмет вивчення і задачі дисципліни. Місце дисципліни в учбовому плані.
1.2 Основні етапи розвитку засобів передачі інформації. Достоїнства цифрових систем передачі.     
1.3 Сучасні тенденції розвитку засобів передачі інформації.
ЛЗ 1. Частотний розподіл каналів в телекомунікаційних системах.
Розробка структурної схеми системи передавання інформації з частотним розподілом каналів. Розробка імітаційної моделі системи передавання інформації з частотним розподілом каналів.
СРЗ. К.

2 тиждень
Л2. Цифрові сигнали.
 2.1 Основні етапи перетворення аналогового сигналу в цифровій.
 2.2 Принципи багатоканальної передачі.
Л3. Плєзіохронна цифрова ієрархія.
3.1 Основні принципи функціонування. Ієрархія швидкостей.
 Синхронізація в плєзіохронних системах передачі.
 Системи ИКМ. Структура кадру системи ИКМ-30 і ИКМ-120. 
ЛЗ 2. Частотний розподіл каналів в телекомунікаційних системах.
 Моделювання роботи системи передавання інформації з частотним розподілом каналів на ПК.
 
СРЗ. К

3 тиждень
Л4. Плєзіохронна  та синхронна цифрова ієрархія.
4.1.Узгодження (вирівнювання) швидкостей цифрових потоків.
4.2. Недоліки плєзіохронних систем передачі.
4.3. Основні принципи функціонування. Ієрархія швидкостей. Синхронізація в синхронних системах передачі.
ЛЗ 3. Часовий розподіл каналів в телекомунікаційних системах.
Розробка структурної схеми системи передавання інформації з часовим розподілом каналів. 
Розробка імітаційної моделі системи передавання інформації з часовим розподілом каналів. 
 
СРЗ. К

4 тиждень
Л5. Синхронна цифрова ієрархія.
5.1. Функціональні шари і інформаційні структури синхронної системи передачі, взаємозв’язок між ними. 
5.2. Схема перетворень даних при формуванні контейнерів STM. Формат циклу STM-1.
5.3. Синхронні мультиплексори, їх класифікація. 
5.4. Апаратура оперативного переключення.
Л6. Архітектура транспортної мережі.
6.1. Основні моделі. 
6.2. Самовідновлюючи мережі. Варіанти побудови. Процедури реконфігурації.
 
ЛЗ 4. Часовий розподіл каналів в телекомунікаційних системах.
Моделювання роботи системи передавання інформації з часовим розподілом каналів на ПК.
СРЗ. К

5 тиждень
Л7. Методи асинхронної передачі.
7.1. Ключові концепції моди асинхронної передачі. Формат МАП-вічок. 
7.2. Сумісність з іншими технологіями. 
 
ЛЗ 5. Кодовий розподіл каналів в телекомунікаційних системах.
Розробка структурної схеми системи передавання інформації з кодовим розподілом каналів. 
Розробка імітаційної моделі системи передавання інформації з кодовим розподілом каналів. 
СРЗ. К

6 тиждень
Л8. Узагальнена структурна схема волоконно-оптичної системи передачі
 8.1 Основні особливості.
 8.2 Лінійні коди. Скремблірування.
8.3. Особливості кодів RZ, NRZI, AMI, манчестерського, HDB3 і блочного коду 4В/5В.
 
Л9. Оптичне волокно.
9.1 Механізм розповсюдження світла. Числова апертура. Світловоди для інтегральної оптики. Профілі показника переломлення.
9.2. Проходження оптичного імпульсу при одно- та багатомодовій передачі. 
9.3. Основні характеристики оптичного волокна: загасання та дисперсія.
9.4. Методи виготовлення оптичного волокна. Оптичні кабелі. 
9.5. Призначення, класифікація та загальні вимоги до фізико-механічних і передатним характеристикам. 
9.6. Типові конструкції оптичних кабелів, основні елементи їх різновиди. 
 
ЛЗ 6. Кодовий розподіл каналів в телекомунікаційних системах.
Моделювання роботи системи передавання інформації з кодовим розподілом каналів на ПК.
СРЗ. К

7 тиждень
Л10.  Передавальний оптичний модуль.
10.1. Принцип роботи.
10.2. Конструкція та основні технічні характеристики полупровідникових світлодіодів та лазерів.
 
ЛЗ 7. Проектування зіркоподібної волоконно-оптичної мережі.
Проектування топології оптичних гібридних мереж доступу. Проектування низхідного потоку.
СРЗ. К

8 тиждень
Л11.  Приймальний оптичний модуль.
Принцип роботи, основні вимоги. p-n, p-i-n та лавинні фотодіоди. Принцип дії порівняльна характеристика. Система обробки сигналів приймального оптичного модулю. 
Види і методи модуляції оптичної несучою. Порівняльна характеристика ідеальної і реальної системи зв’язку.
Структурна схема оптичного приймача. Критерії вибору характеристик фільтру. Око-діаграма, призначення, принцип побудови.
Л12. Регенератор.
12.1 Структурна схема. 
12.2 Вибір довжини регенераційної ділянки.
 
ЛЗ 8. Проектування зіркоподібної волоконно-оптичної мережі.
Проектування висхідного потоку. Розрахунок зіркоподібної мережі.
СРЗ. К
 
9 тиждень
Л13.  Оптичні відгалужувачі.
13.1. Призначення, принцип дії.
13.2. Приклади реалізації. Градієнтна циліндрична лінза.
 
ЛЗ 9. Проектування зіркоподібної волоконно-оптичної мережі.
Побудова діаграми рівнів потужності. Вибір обладнання, яке необхідно для побудови мережі.
СРЗ. К

10 тиждень
Л14.  Оптичні мультиплексори.
14.1.Призначення, принцип дії, класифікація,
14.2. Приклади реалізації. Градієнтна циліндрична лінза.
 
Л15. Оптичні демультиплексори.
15.1. Призначення, принцип дії, класифікація,
15.2. Приклади реалізації.
 
ЛЗ 10. Проектування волоконно-оптичної мережі типу «шина».
Розрахунок мережі типу «шина». Побудова діаграми рівнів потужності. Вибір обладнання, яке необхідно для побудови мережі.Розрахунок деревовидної мережі. Побудова діаграми рівнів потужності. Вибір обладнання, яке необхідно для побудови мережі. 
СРЗ. К
 
11 тиждень
Л16.  Дільник оптичної потужності.
16.1. Класифікація, приклади реалізації.
ЛЗ 11. Проектування волоконно-оптичної мережі типу «шина».
Розробка структурної схеми мережі зі зворотним каналом.
СРЗ. К

12 тиждень
МКР1. 
СРЗ. К
 
 
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 36 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт: підготовка до лекційних занять – 16 годин;  підготовка до лабораторних занять – 30 годин.
 
 
Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. 
Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних занять, виконують  модульну контрольну роботу, що оцінюється у 60 балів:
Семестровий модуль 
Оцінка за виконання лабораторних робіт (1 – 11) – 40 балів. Термін надання виконаних робіт – до 11 тижня.
МКР – 60 балів (11 тиждень). 
Перескладання можливе протягом 12 тижня за розкладом консультацій.
 
Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач за всі виконані види робіт – 100 балів. 
Залік оцінюється за системою: «зараховано», «не зараховано». Оцінка «зараховано» виставляється за умови отримання не менш, ніж 60 балів за всі види робіт. Складання/перескладання заліку відбувається за встановленим деканатом розкладом.
 
 
Умови допуску до підсумкового контролю 

Залік виставляється здобувачу вищої освіти як сумарна оцінка за виконання всіх елементів навчальної дисципліни не менше ніж на 60%.

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Виконаний не свій варіант завдання здобувача не оцінюється.
 
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
 
Відсутність здобувача на модульній контрольній роботі відповідає оцінці «0». 

Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.

Заборонено використання будь-яких літературних джерел, конспектів лекцій, шпаргалок під час проходження модульних контролів з дисципліни.