Оптоволоконные линии связи

Ерсаинова Жансая Ерлановна

*InstructorProfile(zh-CN)*

内容描述: Дисциплина знакомит студента, обучающегося по специальности с современными тенденциями развития оптических линий связи, теорией направляющей оптические среды, конструкции и характеристиками направляющих оптических систем и пассивных компонентов.

贷款数: 6

Пререквизиты:

  • Введение в инженерное образование
  • Основы радиотехники и телекоммуникации

*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:

*TypesOfClasses(zh-CN)* *hours(zh-CN)*
*Lectures(zh-CN)* 30
*PracticalWork(zh-CN)* 30
*LaboratoryWork(zh-CN)*
*srop(zh-CN)* 30
*sro(zh-CN)* 90
*FormOfFinalControl(zh-CN)* экзамен
*FinalAssessment(zh-CN)* Экзамен

零件: Компонент по выбору

循环次数: Базовые дисциплины

Цель
  • Формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков в области проектирования, построения, эксплуатации и диагностики оптоволоконных линий связи, с акцентом на современные технологии широкополосного доступа (GPON, FTTx) и магистральной передачи данных (DWDM).
Задача
  • Ознакомить студентов со структурой и принципами работы оптоволоконных линий связи.
  • Изучить современные технологии, такие как GPON, FTTx, DWDM, и научиться их анализировать и применять.
  • Освоить методы проектирования, расчёта и выбора параметров оптических линий связи.
  • Сформировать практические навыки по монтажу, сварке, подключению и диагностике оптоволоконных сетей.
  • Обучить методам обеспечения качества, надёжности и безопасности оптических каналов связи.
  • Дать представление о тенденциях развития и перспективах оптических технологий нового поколения.
Результат обучения: знание и понимание
  • знать принципы передачи оптических сигналов в волоконно-оптических линиях связи;
  • понимать физические основы распространения света в оптическом волокне и влияние параметров волокна на качество сигнала;
  • знать конструкцию и характеристики волоконно-оптических кабелей, активных и пассивных компонентов ВОЛС;
  • понимать архитектуры и принципы работы пассивных оптических сетей (PON), в том числе GPON;
  • знать основные типы сетей доступа FTTx (FTTH, FTTB, FTTC и др.) и их особенности применения;
  • понимать принципы технологии DWDM, включая мультиплексирование и демультиплексирование сигналов по длинам волн;
  • знать методы проектирования, построения и эксплуатации оптоволоконных сетей различного назначения — от магистральных до абонентских;
  • понимать требования к измерениям, диагностике и техническому обслуживанию ВОЛС.
Результат обучения: применение знаний и пониманий
  • применять полученные знания для выбора компонентов и оборудования ВОЛС в зависимости от условий эксплуатации;
  • разрабатывать схемы построения оптоволоконных линий связи с использованием технологий GPON, FTTx и DWDM;
  • выполнять базовое проектирование и расчёт параметров ВОЛС с учётом требований пропускной способности, дальности и потерь сигнала;
  • использовать специализированное программное обеспечение и инструменты моделирования для проектирования оптических сетей;
  • производить настройку и тестирование оборудования GPON и компонентов DWDM-систем;
  • проводить измерения параметров ВОЛС (затухание, отражение, уровень сигнала и др.) с использованием соответствующих приборов (OTDR, источники света, измерители мощности и др.);
  • интерпретировать результаты измерений и выявлять неисправности в волоконно-оптических линиях связи;
  • применять принципы построения FTTx-сетей для разработки решений по организации широкополосного доступа в городских и сельских территориях.
Результат обучения: формирование суждений
  • обоснованно оценивать целесообразность применения тех или иных технологий (GPON, FTTx, DWDM) при проектировании оптических сетей в зависимости от задач, масштабов и условий эксплуатации;
  • анализировать технические характеристики оборудования и компонентов ВОЛС с целью выбора оптимальных решений по критериям надёжности, стоимости и производительности;
  • формулировать обоснованные выводы о состоянии оптоволоконной линии на основе результатов измерений и диагностики;
  • оценивать риски, связанные с проектированием, внедрением и эксплуатацией ВОЛС, и предлагать пути их минимизации;
  • критически анализировать схемы построения оптических сетей с точки зрения масштабируемости, отказоустойчивости и перспектив развития;
  • учитывать современные тенденции и стандарты в области оптической связи при принятии технических решений.
Результат обучения: коммуникативные способности
  • эффективно взаимодействовать в команде при проектировании, внедрении и сопровождении оптоволоконных сетей связи;
  • грамотно излагать технические решения в устной и письменной форме, включая подготовку отчётов, презентаций и проектной документации по ВОЛС;
  • использовать профессиональную терминологию в области оптических технологий (GPON, FTTx, DWDM) при общении с коллегами, заказчиками и представителями подрядных организаций;
  • участвовать в обсуждении и защите проектных решений по построению и модернизации сетей связи;
  • аргументированно отстаивать свою точку зрения при рассмотрении технических альтернатив и решений в составе проектной группы.
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
  • самостоятельно находить, анализировать и использовать техническую документацию, стандарты и справочные материалы по оборудованию и технологиям оптоволоконной связи;
  • отслеживать и адаптироваться к развитию новых технологий в области ВОЛС, включая современные и перспективные решения в GPON, FTTx и DWDM-сегментах;
  • применять полученные знания для дальнейшего профессионального развития, в том числе в смежных областях телекоммуникаций и информационных технологий;
  • осознанно планировать своё обучение, определять пробелы в знаниях и ставить цели для их восполнения;
  • использовать современные источники информации (научные публикации, профессиональные форумы, базы данных стандартов и др.) для решения практических и исследовательских задач в области оптической связи.
*TeachingMethods(zh-CN)*

Электронное обучение (e-learning) и дистанционные образовательные технологии (ДОТ): Использование LMS (Moodle, Canvas, Google Classroom) для размещения учебных материалов, проведения тестов, сдачи заданий и обратной связи.

Мультимедийные и визуальные технологии: Применение анимаций, 3D-моделей, видеоуроков и симуляторов для наглядной демонстрации принципов работы оптических компонентов и сетей.

Виртуальные лаборатории и симуляторы: Использование ПО (например, OptiSystem, FiberSim, Cisco Packet Tracer, GNS3 и др.) для моделирования и анализа ВОЛС, GPON, DWDM-сетей, особенно если физическое оборудование ограничено.

Проектное обучение (Project-Based Learning): Выполнение студентами практико-ориентированных заданий — например, разработка фрагмента FTTx-сети для реального или условного населённого пункта.

Проблемно-ориентированное обучение (Problem-Based Learning): Решение технических кейсов — поиск оптимального способа организации связи при заданных ограничениях (стоимость, дальность, оборудование).

Интерактивные технологии: Включение в занятия деловых игр, разборов ситуаций, интерактивных опросов (Mentimeter, Kahoot, Quizizz), обсуждение в малых группах.

Флиппед-класс (перевёрнутое обучение): Теоретический материал изучается студентами самостоятельно (видео, презентации, статьи), а на занятиях выполняются практические задания и разборы.

Коллаборативные технологии: Работа в командах над проектами, обсуждение технических решений в онлайн-досках (Miro, Mural), совместное использование облачных документов (Google Docs, Notion).

Микрообучение (Microlearning): Подготовка коротких тематических модулей (5–10 минут), направленных на изучение конкретного понятия или технологии (например, принцип работы OLT в GPON).

Использование профессионального программного обеспечения и цифровых инструментов: Приобщение студентов к работе с реальным оборудованием и программными средствами, используемыми в отрасли (например, документация ITU-T, работа с базами стандартов, ПО от Huawei, ZTE, Cisco и др.).

Темы лекционных занятий
  • Введение в оптоволоконные линии связи: основные понятия и область применения
  • Физические основы передачи света в оптических волокнах
  • Типы оптических волокон и их характеристики
  • Компоненты оптоволоконных систем: передатчики, приемники и пассивные элементы
  • Методы модуляции и мультиплексирования в оптоволоконных линиях связи
  • Технология DWDM: принципы работы и архитектура систем
  • Проектирование и эксплуатация DWDM-сетей
  • Введение в технологию GPON: структура и стандарты
  • Компоненты и топологии сетей GPON
  • Управление трафиком и безопасность в сетях GPON
  • Технологии FTTx: виды, архитектуры и применение
  • Планирование и монтаж сетей FTTx
  • Методы тестирования и диагностики оптоволоконных линий
  • Современные стандарты и протоколы в оптоволоконных системах
  • Перспективы развития и инновации в области оптоволоконных линий связи
Основная литература
  • Васильев А. А. Оптические линии связи: теория и практика. — М.: Горячая линия – Телеком, 2020. (Подробно рассматриваются принципы передачи по оптоволокну, проектирование и эксплуатация ВОЛС)
  • Гребенщиков Г. И. Оптоволоконные технологии передачи информации. — М.: Техносфера, 2019. (Рассматриваются одномодовые и многомодовые линии, GPON, DWDM)
  • WCDMA for UMTS: HSPA Evolution and LTE, Harri Holma, Antti Toskala,
  • Зуев В. Е., Рудаков М. А. Оптоволоконные линии связи и технологии широкополосного доступа. — СПб.: Питер, 2021. (Включены темы FTTx, архитектуры доступа, проектирование сетей)
  • Мищенко В. П. Технологии мультиплексирования в волоконно-оптических системах связи. — М.: Эко-Трендз, 2018. (Хорошо раскрыты принципы WDM и DWDM)
  • ITU-T Recommendations G.984.x, G.987.x, G.9807.x (Международные рекомендации по технологиям GPON, XG-PON, NG-PON2 — в переводе или оригинале)
  • Cisco Press / Huawei Training Materials (в переводе или оригинале) Учебные пособия и технические гайды по сетевым решениям FTTx, GPON, DWDM от производителей оборудования.
Дополнительная литература
  • Senior, J. M. Optical Fiber Communications: Principles and Practice. — Pearson, 2013. Классическое издание по оптической связи, с подробным описанием технологий DWDM и FTTx.
  • Nag, A. Fiber Optic Communications: Fundamentals and Applications. — McGraw-Hill Education, 2020. Современный учебник, раскрывающий технологии GPON, DWDM, а также архитектуры FTTx.
  • Keiser, G. Optical Fiber Communications. — McGraw-Hill Education, 2011. Подробное руководство по физике и технологиям оптических сетей, включая мультиплексирование и пассивные оптические сети.
  • Davies, S. Fiber to the Home: The New Broadband Access Network. — McGraw-Hill Professional, 2002. Фокус на технологиях FTTx и GPON, рассмотрение примеров внедрения и эксплуатации.
  • Ishimaru, A. Optical Communication Systems: Principles and Practice. — Cambridge University Press, 2017. Описание принципов построения систем DWDM и их применение в современных сетях.