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광통신 공학 : MATLAB과 함께하는 광통신 시스템

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    출판사 서평

    [도서 장점]
    ① 생소한 어투와 외래어 대신 가능한 한 우리말로 편안하게 풀어 썼다.
    ② 기본 개념에서 중요한 공학적 결론으로 간명하게 도달하도록 하였다.
    ③ 현재와 가까운 장래에 구현될 광통신 기술의 핵심 분야만 체계적으로 서술하였다.
    ④ 실제로 실험해보기 어려운 광통신의 특성을 보완하여 MATLAB으로 시뮬레이션할 수 있게 하였다. 약 100여 개의 MATLAB 함수가 제공되며, 현재 주도적 광통신 기술인 파장분할다중화(WDM) 시스템에서 발생하는 대부분의 전송 특성을 시뮬레이션할 수 있다.

    [도서 특징]
    21세기 광통신 전문 엔지니어를 꿈꾼다면

    누구를 위한 책인가?

    광통신 전문 엔지니어는 21세기 유망 직종으로 부가가치가 매우 높다. 이 책은 광통신 전문 엔지니어를 꿈꾸는 전자, 정보통신 공학 전공자를 대상으로 한다. 총 4부로 구성되어 있으며, '광통신이란 무엇인가?'부터 기본적인 '광통신 시스템을 시뮬레이션'할 수 있는 실습까지 모두 다루고 있다. 특히 실습하기 어려운 광통신의 특성을 보완하여 저자가 직접 만든 광통신 툴박스(Optical Communication Toolbox)를 제공함으로써 광통신 시스템을 설계할 수 있게 하였다.

    [부/장별 내용 요약]

    1. 1부 : 서론(1장, 2장)

    광통신이란 무엇이며, 어떻게 발전했는지를 살펴본다(1장). 또한 빛을 전송하는 기본 원리를 소개한다(2장).

    2. 2부 : 광통신의 3가지 구성 요소(3장, 4장, 5장)

    광통신 시스템을 구성하는 3가지 핵심 요소인 광섬유, 광송신기 및 광수신기의 원리와 각 구성 요소의 특성이 광통신 시스템의 성능에 어떤 영향을 미치는지를 살펴본다.

    3. 3부 : 광통신 링크와 WDM 시스템(6장, 7장)

    2부에서 소개한 소자로 구성된 광통신 링크를 설계하기 위한 기본적인 방법들을 제시한다(6장). 또한 하나의 광섬유로 여러 파장의 광신호를 한꺼번에 송수신할 수 있는 WDM 시스템을 구성하는 데 필요한 소자들과 WDM 시스템을 설계하기 위해 고려해야 할 전송 특성을 소개한다(7장).

    4. 4부 : 광통신 시스템의 MATLAB 모델링과 시뮬레이션(8장, 9장)

    광통신 시스템의 기본적인 소자와 전송 현상을 MATLAB으로 모델링하는 방법을 제시한다(8장). 또한 기본적인 광통신 시스템을 시뮬레이션하는 예와 과제가 주어진다(9장).미분방정식과 이와 관련된 모든 용어를 소개하고, 여러 종류의 미분방정식의 해법을 설명한다.

    목차

    저자 소개
    저자 머리말
    강의 계획
    강의 보조 자료 및 참고 자료

    PART 1 서론

    Chapter 01 광통신 시스템 개론

    1.1|광통신이란?
    1.1.1 통신과 정보
    1.1.2 통신 링크
    1.1.3 광섬유 광통신
    1.2|광통신의 필요성
    1.2.1 통신량의 급격한 증가
    1.2.2 아날로그에서 디지털로
    1.2.3 정보 전송 용량
    1.3|광통신의 스펙트럼 대역
    1.3.1 반송파 주파수와 변조
    1.3.2 광통신의 스펙트럼
    1.3.3 파장과 주파수의 관계
    1.3.4 대역폭
    1.4|광통신의 주요 구성요소
    1.5|광통신의 진화
    1.5.1 광통신 이전 : 암흑시대
    1.5.2 제1세대 광통신
    1.5.3 제2세대 광통신
    1.5.4 제3세대 광통신
    1.5.5 제4세대 광통신
    1.5.6 제4세대 광통신 이후
    1.6|광통신 네트워크와 응용
    1.6.1 광통신 네트워크
    1.7|dB과 dBm
    1.7.1 dB의 정의와 활용
    1.7.2 dBm의 정의와 활용
    1.8|컴퓨터 시뮬레이션과 MATLAB
    1.8.1 MATLAB을 이용한 가우시안 펄스의 표현
    1.8.2 적분
    1.8.3 표본화와 푸리에 변환
    연습문제
    MATLAB을 이용한 연습문제

    Chapter 02 빛의 성질과 전송 원리

    2.1|빛의 성질
    2.1.1 전자기파로서의 빛 - 파동
    2.1.2 입자로서의 빛 - 광자
    2.1.3 광선으로서의 빛 - 빔
    2.1.4 반사율과 투과율
    2.2|광섬유의 구조 및 전송 원리
    2.2.1 임계 전파각
    2.2.2 수광각
    2.2.3 개구수
    연습문제

    PART 2 광통신의 3가지 구성 요소

    Chapter 03 광섬유

    3.1|다중모드 광섬유
    3.1.1 다중모드 광섬유란?
    3.1.2 모드 분산
    3.1.3 모드 분산 문제를 해결하기 위한 방안
    3.1.4 광섬유의 유형
    3.2|모드 해석 및 단일모드 광섬유
    3.2.1 맥스웰 방정식과 헬름홀츠 방정식
    3.2.2 모드 해석
    3.2.3 단일모드 조건과 약도파 근사
    3.2.4 단일모드 광섬유의 복굴절
    3.2.5 단일모드 광섬유의 유효 코어 면적
    3.3|단일모드 광섬유의 전송 특성
    3.3.1 손실
    3.3.2 군속도 분산
    3.3.3 편광모드 분산
    3.3.4 광섬유의 비선형 특성
    3.4|광섬유의 제조와 광케이블
    3.4.1 광섬유의 제조
    3.4.2 광케이블
    연습문제
    MATLAB을 이용한 연습문제

    Chapter 04 발광소자와 광송신기

    4.1|광통신용 발광소자의 일반적 특성
    4.2|반도체의 특성과 p-n 접합 다이오드
    4.3|발광다이오드
    4.3.1 반도체의 에너지 밴드와 방출된 빛의 스펙트럼
    4.3.2 LED의 동작 원리
    4.3.3 LED의 구조와 방사 형태
    4.3.4 LED의 특성
    4.4|레이저다이오드
    4.4.1 레이저 동작의 기본 개념
    4.4.2 광공진기와 문턱 조건
    4.4.3 레이저다이오드의 변천과 종류
    4.4.4 레이저다이오드의 특성
    4.5|외부 변조기와 광송신기
    4.5.1 외부 변조기
    4.5.2 광송신기
    연습문제

    Chapter 05 광다이오드와 광수신기

    5.1|광검출기와 광수신기의 역할
    5.2|광다이오드의 동작 원리와 특성
    5.2.1 역전압이 인가된 p-n 접합 다이오드의 동작
    5.2.2 광다이오드의 입출력 특성과 반응도
    5.2.3 양자효율과 반응도의 파장 의존성
    5.2.4 역방향 전압의 장점
    5.2.5 상승시간과 대역폭
    5.3|PIN 광다이오드
    5.4|애벌런치 광다이오드
    5.5|광수신기
    5.5.1 설계 시 고려사항
    5.5.2 디지털 광수신기의 구조와 기능
    5.5.3 3R 수신기
    5.6|광수신기의 잡음 특성
    5.6.1 광다이오드의 잡음원
    5.6.2 광수신기의 신호 대 잡음비
    5.7|성능 평가 방법과 수신 감도
    5.7.1 성능 평가 방법
    5.7.2 수신 감도
    5.8|수신기의 성능 비교와 전력 페널티
    5.8.1 수신기의 성능 비교
    5.8.2 전력 페널티
    5.8.3 성능 개선 방법
    연습문제

    PART 3 광통신 링크와 WDM 시스템

    Chapter 06 광섬유의 연결과 광통신 링크 설계

    6.1|광섬유의 연결
    6.1.1 연결 손실
    6.1.2 접속
    6.1.3 광커넥터
    6.2|광통신 링크 설계
    6.2.1 광통신 링크
    6.2.2 설계 지침(Design guideline)
    6.2.3 광통신 링크 설계
    연습문제

    Chapter 07 WDM 시스템 광소자

    7.1|파장분할다중화(WDM) 시스템
    7.1.1 WDM 시스템 개요
    7.1.2 WDM 시스템의 종류
    7.1.3 WDM 시스템의 전송 용량
    7.2|WDM 시스템에서 사용하는 주요 수동소자
    7.2.1 광결합기
    7.2.2 광감쇠기, 광 단방향기 및 광순환기
    7.3|광필터
    7.3.1 다층 박막을 이용한 필터
    7.3.2 광섬유 격자 소자
    7.3.3 마하젠더 간섭계 광필터
    7.4|파장 다중화기/역다중화기
    7.4.1 박막필터를 이용한 Mux/DeMux
    7.4.2 광섬유 브래그 격자를 이용한 Mux/DeMux
    7.4.3 배열형 도파로 격자
    7.5|광증폭기
    7.5.1 어븀첨가 광섬유 증폭기(EDFA)
    7.5.2 EDFA의 비이상적인 특성
    7.6|WDM 시스템에서의 분산 관리
    7.6.1 DCF를 이용한 분산 보상
    7.6.2 DCF를 이용한 분산 보상의 문제점
    7.7|WDM 시스템의 시뮬레이션 필요성
    연습문제

    PART 4 광통신 시스템의 MATLAB 모델링과 시뮬레이션

    Chapter 08 신호 전송과 광소자의 모델링

    8.1|단일모드 광섬유 안에서의 신호 전송
    8.1.1 비선형 슈뢰딩거 방정식
    8.1.2 분할구간 푸리에 방법
    8.1.3 컴퓨터 시뮬레이션의 예
    8.2|단일 채널 광통신 링크의 모델링
    8.2.1 광송신기의 모델링
    8.2.2 광수신기의 모델링
    8.3|간단한 WDM 시스템의 모델링
    8.3.1 WDM Mux/DeMux의 모델링
    8.3.2 EDFA의 모델링
    8.4|성능 평가
    8.4.1 광신호 대 잡음비
    8.4.2 아이 다이어그램
    8.4.3 비트오율
    MATLAB을 이용한 연습문제

    Chapter 09 MATLAB을 이용한 광통신 시스템의 시뮬레이션과 설계

    9.1|시뮬레이션을 하기 전에
    9.2|실습과제 : 손실제한시스템
    9.2.1 실습 목적
    9.2.2 기본 구성도
    9.2.3 주요 함수
    9.2.4 시뮬레이션 및 설계
    9.3|실습과제 : 분산제한시스템
    9.3.1 실습 목적
    9.3.2 기본 구성도
    9.3.3 주요 함수
    9.3.4 시뮬레이션 및 설계
    9.4|실습과제 : 장거리 40Gb/s 시스템
    9.4.1 실습 목적
    9.4.2 기본 구성도
    9.4.3 주요 함수
    9.4.4 시뮬레이션 및 설계
    9.5|실습과제 : N×10Gb/s WDM 시스템
    9.5.1 실습 목적
    9.5.2 기본 구성도
    9.5.3 주요 함수
    9.5.4 시뮬레이션 및 설계

    부록

    Appendix A | 주요 물리 상수, 접두어와 그리스 문자
    Appendix B | 매트랩 사용법과 주요 명령어
    Appendix C | ITU-T 주파수와 파장 그리드
    Appendix D | erf(x), erfc(x)

    참고 문헌
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    저자소개

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    연세대학교 전자공학과에서 학사와 석사 과정을 마쳤다. 1994년 8월 Virginia Tech에서 박사 과정을 시작하기 전까지 대우통신 반도체 사업부에서 약 5년간 아날로그 집적회로를 설계하였다. 2000년부터 2002년 2월까지 실리콘밸리에 있는 Sprint ATL과 Opthos에서 각각 Principal R&D Engineer와 System Engineer로 근무하였다. 그 이후부터 지금까지 동의대학교 전자공학과 교수로 재직 중이며, 2008년 쌍둥이 남매의 아버지가 되었다.

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