Οπτικές Επικοινωνίες

Μαθησιακά Αποτελέσματα

• να εξοικειώσει τους φοιτητές με βασικές έννοιες των οπτικών δικτύων και των φωτονικών τεχνολογιών.
• να προσφέρει μία εις βάθος ανάλυση των παραμέτρων των οπτικών ινών και πως αυτές επηρεάζουν τις επιδόσεις του δικτύου
• να εξοικειώσει τους φοιτητές με τα δομικά οπτικά στοιχεία και την επίδραση των παραμέτρων αυτών στις τηλεπικοινωνιακές ζεύξεις.
• να εξοικειώσει τους φοιτητές με τις βασικές αρχιτεκτονικές οπτικών δικτύων στο δίκτυο κορμού και πρόσβασης.
• να προσφέρει μία συνοπτική εισαγωγή σε θέματα που άπτονται της τεχνολογίας της οπτικής ίνας μέχρι το σπίτι (fiber-to-the-home – FTTH).
• να εξοικειώσει τους φοιτητές με θέματα τα οποία έχουν να κάνουν με τις οπτικές τεχνολογίες δικτύωσης που χρησιμοποιούνται σε δίκτυα υπολογιστικών κέντρων.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Ιστορική Εξέλιξη των Οπτικών Επικοινωνιών. Η οπτική ίνα ως μέσο διάδοσης. Είδη οπτικών ινών. Γραμμικά και μη γραμμικά φαινόμενα στις οπτικές ίνες. Τεχνολογίες οπτικών πομπών (LASER/LED), οπτικών ενισχυτών (EDFA/SOA/Raman), οπτικά φίλτρα (τύπου Bragg, AWG, λεπτών στρωμάτων κτλ),
φωτοδέκτες (PIN/χιονοστιβάδας). Τεχνικές αντιστάθμισης διασποράς και μη γραμμικότητας. Σχεδίαση Οπτικών Ζεύξεων. Ολοκληρωμένα Αμιγώς Οπτικά Κυκλώματα. Πολυπλεξία Μήκους Κύματος (WDM) και σχήματα διαμόρφωσης. Δρομολόγηση και πολλαπλή προσπέλαση στα δίκτυα WDM. Μητροπολιτικά οπτικά και οπτικά δίκτυα πρόσβασης. Δίκτυα fiber-to-the-home (FTTH). Τεχνολογίες δικτύωσης Υπολογιστικών κέντρων. Φωτονικές τεχνολογίες για το IoT. Η περίπτωση του LiFi. Προσομοίωση οπτικών σημάτων. Προσομοίωση οπτικών συστημάτων.

1η εβδομάδα: ιστορική εξέλιξη των οπτικών συστημάτων, τεχνολογικά ορόσημα, σενάρια εφαρμογής, βασικές αρχιτεκτονικές οπτικών δικτύων. Πολυπλεξία μήκους κύματος (WDM). Βασικές παράμετροι οπτικών σημάτων.
2η εβδομάδα: η οπτική ίνα ως μέσο διάδοσης, είδη οπτικών καλωδίων, γραμμικά και μη γραμμικά φαινόμενα στις οπτικές ίνες. Επίδραση στον ρυθμό μετάδοσης της πληροφορίας.
3η εβδομάδα: Δομικά στοιχεία Ι: Προδιαγραφές οπτικών φίλτρων για εφαρμογές WDM. Φίλτρα τύπου Bragg, Fabry Perot, Arrayed Waveguide Gratings (AWGs), φίλτρα λεπτών διηλεκτρικών υμενίων (thin film filters).
4η εβδομάδα: Δομικά στοιχεία ΙI: Οπτικοί ενισχυτές. Προδιαγραφές οπτικών ενισχυτών και βασικά είδη. Ο ενισχυτής ίνας ερβίου (EDFA). Οι ενισχυτές Raman. Σενάρια εφαρμογής. Βασικά χαρακτηριστικά οπτικών ενισχυτών (κέρδος ισχύος, συχνοτική απόκριση, εύρος ζώνης, μη γραμμική παραμόρφωση, θόρυβος εξαναγκασμένης εκπομπής).
5η εβδομάδα: Δομικά στοιχεία ΙIΙ: Οπτικοί πομποί. Τύποι οπτικών πομπών. LASER και LED. Κατηγορίες οπτικών πομπών laser: πολύτροπα και μονότροπα. Βασικές τεχνολογίες οπτικών πομπών: DFB, DBR, VCSELs. Άμεση και εξωτερική διαμόρφωση.
6η εβδομάδα: Δομικά στοιχεία ΙV: Οπτικοί δέκτες. Υλικά και τύποι οπτικών δεκτών: PIN και APD. Το κβαντικό όριο. Υπολογισμός του θορύβου στους οπτικούς δέκτες. Το πηλίκο σήμα-προς-θόρυβο. Σύμφωνοι δέκτες.
7η εβδομάδα: Σχήματα διαμόρφωσης. Θεωρία οπτικής φώρασης. Η πιθανότητα σφάλματος και ο υπολογισμός της. Σύγκριση επιδόσεων οπτικών σχημάτων διαμόρφωσης: ΟΟΚ, QAM, PSK.
8η εβδομάδα: Βασικές αρχιτεκτονικές οπτικών δικτύων. Τα βασικά στοιχεία του δικτύου: πολυπλέκτες, add/drop multiplexers. Η έννοια του lightpath. Τεχνολογίες μεταγωγέων (switches). Το οπτικό στρώμα και η ολοκλήρωση του με τα υπόλοιπα στρώματα του δικτύου.
9η εβδομάδα: Τα οπτικά δίκτυα των υπολογιστικών κέντρων. Βασικές τεχνολογίες και πρωτόκολλα διασύνδεσης εξυπηρετητών και λοιπών στοιχείων. Πρότυπα του Ethernet που βασίζονται σε οπτικές τεχνολογίες.
10η εβδομάδα: Fiber-to-the-Premises (FTTX) και σχετικές αρχιτεκτονικές. Σχεδιασμός, διαχείριση και αποτίμηση δικτύων FTTX). LiFi και φωτονικές τεχνολογίες για IoT.
11η εβδομάδα: Μελέτη οπτικών αρχιτεκτονικών. Υπολογισμός θορύβου και SNR. Υπολογισμός επιδόσεων.
12η εβδομάδα: Εξέταση εργασιών στα πλαίσια του μαθήματος.