Multiplex Digitales y Enlaces por fibra óptica

Plan 95 Adecuado
ASIGNATURA: MULTIPLEX DIGITALES Y ENLACES POR
FIBRA ÓPTICA
CODIGO:
DEPARTAMENTO: ELECTRÓNICA
ÁREA: COMUNICACIONES
CLASE:
95-0475
ELECTIVA DE
ESPECIALIDAD
HORAS SEM.:
4 HS.
HORAS / AÑO:
64 HS.
Fundamentación:
Es una asignatura que prepara a los alumnos para el diseño, operación, mantenimiento y gestión de redes
de fibra óptica.
Se centra la atención en las redes de transporte de la información poniendo el énfasis en los troncales de
larga distancia. Estas redes pueden servir de soporte a distintos servicios de telecomunicaciones (Telefonía,
datos, voz sobre IP, IPTV, etc)
Objetivos:
Comprender las propiedades de los sistemas de transmisión digital y de aplicarlas en su diseño.
Describir las distintas degradaciones que pueden presentarse en los sistemas de transmisión digital.
Explicar los distintos métodos de multiplexar señales.
Fundamentar la necesidad de sincronizar las redes y ejemplificar las distintas formas de sincronizar las
mismas.
Describir las distintas tramas de transmisión digital (PDH y SDH)
Representar los diagramas en bloques de los equipos de transmisión PDH y SDH especificando cada uno de
sus componentes.
Comprender los principios que rigen la propagación de las ondas luminosas.
Describir los distintos elementos que conforman un sistema de comunicaciones ópticas.
Identificar los efectos que limitan la distancia máxima entre regeneradores.
Explicar los principios de funcionamiento de los emisores y detectores ópticos.
Seleccionar el emisor y detector más adecuado según la aplicación.
Describir las distintas degradaciones que pueden presentarse en los sistemas de transmisión por fibra
óptica.
Diseñar un enlace de fibra óptica.
Explicar el funcionamiento de un OTDR. Representar su diagrama en bloques.
Programa sintético:
Multiplex Digitales
•
Repaso de Transmisión digital.
•
Objetivos de calidad de la red de transmisión digital.
•
Jitter y Wander.
•
Sincronización de redes.
•
Objetivos de tasa de deslizamientos.
•
Múltiplex primario a velocidades 2048 Kb/s y 1544 Kb/s.
•
Jerarquía Digital Plesiócrona.
•
Jerarquía Digital Sincrónica
Fibra Óptica:
•
Repaso de óptica.
•
Clasificación de las fibras ópticas.
•
Atenuación.
•
Ventanas de transmisión.
•
Respuesta en frecuencia.
•
Cables y protecciones.
•
Empalmes y conectores.
•
Emisores y detectores.
•
Cálculo de enlace y mediciones
Programa analítico:
Unidad 1. Señales y espectros
Tipos de espectros. Serie y transformada de Fourier. Espectros continuos. Espectro de un tren de pulsos.
Espectros particulares. Potencia. Funciones de energía. Ancho de banda de transmisión.
Unidad 2. Transmisión de señales digitales
Características de la transmisión en banda base. Ancho de banda necesario. Interferencia intersímbolo.
Concepto de jitter y tasa de error. Efectos del ruido y del vínculo. Códigos de transmisión digital. Esquema
básico de un enlace digital, regeneración de señales y extracción de la temporización. Concepto de wander.
Memorias elásticas.
Unidad 3. Multiplexación
Formas básicas de multiplexado de señales, SDM, FDM, TDM, WDM. Conceptos básicos de sincronismo,
velocidad de transmisión digital.
Unidad 4. PCM
Conceptos básicos de muestreo, cuantificación y codificación. Efectos del ancho del pulso de muestreo.
Casos particulares, muestreo práctico. Análisis del cuantificador, Ley A, ruido de cuantificación y ruido total
en PCM.
Unidad 5. Sistemas Múltiplex primarios
Análisis de la señal de 2048 Kb/s (E1), concepto de trama, tipo de información que se transmite. Señales de
alineación, servicio y señalización. Señalización telefónica, multitrama. Evaluación de la tasa de error CRC4.
Trama T1, bits de alineación y multitrama de señalización. Concepto de entramado, cálculo del tiempo de
recuperación de trama, aplicación a las señales E1 y T1.
Unidad 6. Equipos de transmisión a velocidad primaria
Multiplexor de 2048 Kb/s, funciones, características, descripción física. Modos de sincronización.
Multiplexores de acceso flexible, transmisión de voz y datos, submultiplexación y supermultiplexación.
Equipos drop-insert y cross-conect. Diagramas en bloques de multiplex comerciales. Circuitos prácticos,
especificaciones eléctricas, interfaces de los sistemas.
Unidad 7. Sincronización de redes
Métodos de sincronización. Red plesiócrona, sincronización mutua, maestro-esclavo, maestro-esclavo
jerárquico, referencia externa. Relojes: diferentes stratums, parámetros característicos de los relojes.
Mediciones. Efectos del jitter y del wander. Deslizamietos. Objetivo de tasa de deslizamientos en una red
internacional.
Unidad 8. Sistemas de transmisión plesiócronos (PDH)
Concepto de PDH. Justificación positiva (pulse stufing) Formación de las tramas E2, E3 y E4. La justificación,
efecto de los errores en los bits de control de justificación, jitter de justificación y por tiempo de espera.
Memorias elásticas. Diagramas en bloques de múltiplex comerciales. Circuitos prácticos, especificaciones
eléctricas, interfaces de los sistemas.
Unidad 9. Objetivos de calidad
Recomendación G.821 de la UIT. Medición de la tasa de error. Recomendaciones de la serie O de la UIT.
Indisponibilidad.
Unidad 10. Sistemas de transmisión sincrónicos (SDH)
Concepto de SDH. Comparación con PDH y sistemas múltiplex primarios. Estructura matricial de la trama
STM-1: RSOH, MSOH y carga útil. Contenedores, contenedores virtuales, unidades tributarias, unidades
administrativas. Tramas STM-4 y STM-16. Transporte de una señal E4 en un C4, justificación. Composición
de un C3 para transportar una señal E3. Composición de los distintos tipos de TU-12, modos de
sincronización, justificación. Mapeado de los distintos VC en el VC-4 y luego en la STM-N. Punteros:
concepto, justificación de punteros, AU-pointer, TU-pointer. Gestión y alarmas. Diagrama en bloques de los
equipos.
Unidad 11. La Fibra óptica
Propagación de la luz. Principios básicos de reflexión y refracción, ley de Snell, reflexión total. Estructura
básica de una fibra óptica, tipos de fibra. Clasificación, características generales. Los cables ópticos.
Unidad 12. Parámetros de la fibras ópticas.
Atenuación. Factores intrínsecos y extrínsecos, ventanas de transmisión. Ancho de banda. Dispersión
cromática. Longitud de onda límite. Diámetro de campo. Dimensiones geométricas. Características de los
métodos de fabricación de fibras ópticas.
Unidad 13. Empalmes y conectores
Empalmes mecánicos y de fusión, funcionamiento de la empalmadora de fusión, protección de los
empalmes, características de transmisión. Conectores, tipos, terminaciones, características de transmisión.
Unidad 14. Emisores y detectores
El LED y el diodo láser, semiconductores utilizados, características de transmisión. El PIN y el APD,
semiconductores utilizados, parámetros característicos. Aplicaciones
Unidad 15. Cálculo de enlace
Generalidades. Modelo de cálculo. Consideraciones para el proyecto.
Unidad 16. Mediciones
Generador y medidor de nivel. OTDR, principio de funcionamiento, diagrama en bloques, rango dinámico,
zonas muertas, tipos de OTDR’s. Medición de empalmes y conecto-res. Métodos de corte y de inserción
para la medición de bobinas de cable de fibra óptica, venta-jas y desventajas frente al método
reflectométrico.
Unidad 17. Estado del arte
Concepto de DWDM. Amplificadores ópticos.
Estrategias Metodológicas:
•
Modalidades de enseñanza empleadas según tipo de actividad (teórica-práctica)
La metodología de enseñanza es teórico-práctica.
Para la parte teórica se hace uso de la exposición oral por parte del profesor dado que se debe
brindar una gran cantidad de información por tratarse de una materia con fuerte dependencia del
estado del arte de la tecnología. No obstante en las clases teóricas se combinan la teoría y la
práctica realizando ejercicios donde se aplican los conceptos y principios recién aprendidos
buscando de esta forma una mayor participación del alumno evitando que se convierta en un
simple receptor de información. Con la misma finalidad se realizan preguntas en dirección al
alumno buscando confrontar los conocimientos nuevos con los anteriores y que se efectúen
inferencias.
Se proyectan videos didácticos sobre materiales, equipos, procedimientos e instrumental.
También se traen muestras de algunos materiales estudiados. Con todo esto se pretende que el
alumno tome contacto con los elementos existentes favoreciendo un aprendizaje práctico.
Se incentiva a que los alumnos participen permanentemente, haciendo preguntas y sugiriendo
posibles aplicaciones a los conceptos aprendidos.
Se evalúan distintas alternativas para resolver cuestiones tecnológicas.
Se busca integrar el aprendizaje con materias tales como Sistemas de Comunicaciones.
En las clases prácticas se resuelven problemas en forma grupal e individual, y además se dan
problemas para resolver en el hogar.
Estrategias empleadas:
Exposición oral.
Resolución de problemas en forma individual y grupal.
Discusión.
Brain storming.
•
Recursos didácticos para el desarrollo de las distintas actividades (guías, esquemas,
lecturas previas, computadoras, software, otros)
Proyección de videos didácticos.
Uso de retroproyector para transparencias.
Elaboración de informes por parte de los alumnos.
Uso de Guías de TP.
Metodología de evaluación:
Se toman dos parciales, para la aprobación de cada uno se exige superar el 50% del total de puntos, según
la ponderación que se comunica a los alumnos.
Se deben aprobar ambos parciales. Teniéndose en total dos oportunidades de recuperación para los
mismos.
Luego se debe rendir un examen final integrador.
Requisitos de regularidad
Asistencia mayor o igual al 75% de las clases, aprobar los parciales
Requisitos de aprobación
Aprobar el examen final
Articulación Horizontal y vertical con otras materias:
Articula verticalmente con Sistemas de Comunicaciones, esta materia aporta los fundamentos básicos de la
transmisión de señales digitales inmersas en ruido. Hay una comunicación fluida y permanente con los
docentes de dicha cátedra.
También se aplican los conceptos aprendidos en las materias Técnicas Digitales I y Medidas Electrónicas 2,
las cuales aportan información relativa a los circuitos digitales y a los instrumentos de medición
respectivamente.
CRONOGRAMA ESTIMADO DE CLASES
Unidad Temática
Duración en hs cátedra
1 Señales y espectros
4
2 Trans. de señales digitales
2
3 Multiplexación
1
4 PCM
2
5 Sist. Múltiplex primario
4
6 Eq. de trans. a veloc. prim.
2
7 Sincronización de redes
4
8 PDH
6
9 Objetivos de calidad
3
10 SDH
12
11 La Fibra óptica
3
12 Parámetros de las FO
3
13 Empalmes y conectores
3
14 Emisores y detectores
10
15 Cálculo de enlace
10
16 Mediciones
5
17 Estado del arte
6
Bibliografía:
BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA
Hoss y Lacy, “Fiber Optics”, Prentice Hall
Martín Sanz, “Comunicaciones Ópticas”, Paraninfo
Aguilar y Miranda, “Sistemas de comunicación por fibra óptica”, Alfaomega
Recomendación G.707 (2007), Unión Internacional de Telecomunicaciones, Ginebra, ITU-T
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
Chafer C, (1995), Apunte de Múltiplex, Bs As CEIT
Frisina R, (1995), Apunte de Fibra óptica, Bs As CEIT
Díaz de la Iglesia (1985), “Comunicaciones por fibra óptica”, Barcelona, Marcombo
Sklar B (2001), Digital Communications: Fundamentals and Applications 2ed, L.A., Prentice Hall
Carlson (2002), “Sistemas de comunicación 4ed” , New York, Mc Graw Hill
Bellami (2000), “Digital Telephony” 3ed, Danvers, John Wiley
Lathi (1998), “Modern digital and analog communication systems”, New York, Oxford Univ. Press
Kustra R y Tujsnaider O (1984), “Principios de transmisión de señales digitales”, Bs As, HASA
Correlativas:
Para cursar:
Cursada: Sistemas de Comunicaciones
Aprobada: Medios de Enlace
Para rendir:
Aprobada: Medidas Electrónicas II
Sistemas de Comunicaciones