光纖通信與數(shù)字傳輸（混合式）OpticalFiberCommunicationandDigitalTransmission課程編號：學分：2開課學院：通信與信息工程學院學時：32適用專業(yè)：通信工程先修課程：通信工程課程類別：專業(yè)基礎課課程性質(zhì)：必修一、課程概述《光纖通信與數(shù)字傳輸》是為通信工程專業(yè)的學生開設的專業(yè)基礎必修課，是集通信技術(shù)、電磁場技術(shù)、光電技術(shù)以及數(shù)字傳輸技術(shù)為一體的綜合性專業(yè)基礎課。隨著光纖通信系統(tǒng)在傳輸領(lǐng)域的推廣與普及，理解、掌握并熟練應用光纖通信與數(shù)字傳輸理論成為相關(guān)鄰域科研和技術(shù)人員必備的能力。本課程的主要先修課程為《通信原理》，本課程著重介紹基本概念和原理，為后續(xù)專業(yè)課程《可見光通信技術(shù)》、《光接入網(wǎng)技術(shù)》、《全光通信網(wǎng)絡》等課程的先修課程。本課程結(jié)合線上資源采用混合式教學方式。二、課程目標通過本課程的學習，使學生理解光纖通信系統(tǒng)原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、理解以SDH和WDM為代表的數(shù)字傳輸技術(shù)及其在通信網(wǎng)中的應用，掌握光纖通信網(wǎng)的技術(shù)性能指標，了解改善光纖通信網(wǎng)性能的各種措施，培養(yǎng)學生具備光纖通信網(wǎng)分析、設計和維護方面的能力，為今后從事通信領(lǐng)域的工程和研究工作奠定基礎。同時注重引導學生樹立社會主義核心價值觀，培養(yǎng)學生求真務實的科學態(tài)度、獨立思考的科學精神、團隊合作的科學素養(yǎng)。具體課程目標如下：課程目標1：掌握光纖通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和基本原理。課程目標2：理解SDH和WDM為代表的數(shù)字傳輸技術(shù)及其在通信網(wǎng)中的應用。課程目標3：理解光纖通信網(wǎng)性能指標，并能據(jù)此對光纖通信系統(tǒng)進行分析、設計和維護。課程目標4：在教學過程中融入社會主義核心價值觀教育，培養(yǎng)學生的科學精神、團隊協(xié)作能力和社會責任感。三、課程教學內(nèi)容及基本要求（一）課程教學內(nèi)容及知識模塊順序1．知識單元一：概論（參考學時1學時）（1）知識點一：光纖通信的發(fā)展概況（2）知識點二：光纖通信的優(yōu)點和應用（3）知識點三：光纖傳輸系統(tǒng)的組成教學基本要求：了解光纖通信發(fā)展概況，掌握光纖通信主要優(yōu)點；掌握光纖通信系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。2．知識單元二：光纖傳輸理論（參考學時5.5學時）（1）知識點一：光纖與光纜結(jié)構(gòu)、組成和分類（線上MOOC學習內(nèi)容，第一周第2單元光纖與光纜的結(jié)構(gòu)與類型）（2）知識點二：射線光學分析方法（線上MOOC學習內(nèi)容，第一周第3單元射線光學分析方法）（3）知識點三：波動光學分析方法（4）知識點四：光纖傳輸特性教學基本要求：掌握光纖、光纜的主要結(jié)構(gòu)；掌握射線光學分析光纖傳輸?shù)姆椒ǎ焕斫怆姶挪ㄔ诠饫w中的傳輸，重點是理解階躍折射率中波動方程的求解思路和結(jié)論；理解和掌握光纖中傳輸模式的意義和單模傳輸?shù)臈l件；了解傳輸光纖類型及其傳輸特性。3．知識單元三：光源和光發(fā)送機（參考學時4學時）（1）知識點一：半導體激光器和發(fā)光二極管工作原理（2）知識點二：光源調(diào)制方式及特點（線上MOOC學習內(nèi)容，第三周第2單元光調(diào)制及輸入電路）（3）知識點三：光發(fā)送機組成（線上MOOC學習內(nèi)容，第三周第3單元光發(fā)送電路）教學基本要求：理解激光產(chǎn)生的物理基礎；掌握激光器的主要結(jié)構(gòu)；理解半導體激光器和發(fā)光二極管的工作原理和工作特性；掌握光源調(diào)制的目的和方法；熟悉光發(fā)送機的構(gòu)成；理解LD發(fā)送電路構(gòu)成、APC和ATC電路設置目的及工作原理。4．知識單元四：光檢測器和光接收機（參考學時3.5學時）（1）知識點一：光檢測器工作原理（2）知識點二：光接收機結(jié)構(gòu)（3）知識點三：光接收機性能分析（線上MOOC學習內(nèi)容，第四周第3單元光接收機性能分析）（4）知識點四：光中繼機教學基本要求：理解光電二極管和雪崩光電二極管的工作原理；掌握光接收機構(gòu)成及各部分工作原理；理解光接收機的主要性能指標和主要噪聲；了解光接收機的誤碼率和Q值；掌握靈敏度、動態(tài)范圍的定義和計算；理解影響靈敏度的因素；了解光中繼機構(gòu)成。5．知識單元五：無源器件（參考學時2學時）（1）知識點一：光纖連接器（線上MOOC學習內(nèi)容，第五周第1單元光纖連接器和耦合器）（2）知識點二：光纖耦合器（線上MOOC學習內(nèi)容，第五周第1單元光纖連接器和耦合器）（3）知識點三：光衰減器（線上MOOC學習內(nèi)容，第五周第2單元常用無源器件）（4）知識點四：光隔離器與光環(huán)行器（線上MOOC學習內(nèi)容，第五周第2單元常用無源器件）（5）知識點五：光調(diào)制器和光開關(guān)（線上MOOC學習內(nèi)容，第五周第2單元常用無源器件）教學基本要求：了解光路無源器件的主要類型；了解光纖連接損耗及影響因素；了解光纖連接器的結(jié)構(gòu)。6.知識單元六：光放大器（參考學時3學時）（1）知識點一：光放大器工作原理和性能指標（2）知識點二：摻鉺光纖放大器（3）知識點三：光纖拉曼放大器（4）知識點四：新型光放大器及應用（線上MOOC學習內(nèi)容，第六周第2單元新型光放大器及應用）教學基本要求：掌握光放大器的工作原理和分類方法；理解EDFA的工作原理和EDFA工作特性；掌握EDFA基本結(jié)構(gòu)和應用形式；理解光纖拉曼放大器的工作原理和特點。7．知識單元七：光纖數(shù)字通信系統(tǒng)（參考學時4.5學時）（1）知識點一：準同步數(shù)字體系（2）知識點二：同步數(shù)字體系（線上MOOC學習內(nèi)容，第一周第1單元同步數(shù)字體系幀結(jié)構(gòu)）（3）知識點三：光傳送網(wǎng)教學基本要求：掌握復用技術(shù)、多址技術(shù)、同步等數(shù)字傳輸系統(tǒng)主要技術(shù)。了解準同步數(shù)字體系的原理和復用方法；理解同步數(shù)字體系SDH的基本概念和特點；掌握SDH的速率等級和幀結(jié)構(gòu)中各部分的構(gòu)成與作用；熟悉SDH復用和映射過程，理解指針作用及其調(diào)整機制；掌握SDH設備類型及其用途；熟悉SDH網(wǎng)同步基本原理；理解SDH自愈環(huán)結(jié)構(gòu)原理；了解SDH網(wǎng)絡管理。掌握光傳送網(wǎng)復用結(jié)構(gòu)，理解光傳送網(wǎng)與同步數(shù)字體系的異同。8．知識單元八：波分復用系統(tǒng)（參考學時2學時）（線上MOOC學習內(nèi)容，第九周WDM系統(tǒng)）（1）知識點一：波分復用原理和系統(tǒng)構(gòu)成（2）知識點二：WDM系統(tǒng)中的光器件（3）知識點三：WDM光纖傳輸及信道監(jiān)控技術(shù)教學基本要求：掌握光波分復用的基本概念和應用形式；理解WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和分類方法；了解WDM系統(tǒng)中的光器件；理解光纖信道監(jiān)控技術(shù)。9．知識單元八：光纖通信系統(tǒng)性能（參考學時4.5學時）（1）知識點一：數(shù)字傳輸模型（2）知識點二：誤碼（3）知識點三：抖動（線上MOOC學習內(nèi)容，第十一周第1單元光纖通信系統(tǒng)傳輸性能指標3）（4）知識點四：漂移（線上MOOC學習內(nèi)容，第十一周第1單元光纖通信系統(tǒng)傳輸性能指標3）（5）知識點五：延時（線上MOOC學習內(nèi)容，第十一周第1單元光纖通信系統(tǒng)傳輸性能指標3）（6）知識點六：光纖通信系統(tǒng)的可用性（7）知識點七：最壞值設計方法教學基本要求：掌握數(shù)字傳輸模型概念和分類；理解誤碼特性及其評定方法；理解抖動的定義和單位；了解抖動性能的規(guī)范；了解漂移和延時基本概念；理解可靠性和可用性表示方法；掌握光纖通信系統(tǒng)可用性計算；掌握衰減限制系統(tǒng)和色散限制系統(tǒng)最大中繼距離的計算。10．知識單元十：光纖通信網(wǎng)（參考學時1學時）（1）知識點一：光接入網(wǎng)（2）知識點二：計算機高速互聯(lián)光網(wǎng)絡技術(shù)（3）知識點三：智能光網(wǎng)絡（4）知識點四：全光網(wǎng)教學基本要求：掌握接入網(wǎng)和光接入網(wǎng)的定義和結(jié)構(gòu)；了解光接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)；了解有源和無源光接入網(wǎng)的定義、特點和主要類型。了解計算機高速互聯(lián)光網(wǎng)絡技術(shù)的主要技術(shù)；理解智能光網(wǎng)絡的主要特點和功能結(jié)構(gòu)；了解全光網(wǎng)的特點。11．知識單元十一：光纖通信新技術(shù)（參考學時1學時）（線上MOOC學習內(nèi)容，第十二周）（1）知識點一：相干光通信（2）知識點二：光孤子通信（3）知識點三：空間光通信（4）知識點四：量子光通信教學基本要求：了解相關(guān)光通信系統(tǒng)組成、與IM/DD系統(tǒng)的異同、技術(shù)特點；了解自由空間光通信的特點和應用場合；了解量子光通信的原理。（二）課程的重點、難點及解決辦法課程重點和難點主要包括：波動光學分析光纖傳輸理論分析、激光器工作原理/光源調(diào)制、光檢測器原理/光接收機性能分析、同步數(shù)字體系SDH復用映射過程、波分復用關(guān)鍵技術(shù)、數(shù)字傳輸模型/系統(tǒng)可用性分析/系統(tǒng)設計、摻鉺光纖放大器性能等。這部分難點的解決辦法主要通過教學中采用的靈活多樣的方法，包括圖形化分析、例題講解、習題訓練等。課程另外一個難點就是鞏固學生MOOC自學的內(nèi)容。解決辦法就是，學生自學前向?qū)W生簡單介紹自學內(nèi)容的要點和重點，同時根據(jù)學生MOOC自學內(nèi)容有針對性地設計各種練習題（如單選題、多選題、判斷題、填空題、計算題……）并布置下去，練習題的知識點要細覆蓋面要全。學生自學之后，針對學生的薄弱環(huán)節(jié)進行引導性的提問并重點講解。學生自學MOOC的練習也作為平時成績考核的重要依據(jù)。（三）產(chǎn)教融合課程內(nèi)容及基本要求1．產(chǎn)教融合教學內(nèi)容在本課程中的作用及要求。產(chǎn)教融合在本課程中起到關(guān)鍵作用，旨在將理論知識與實際應用緊密結(jié)合，幫助學生將課堂所學的專業(yè)知識運用到實際工程和行業(yè)實踐中。通過引入光纖通信網(wǎng)在實際應用中的案例，幫助學生接觸到真實的應用場景并實際體會光纖網(wǎng)絡工程施工中的實際操作，提高學生興趣并提升解決實際問題的能力和創(chuàng)新思維。2．產(chǎn)教融合課程內(nèi)容與課程目標對應關(guān)系。產(chǎn)教融合教學內(nèi)容學時課程目標知識點一：光檢測器和光接收機4理解光纖通信光源的基本原理，掌握光發(fā)送電路的基本構(gòu)成，掌握光源測試的基本方法。知識點二：光纖通信系統(tǒng)性能4.5理解光纖通信系統(tǒng)的基本性能指標，并能根據(jù)性能指標對光纖通信系統(tǒng)進行分析、設計。知識點三：光接入網(wǎng)1了解光接入網(wǎng)基本概念和構(gòu)成，理解PON的概念和網(wǎng)絡架構(gòu)，能分析和設計基于PON的光接入網(wǎng)。（四）課程思政教學設計教學內(nèi)容思政目標思政素材融入方式評價方法光纖通信的發(fā)展增強民族自信光纖之父-高琨教師講授、在線平臺討論問卷調(diào)查光纖的傳輸理論樹立職業(yè)理想2023年，烽火通信基于自研19芯單模光纖，實現(xiàn)了凈傳輸容量3.61Pbit/s的系統(tǒng)傳輸，刷新了單模多芯光纖傳輸容量的世界紀錄。教師講授、在線平臺討論問卷調(diào)查光纖數(shù)字通信系統(tǒng)增強民族自信，激勵學生科技創(chuàng)新華為在光纖通信鄰域的成就學生自行查閱問卷調(diào)查四、教學方法講授式教學：本課程教學以教師課堂講授為主，輔以基于課程視頻資料的課前自學和課后作業(yè)。授課過程應能靈活運用板書和多媒體教學、加強師生互動、注重啟發(fā)式教學?；旌鲜浇虒W：基于相關(guān)教學平臺，教學過程中穿插部分線上線下混合式教學,部分內(nèi)容以及工程應用讓同學自學。案例式教學法：在介紹理論知識的同時結(jié)合實際案例，幫助學生理解抽象概念，并了解初步的工程知識。五、課程教學內(nèi)容、學時分配、教學方法與課程目標對應關(guān)系教學內(nèi)容學時分配教學方法課程目標講課實驗上機線上課外一：概論1講授式課程目標1/4二：光纖傳輸理論2.53講授式、混合式課程目標1/4三：光源和光發(fā)送機22講授式、混合式、案例式課程目標1/4四：光檢測器和光接收機2.51講授式、混合式、案例式課程目標1/4五：無源器件2混合式課程目標1/4六：光放大器21講授式、混合式課程目標1/4七：光纖數(shù)字通信系統(tǒng)2.52講授式、混合式課程目標1/2/4八：波分復用系統(tǒng)2混合式課程目標1/4九：光纖通信系統(tǒng)性能2.52講授式、混合式課程目標1/3/4十：光纖通信網(wǎng)1講授式課程目標1/3/4十一：光纖通信新技術(shù)1混合式課程目標1/4六、教材、教學參考資料和網(wǎng)絡資源（一）教材[1]沈建華等．光纖通信系統(tǒng)（第三版）．機械工業(yè)出版社，2014年（二）主要參考書[1]韋樂平，張成良.光網(wǎng)絡：系統(tǒng)、器件與聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人民郵電出版社，2006[2]RajivRamaswamiandKumarN.Sivarajan.光網(wǎng)絡（上卷）光纖通信技術(shù)與系統(tǒng)，機械工業(yè)出版社，2004。[3]RajivRamaswamiandKumarN.Sivarajan.光網(wǎng)絡（下卷）組網(wǎng)技術(shù)分析，機械工業(yè)出版社，2004。[4]GredKeiser著，李玉權(quán)譯.光纖通信，電子工業(yè)出版社，2002（三）網(wǎng)絡資源[1]慕課：光纖通信_南京郵電大學_中國大學MOOC(慕課)()七、考核方式與評分標準（一）考核方式《光纖通信與數(shù)字傳輸》課程考核由期末期末考試60%+過程考核40%（課堂出勤、線上自習、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、測驗等）構(gòu)成，總成績登記方式采用百分制。（二）評分標準1．課程成績評定采用綜合評分法，具體的課程考核評價環(huán)節(jié)及權(quán)重如下表：《光纖通信與數(shù)字傳輸》課程考核評價環(huán)節(jié)及權(quán)重考核環(huán)節(jié)考核評價細則成績占比%占比總占比過程考核課前預習與課后作業(yè)1.主要考核學生課前預習（線上），及課堂學習后對課程主要知識點的理解和掌握程度，通過課后作業(yè)改進薄弱環(huán)節(jié)；2.每次作業(yè)按百分制單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績依據(jù)。3.平均成績乘以15%計入課程平時成績；15%40%課堂測驗1.主要考查學生應用課程所學知識分析問題解決問題的能力；2.通過雨課堂或?qū)W習通等網(wǎng)絡平臺的隨堂測試形式，對學生知識掌握程度綜合評定。取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績依據(jù)。3.平均成