مجموعه آموزش‌‌های مهندسی مخابرات

یکی از علوم پایه در رشته های مهندسی به ویژه مهندسی های برق و کامپیوتر، مباحث مرتبط با تجزیه و تحلیل سیگنال های آنالوگ یا دیجیتال و سیستم های مرتبط با آن ها است. در این فرادرس، با روش شیوا و روان، با ذکر مثال هایی ملموس و عملی مباحث و سر فصل های اصلی تجزیه و تحلیل سیگنال ها و سیستم ها، آموزش داده می شود. هدف فرادرس این است که کاربران، علاوه بر بهره مندی از تئوری ها، به سمت عملی استفاده نمودن از این دانش نیز ترقیب شوند و آن را به دیگر دوستان خود نیز انتقال داده یا حداقل معرفی نمایند.

درس مخابرات ۱ یا سیستم های مخابرات آنالوگ 1، درس آشنایی با روش های پردازش سیگنال و آماده سازی سیگنال ها برای ارسال در یک کانال مخابراتی است. در این درس ابتدا انواع سیستم های مخابراتی، کانال های مخابراتی، سیگنال های مخابراتی و ابزارهای لازم برای تحلیل آنها بیان می شود. سپس در ادامه آموزش انواع روش های مدولاسیون و دمدولاسیون سیگنال های پیام، که اساس انتقال پیام در بسیاری از سیستم های مخابراتی است، ارائه می شود.

این فرادرس به بررسی درس مدارهای مخابراتی که از جمله درس های اصلی رشته مهندسی برق در گرایش های الکترونیک و مخابرات است، می پردازد. پیچیدگی بالای مفاهیم درس از یک سو و فرصت محدود ارائه درس در دانشگاه از سوی دیگر، سبب می شود که دانشجویان در درک مطالب با مشکل مواجه شوند. در این آموزش تلاش شده است تا مفاهیم به همراه تصاویر و مثال های مختلف تحلیل شوند و با استفاده از بیان شیوا، ابهامات دانشجویان کاسته شود.

نرم افزار شبیه سازی HFSS که مخفف High Frequency Structure Simulation است یکی از کاربردی ترین نرم افزارهای موجود در زمینه مخابرات میدان به شمار می رود. از این نرم افزار برای شبیه سازی انواع ساختارهای فرکانس بالا از قبیل فیلترها، آنتن ها، کوپلرها و سایر محیط های انتشار موج استفاده می شود. برای داشتن حداقل های مورد نیاز برای اشتغال در زمینه مخابرات میدان، باید با این نرم افزار آشنا شویم.

آنتن های میکرواستریپ با استفاده از تکنولوژی Printed - Circuit ساخته شده اند و از لحاظ مکانیکی بادوام و از نظر هزینه ارزان هستند. این آنتن ها به علت سبکی وزن، ابعاد کوچک، انعطاف پذیری بالا و سهولت مجتمع شدن با مدارات مایکروویو در سیستم های مخابرات بی سیم، مانند: تلفن های سلولی، رادارها و مخابرات ماهواره کاربردهای فراوان دارند. در این فرادرس، پیش از آن که مباحث مقدماتی آنتن های پچ مایکرواستریپ مورد بررسی قرار گیرد، به معرفی پارامترهای ضروری آنتن ها پرداخته شده و سپس طراحی آن با نرم افزار​ ​​​CST مطرح می شود.

ابزار بسیار زیادی در برقراری ارتباط موثر هستند که آنتن یکی از مهمترین اجزا است. امروزه آنتن ها دارای اشکال مختلفی هستند که هر کدام به منظور کاربرد خاصی طراحی و ساخته می شوند، اما اصول طراحی آنتن در همه آن ها یکسان است، بنابراین یک مهندس مخابرات، ابتدا باید اصول طراحی آنتن را بداند و سپس متناسب با کاربرد مورد نظر یک مدل آنتن خاص را انتخاب کرده و طراحی کند. قبل از شناخت آنتن های مختلف نیاز است که با مفاهیم پایه و اساسی و اصول طراحی آنتن آشنا شویم. در این فرادرس، به بررسی درس آنتن ۱ می پردازیم تا دانشجویان رشته مهندسی برق علاقه مند به گرایش مخابرات بتوانند به سادگی با مفاهیم اولیه طراحی و تحلیل آنتن آشنا شوند و مطالب را با سرعت بیشتر و به صورت ساده تر از کلاس درسی خود یاد بگیرند.

درس ریزموج ۱ به عنوان یکی از درس های پایه و بسیار مهم رشته مهندسی مخابرات در سطح کارشناسی شناخته می شود که شما را با انواع ادوات ریزموج آشنا می سازد. اهمیت ریزموج ۱ به اندازه آنتن ۱ بوده و باید این دو درس در کنار یکدیگر فرا گرفته شوند تا یک مهندس مخابرات با نحوه طراحی یک سیستم مخابراتی آشنایی کافی پیدا کند. در این فرادرس به آموزش و ارائه نکات مربوط به درس ریزموج ۱ پرداخته شده است به طوری که دانشجویان بتوانند آن را به عنوان جایگزین خوبی برای کلاس درس و کتاب های حجیم زبان اصلی در نظر بگیرند.

در آموزش مخابرات ۱ به تحلیل و طراحی بخش مهمی از سیستم های مخابرات آنالوگ یعنی مدولاسیون پرداختیم. در این آموزش قصد داریم با استفاده از نرم افزار متلب (MATLAB) به پیاده سازی انواع مدولاسیون ها و دمدولاسیون هایی که در درس مخابرات ۱ به صورت کامل ارائه شد، بپردازیم.

در زندگی روزمره، تکنولوژی پر قدرتی که امکان برقراری ارتباط تقریباً فوری با مردم سراسر دنیا را فراهم کرده است، تکنولوژی مخابرات می باشد. امروزه تکنولوژی های نوین مخابراتی چگونگی انجام کارها را تغییر داده است. صنایع مخابراتی با سرعتی باورنکردنی در هم ادغام می شوند و مرز بین فناوری آن ها و شرکت های سخت افزار کامپیوتری کمتر شده است. با این گسترش نمایی تکنولوژی، نمی توان با اطمینان گفت که پنجاه سال دیگر، دنیا چگونه خواهد بود ولی داشتن پایه ای قوی در نظریه مخابرات، حفظ خلاقیت و توجه به رسوم و کاربرد تکنولوژی و داشتن مهارت های قوی در حل مسئله، مهندس مخابرات را قادر می سازد تا به شکل دهی دنیای آینده بپردازد.

از آن جا که بهبود ارتباطات ما و گسترش سیستم های ارسال و دریافت پیام، بر پایه پیشرفت عملکرد آنتن ها است، بنابراین ضروری است که نحوه عملکرد انواع ساختارهای آنتنی را به خوبی بشناسیم تا بتوانیم متناسب با نیاز خود، آنتن های مختلفی را طراحی و از آن ها استفاده کنیم. در این فرادرس، تمامی مباحث مربوط به درس آنتن پیشرفته مقطع کارشناسی ارشد، براساس سرفصل ها و مراجع معتبر ارائه شده در دانشگاه های برتر، قرار داده شده است. شما می توانید بدون نیاز به صرف وقت زیادی در کلاس درس و یا مطالعه کتاب های حجیم، به راحتی با مفاهیم پیچیده موجود در این درس از جمله، توانایی تحلیل، طراحی و ساخت یک آنتن با کاربردی خاص، آشنا شوید.

در این فرادرس، سعی بر آشنایی با محیط لی اوت، تعریف Substrate و... به همراه چندین مثال از جمله: طراحی و شبیه سازی یک تقسیم کننده توان، طراحی یک فیلتر پایین گذر و... به کمک خطوط مایکرواستریپ را داریم. لازم به ذکر است در این آموزش تمامی نکات و مهارت های عملی مورد نیاز برای ورود به دنیای طراحی لی اوت مدارات مخابراتی، به ساده ترین و روان ترین شکل ممکن و به صورت کاملا عملی به همراه مثال هایی، ارائه شده است.

سیستم های مخابراتی زمینه ساز شگرف ترین تحولات در دو دهه اخیر در سراسر دنیا بوده اند، به گونه ای که دنیای کنونی بدون مخابره اطلاعات و ارتباطات غیر قابل تصور است. یکی از عوامل اصلی تحولات سیستم های مخابراتی، استفاده از فیبر نوری و به کارگیری فناوری های مخابرات نوری در زیرساخت های مخابراتی است. در این آموزش می خواهیم به بررسی و آموزش نرم افزار اپتی سیستم برای طراحی و آنالیز سیستم های مخابرات نوری که مناسب برای علاقه مندان به مباحث مهندسی برق و مهندسی اپتیک و لیزر است، بپردازیم. این آموزش به گونه ای است که اصلی ترین مباحث سیستم های نوری را در بردارد که در هر درس به توضیح، ذکر کاربرد و شبیه سازی آن می پردازیم. در انتهای این آموزش خواننده توانایی شبیه سازی و عیب یابی سیستم های مخابرات فیبر نوری را خواهد داشت.

برای درک نحوه عملکرد آنتن ها و مدارات فرکانس بالا، به دانش پایه ای با نام میدان ها و امواج نیاز داریم که معمولا به صورت یک درس سه واحدی در دانشگاه ها تدریس می شود. این درس کلید ورود به دنیای مخابرات میدان است. هدف از این فرادرس، مطرح کردن مباحث پایه ای مخابرات میدان شامل سه دسته اصلی: موج تخت، خط انتقال و موج برها است و همچنین مخاطب بتواند با استفاده از این آموزش و حل کردن مثال هایی که در آن ارائه می شود، درک کاملی نسبت به آن ها پیدا کند و تلاش شده است تا از درگیری بیش از حد با ریاضیات خودداری شود و بر مفاهیم فیزیکی میدان ها و امواج تکیه شود، در نتیجه به جای آن که مخاطب با ریاضیات سنگین دچار سردرگمی شود، مفاهیم اصلی را درک می کند.

سونار (Sonar) سیستمی برای ناوبری و تشخیص فاصله توسط امواج صوتی (Sound Navigation and Ranging) است. سونار را می توان به نوعی رادار زیرآبی اطلاق کرد که با استفاده از صوت در تمامی فرکانس ها به جای امواج رادیویی، محیط را پایش می کند. در این آموزش به طور کامل اصطلاحات سوناری و مخابرات زیر آب تشریح می‌ شوند و انواع مختلف سونارها و نحوه عملکرد آن ها مطرح می ‌شود. تاریخچه آکوستیک زیر آب و مباحث صوت شناسی و رفتار صوت در محیط زیر آب از دیگر موضوع ‌هایی است که در این آموزش تشریح می ‌شوند. سرانجام برخی از مباحث محیطی زیر آب و عملکرد یک سونار با استفاده از نرم افزار متلب کدنویسی شده و شبیه ‌سازی می‌ گردد.

هدف از این آموزش، آشنایی با برخی از روش های مدولاسیون دیجیتال و پیاده سازی آن ها در نرم افزار MATLAB است تا علاقه مندان بتوانند با انواع روش های این مدولاسیون آشنا شوند و در صورت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر از کارشناسی، روی ارسال و دریافت داده ها و کاهش نرخ خطای انتقال با استفاده از این مدولاسیون ها تحقیق و پژوهش نمایند و موجب بهبود آن ها شوند. علاوه بر این، مبحث مدولاسیون دیجیتال در دروس مخابرات دیجیتال، تئوری پیشرفته مخابرات، مخابرات فیبر نوری و... ارائه می گردد و دانشجویان هر سه مقطع تحصیلی کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری، این دروس را می گذرانند.

در این فرادرس آموزشی، کار با نرم افزار HFSS، طی انجام یک مثال کاربردی آموزش داده می شود. مثالی که در این آموزش، ارائه شده است، طراحی آنتن مایکرواستریپ ساده است. در این آموزش سعی شده است به صورت کامل و گام به گام، مفاهیم مرتبط با حل مثال، ارائه گردد.

در این درس ابتدا مفاهیم اولیه طراحی فیلتر و روش های سنتز مدار مورد بررسی قرار گرفته و سپس طراحی و پیاده سازی مداری فیلترهای آنالوگ فعال و غیر فعال ارائه می شود. در این آموزش، سعی بر آن است تا آموزش طراحی فیلتر، مناسب با دیدگاه یک مهندس طراح که علاقه مند به ساخت مداری فیلتر است، مطرح شود. در این راستا از نرم افزارهای موجود در زمینه مهندسی برق نظیر MATLAB و PSpice نیز استفاده شده است.

زمان زیادی از اولین باری که گراهام بل اولین پیام مخابراتی را ارسال و دریافت نمود، نمی گذرد. اکنون و در عصر حاضر که به عصر ارتباطات معروف است، داشتن معلومات عمومی در حوزه علوم ارتباطات و در عمل مخابرات آنالوگ و دیجیتال، امری مفید بوده چه برسد که این معلومات تخصصی و فنی باشد. بر همین اساس، این آموزش به دادن اطلاعات بیشتر در حوزه مخابرات آنالوگ و به خصوص دیجیتال اختصاص داشته و مخاطبان خود را به کسب اطلاعات بیشتر در این حوزه تشویق و ترغیب می کند.

رشد روز افزون مقاله های ارائه شده در زمینه تقویت کننده های توان مایکروویو مجتمع پهن باند و نیاز روز افزون به این ماژول با بازده توان و خطینگی بالا در سیستم های ارتباطی اهمیت این ماژول را نشان می دهد. در این فرادرس، ابتدا مفاهیم اولیه طراحی تقویت کننده توان و انواع کلاس های آن با تمام جزییات اشاره می شود و سپس روند و الزامات طراحی تقویت کننده توان توضیح داده می شود و همچنین ابزارهای طراحی مختلف در نرم افزار ADS که مرتبط با طراحی تقویت کننده است مورد بحث قرار می گیرد. در آخر هم طراحی و شبیه سازی عملی یک تقویت کننده توان مایکروویو با ترانزیستور سری GaN در محیط نرم افزار ADS شرح داده می شود.

در این فرادرس، شبیه سازی تجهیزات مبتنی بر گرافن با استفاده از نرم افزار CST MICROWAVE STUDIO به طور کامل بررسی می شود. از جمله مواردی که در این فرادرس آموزش داده می شود، می توان به: نحوه اضافه کردن ماده گرافن به کتابخانه نرم افزار CST MICROWAVE STUDIO به دو روش مرسوم، شبیه سازی آنتن ها و ساختارهای متناوب، نحوه تیون (Tune) کردن پارامترها در نرم افزار، بهینه سازی پارامترهای مختلف مساله برای یافتن بهترین پاسخ، تفسیر نتایج حاصل از شبیه سازی ها، نحوه استخراج نتایج و تغییرات روی آن ها و ترفندهای کلی در نرم افزار، اشاره کرد. در پایان این فرادرس می توان انتظار داشت که مخاطب مهارت کافی برای شبیه سازی انواع ادوات گرافنی را به صورت تخصصی فرا گرفته باشد.

در این فرادرس ابتدا در خصوص ساختار موج برها و رفتار نور در آن و همچنین قوانین اپتیک خطی در فیبر نوری خواهیم پرداخت و در ادامه دو پدیده کاهندگی و پاشندگی را مورد بررسی قرار خواهیم داد. در پایان هر درس تمام فرایندهای یاد شده را با استفاده از نرم افزار MATLAB کدنویسی و اجرا خواهیم کرد. اهمیت آشنایی با مباحث عنوان شده در این آموزش از چند جهت قابل توجه است، اول این که برای استفاده از ابزار قدرتمند Simulink Models ابتدا خواننده باید با فیزیک موضوع و همچنین منطق نرم افزاری متغیرها و توابع موجود در مساله آشنا گردد که به همین منظور، در مرحله مقدماتی کلیه روابط و کمیت ها از طریق کدنویسی در MATLAB محاسبه خواهد شد و همچنین گسترش برنامه نویسی در کنار شبیه سازی Simulink فرصتی مناسب برای دانشجویانی خواهد شد که دسترسی به آزمایشگاه های مجهز مخابرات نوری ندارند که گاهی با صرف هزینه های سنگین مالی نیز، همراه خواهد بود.

امروزه کاربردهای بسیار زیادی برای امواج الکترومغناطیسی پراکنده شده مطرح می شود که می توان به تشخیص زودهنگام تومورهای سرطانی و درمان آن ها با استفاده از قابلیت پراکندگی معکوس (Inverse Scattering) این امواج اشاره کرد. مسائل الکترومغناطیسی با قابلیت تحلیل تمام موج (Full Wave) در درس پراکندگی مورد توجه قرار می گیرد. به طور مثال، پراکندگی از سطوح ناهموار و متناوب که نمود عملی بیشتری در طبیعت دارند، توابع موج در دستگاه های مختصاتی و رفتار امواج الکترومغناطیسی در راه دور، از جمله مهم ترین مطالب درس پراکندگی محسوب می شوند که در کنار تقریب های به کار رفته برای حل مسائل پراکندگی، به تفصیل مورد بحث قرار می گیرند. در بخش های پایانی آموزش به مقدمات رادارهای دهانه ترکیبی (Synthetic Aperture Radar) پرداخته می شود.

در این آموزش روش های مختلف کدگذاری یک بردار پیام برای ارسال روی کانال و مقابله با رخداد خطا معرفی می شوند. روش های کدگذاری در مقابل روش ارسال های تکراری برای تصحیح خطا، سرعت ارسال را افزایش می دهند. برای هر روش کدگذاری، یک روش کدبرداری مناسب نیاز است که در این آموزش مورد بررسی قرار می گیرد، همچنین در مورد مشخصات هر کد، از جمله: طول کد، کمترین فاصله بردارهای کد، توانایی کد در تشخیص و تصحیح خطا که برای طراحی کد مناسب مورد نیاز است، بحث شده است.

آنتن های SIW موج برهایی برای استفاده در مایکروویو هستند که تمام معایب ساختارهای میکرواستریپی و موج بری از آن حذف و مزایای این ساختارها به آن اضافه شده است. HFFS از معروف ترین و قوی ترین شبیه ساز برای پیش بینی و شبیه سازی موج ها در فرکانس های بالا محسوب می شود. در این آموزش ساختار SIW، موارد انتشار، روش های ترسیم و در آخر روش های رسم و گزارش نتایج مطرح و بررسی می شود. هدف این فرادرس طراحی و شبیه سازی با استفاده از نرم افزار HFFS است.

طراحی و آنالیز سیستم های مخابرات نوری به شدت پیچیده و زمان بر است به طوری که تنها به کمک شبیه سازی های رایانه ای و نرم افزاری قادر به انجام این کار هستیم. نرم افزار آپتی سیستم (OptiSystem) یک شبیه ساز سیستم های نوری است که می توان از آن برای شبیه سازی، تست و بهینه سازی هر گونه سیستم های مخابرات نوری اعم از: آنالوگ و دیجیتال استفاده کرد. در این آموزش می خواهیم به بررسی و آموزش نرم افزار آپتی سیستم برای طراحی و آنالیز سیستم های مخابرات نوری که مناسب برای علاقه مندان به مباحث مهندسی برق و مهندسی اپتیک و لیزر است، بپردازیم. دروس این آموزش به گونه ای است که در برگیرنده اصلی ترین مباحث سیستم های نوری است و در هر درس به توضیح، ذکر کاربرد و شبیه سازی آن می پردازیم. در انتهای این آموزش، مخاطب توانایی شبیه سازی و عیب یابی سیستم های مخابرات فیبر نوری (Optical Fiber) را خواهد داشت.

در برخی دروس کارشناسی و کارشناسی ارشد، مانند: مخابرات دیجیتال، مخابرات آنالوگ و کدگذاری با انواع روش های ارسال داده آشنا می شوند و مبانی آن را به صورت دقیق مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهند. امروزه مباحث آشکارسازی صحیح خطا و انواع روش های کدگذاری سیستم جهت کاهش خطا مورد پژوهش بسیاری از محققان است و بسیاری از مقالات بر روی تکنیک های کاهش هم شنوایی و تداخل به وجود آمده در سیستم های مخابراتی ارائه می گردند. در این آموزش به بررسی وقوع خطا در گیرنده های دیجیتال می پردازیم و برخی روش های ارسال و دریافت داده را مورد بررسی قرار می دهیم. ابتدا مباحث مورد نظر به صورت تئوری بررسی می شود و در ادامه تمام موارد، در نرم افزار متلب پیاده سازی می شود.

در این فرادرس تصمیم داریم راجع به سیستم های مخابرات نوری و منبع نوری صحبت کنیم. انواع سوئیچ های نوری، مالتی و دی مالتی پلکسرها، نوع کارکردشان در سیستم های مخابرات نوری و همچنین راجع به مبدل های طول موج یا مدولاتورها و آشکارسازها بررسی می شوند. اینکه اصلا چه کاربردی دارند و چرا باید در سیستم های مخابرات نوری استفاده شوند. در واقع هدف ما در سیستم های مخابرات نوری انتقال نور با بهترین کیفیت و کمترین تلفات و بهترین سرعت است که با بررسی انواع سیستم ها به این موضوع رسیدگی می کنیم.

فیلترهای وفقی (تطبیقی) به فیلترهایی اطلاق می شود که می توانند پارامترهای خود را به نحوی تغییر دهند که توانایی پاسخ به تغییرات محیط اطراف خود با توجه به اهداف خاصی را دارا باشند. این فیلترها دارای کاربردهای وسیعی هستند که از جمله آن ها می توان به مواردی همچون: شناسایی سیستم ها، تخمین کانال، طراحی جبران ساز، تحلیل طیفی سیگنال ها و کنسل نمودن پژواک در خطوط تلفن اشاره نمود. هدف از ارائه این فرادرس، معرفی مفهوم فیلترهای وفقی دیجیتال، ساختارهای پیاده سازی این فیلترها و برخی از مهم ترین الگوریتم های وفقی به همراه بررسی برخی از کاربردهای آن ها است.

از مباحث بسیار مهم در علوم مهندسی برق، مساله طراحی سیستم های پردازش سیگنال الکتریکی است. این سیستم ها شامل: رادار، سونار، سیستم های مخابراتی، کنترل، پزشکی و … می باشند. هدفی که در تمامی این سیستم ها دنبال می شود، توانایی تصمیم گیری در زمان وقوع یک پدیده و تعیین اطلاعات مربوط به آن است. به عبارتی در همه این سیستم ها ما با مساله تصمیم گیری مبتنی بر مشاهدات، مواجه هستیم. مساله تصمیم گیری با نام های تئوری آشکارسازی، تئوری تصمیم گیری و فرضیه آماری شناخته می شود.

توسعه روزافزون سیستم های بی سیم و تبادل اطلاعات بین کاربران مختلف در اقصی نقاط دنیا، نیاز انسان به شناخت، توسعه و تکمیل دانش مخابرات را بیش از پیش نمایان می سازد. سیستم هایی که تحت عنوان مخابرات بی سیم شناخته می شوند، بسیار متنوع بوده و کاربردهای گوناگونی دارند. در این آموزش به ذکر مفاهیم پایه سیستم های مخابرات بی سیم پرداخته می شود و یک مدل بسیار پرکاربرد یعنی سیستم های مخابرات سلولی مورد ارزیابی قرار می گیرد. در انتهای آموزش، مخاطب توانایی شناخت سیستم های بی سیم، استانداردهای آن و نحوه مقابله با مشکلات را فرا گرفته و قادر است که یک سیستم مخابرات سلولی را تشریح کند.

ما در این فرادرس قصد داریم به تجزیه، تحلیل و طراحی سیستم‌های فعال مایکروویو، مانند: تقویت‌کننده‏‌های سیگنال کوچک و بزرگ، تقویت‌کننده‌های توان کلاس A و کلاس B، اسیلاتورها و میکسرها بپردازیم. در ادامه، مدارات تطبيق و فرکانس ‌بالا با استفاده از نمودار اسميت به صورت ساده، تحليل و طراحی می‌شوند. علاوه بر این، با توجه به کاربرد بالای خطوط انتقال مایکرواستریپ (Microstrip)، مفاهیم پایه‌ای این خطوط و همچنین طراحی مدارات فیلتر، تقسیم‌کننده، کوپلر (Coupler) و... با استفاده از خطوط مایکرواستریپ تدریس می‌شود.

نرم‌افزار CST Studio Suite یک پلتفرم کامل از ابزارهایی است که به منظور آنالیز و طراحی الکترومغناطیس استفاده می‌شود. این نرم‌افزار متشکل از چندین ماژول قدرتمند مختلف است که در محیطی یکپارچه اغلب مسائل مربوط به الکترومغناطیس را دربردارد و می‌توان از آن برای طراحی، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی‌های مختلفی استفاده کرد. فراگیری CST برای بررسی امواج الکترومغناطیس برای مهندسین برق بسیار مفید و کاربردی است و به کمک آن می‌توان بسیاری از مسائل مختلف الکترومغناطیس را در محیط سه‌بعدی و برای خواسته‌های متعدد، حل و آنالیز کرد.

امروزه استفاده از نور همدوس لیزرهایی با پایداری بسیار بالا، فیبرهایی با تضعیف بسیار کم و استفاده از تقویت‌کننده‌های نوری، انتقال حجم وسیعی از اطلاعات را در مسافت‌های طولانی، امکان‌پذیر نموده است. همچنین با پیشرفت ادوات اپتیکی غیر فعال (Passive Optical Instruments)، شبکه‌های نوری فعال (AON) نیز به مرور جای خود را به شبکه‌های نوری غیر فعال یا پسیو (PON (Passive Optical Network دادند. هدف از این فرادرس این است که دانشجویان، مهندسان و تمامی شاغلین حوزه مخابرات، ارتباطات و فناوری اطلاعات (IT)، به صورت خودآموز و به دور از روابط پیچیده ریاضی و فیزیک، با مبحث مخابرات و شبکه‌های نوری FTTX آشنا شوند و توانایی طراحی شبکه‌های نوری FTTX را به دست آورند.

در این آموزش پس از تاریخچه و ویژگی های مخابرات سلولی، معماری شبکه GSM توصیف می شود. پس از آن، واسط هوایی و کانال های منطقی و فیزیکی توصیف شده و در مورد معماری پروتکل بحث می گردد. با توضیح نحوه برقراری تماس و ویژگی هایی مانند دست به دست دهی تماس، دانشجو آماده یادگیری ویژگی ها و پروتکل های سرویس انتقال داده همچون: GPRS, HSCSD و EDGE می شود.

امروزه نرم‌افزارهای بسیار گوناگونی برای طراحی، شبیه‌سازی و اندازه‌گیری آنتن‌ها وجود دارد که به علت پیچیده بودن، متاسفانه بسیاری از آنان مورد توجه مهندسین و طراحان قرار نمی‌گیرد، اما نرم‌افزار EZNEC برنامه‌ای قدرتمند ولی بسیار آسان برای مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل تقریبا هر نوع آنتن سیمی در محیط عملیاتی واقعی است که با استفاده از آن، الگوهای Azimuth و Elevation را می‌توان رسم کرد و همچنین بسیاری از پارامترهای اندازه‌گیری و تحلیل آنتن‌ها مثل: میزان امپدانس، (Standing Wave Ratio) SWR، توان تشعشعی، تلفات بازگشتی، سمت‌گرایی، توزیع جریان و... را در آن تجزیه و تحلیل کرد.