2019年度 光通信システム   Optical Communication Systems

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開講元
電気電子コース
担当教員名
植之原 裕行  小山 二三夫 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
月1-2(S223,G311)  木1-2(S223,G311)  
クラス
-
科目コード
EEE.S461
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2019年4月5日
講義資料更新日
2019年11月21日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

 大容量光通信システムを構成するための構成要素,送受信器(強度変復調、コヒーレント変復調)の性能,伝送システム設計(ファイバ分散特性による伝送限界、信号対雑音比制限による伝送限界),光増幅器による長距離伝送,大容量化のための多重化方式,光スイッチング,光ルーティングなどについて解説する。
 また幹線系大容量システムのみならず,光インターコネクションや次世代ネットワークの展望についても事例を交えながら概観する。
 光通信技術に用いられる変復調技術は無線伝送技術との共通点が多く、幅広い応用に知識を生かすことができる。また光信号の伝送技術限界は装置内・チップ間伝送に領域が展開し始めており、その設計技術にも知識を応用することができる。

 光通信システムの主要技術は、デバイスにおいては半導体などの光学的な性質に基づく応用であり、光ファイバの特性については電磁波解析、光ファイバの伝送については媒体の周波数伝達関数への理解を利用することにつながる。電気電子工学で学ぶ基礎的な数学的手法・知識の応用を学び、光通信以外の応用にも汎用的に展開可能な意味で、有益である。

到達目標

 本講義を履修することで以下の能力を修得する。

(1) 光ファイバ通信の分類とその相違について説明できる。
(2) 光通信システムで扱う符号や変調・復調・検波方式の数値解析ができるようになる。
(3) 光ファイバについての導波の基本的な理論とモードの概念を説明し、数値解析できるようになる。
(4) 光ファイバの伝送性能限界と歪の補償技術を解析的な側面から扱うことができるようになる。
(5) 光通信におけるビット誤り率を通した性能評価ができるようになる。
(6) 光増幅の効果・波長多重技術を説明し、解析的な扱いができるようになる。

キーワード

光通信システム、光変復調、モード特性、伝送特性、光増幅、波長多重、光スイッチング

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - -

授業の進め方

毎回の講義の冒頭で、前回の演習問題の解説を行います。引き続いて、各回の内容について講義します。講義の後半で該当内容の演習問題に取り組んでもらいます。復習を怠らないようにしてください。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 光通信システム(基礎的なこと) OCW-i掲載資料(第1回)の精読と理解
第2回 光通信システム(長距離海底系, コア・メトロ系) OCW-i掲載資料(第2回)の精読と理解
第3回 光通信システム(アクセス・データセンタネットワーク系) OCW-i掲載資料(第3回)の精読と理解
第4回 光変調符号 OCW-i掲載資料(第4回)の精読・PN符号の説明
第5回 光変復調技術(強度変調・位相変調) OCW-i掲載資料(第5回)の精読・信号の数式・スペクトル表現
第6回 光ファイバのモード特性(デジタル・コヒーレント関連技術) OCW-i掲載資料(第6回)の精読・機能ブロックの理解
第7回 光ファイバのモード特性(波動方程式) OCW-i掲載資料(第7回)の精読・波動方程式の解法・モードの理解
第8回 ファイバの伝送特性(分散・分散伝送限界) OCW-i掲載資料(第8回)の精読・分散と帯域の関係式
第9回 ファイバの伝送特性(非線形効果と分散補償技術) OCW-i掲載資料(第9回)の精読・分散補償の概念の理解
第10回 光増幅器 OCW-i掲載資料(第10回)の精読・動作原理の説明
第11回 ビット誤り率(強度変調・直接検波) OCW-i掲載資料(第11回)の精読・ビット誤り率の計算
第12回 ビット誤り率(コヒーレント、多値変調、光増幅) OCW-i掲載資料(第12回)の精読・ビット誤り率の相対比較
第13回 波長多重(WDM)伝送(分散マネジメント技術) OCW-i掲載資料(第13回)の精読・WDMの性能的課題
第14回 波長多重(WDM)伝送(変調技術) OCW-i掲載資料(第14回)の精読・WDMの変調方式による性能差の理解
第15回 光スイッチング技術・最新の光通信関連技術 OCW-i掲載資料(第15回)の精読・理解

教科書

教員の作成した資料を基に講義を行う.資料は事前にOCW-iに掲載する。

参考書、講義資料等

『ファイバ通信入門(改定5版)』 末松 安晴・伊賀 健一 著 オーム社, ISBN 978-4-274-22094-4
『光通信工学』(1)(2) 羽鳥 光俊・青山 友紀 監修 コロナ社, ISBN 4339011436
"Fiber Optic Communication Systems", Govind P. Agrawal, Wiley-Interscience, ISBN 0470505117

成績評価の基準及び方法

光通信システムの構成や変復調、伝送、品質評価などについての理解度を評価。
配点は、レポート(80%)、演習(20%)。

関連する科目

  • EEE.S341 : 通信理論(電気電子)
  • EEE.S351 : 信号システム
  • EEE.S361 : 光エレクトロニクス
  • EEE.S411 : 導波回路論
  • EEE.D461 : オプトエレクトロニクス

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

フーリエ変換及びラプラス変換(EEE.M211)、電磁気学第一(EEE.E201)、光エレクトロニクス(EEE.S361)を履修していること、または同等の知識があること。

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