Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Аспирантура 2019/2020

Статус: Курс по выбору

Направление: 09.06.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 1 семестр

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Сухов Андрей Михайлович

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 40

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс «Системы, сети и устройства телекоммуникаций / Systems, Networks and Devices for Telecommunication» читается для аспирантов направления «Электроника, радиотехника и системы связи». Целью данного курса является формирование представления об основных понятиях и принципах электросвязи, о принципах построения, проектирования, функционирования и использования основной первичной сети, вторичных сетях, цифровой телефонии и телефонной сигнализации, устройстве и управлении глобальной сети , сетевых операционных системах. Данный курс дополняет знания о сетевых технологиях, полученные в бакалавриате и магистратуре, с точки зрения их практического применения в современных сетях операторов связи. Требования к операторам связи основаны на стандартах Международного Союза Электросвязи (ITU). Аспирантам будут прививаться навыки исследовательской работы, предполагающей самостоятельное изучение стандартов и рабочей документации, специфических инструментов и программных средств, позволяющих спроектировать современную телекоммуникационную систему или эксперимент.

Цель освоения дисциплины

Дать аспирантам представление об основных понятиях и принципах электросвязи, о принципах построения, проектирования, функционирования и использования основной первичной сети, вторичных сетях, цифровой телефонии и телефонной сигнализации, устройстве глобальной сети и сетевых операционных системах
Привить аспирантам навыки исследовательской работы, предполагающей самостоятельное изучение стандартов и рабочей документации, специфических инструментов и программных средств, позволяющих спроектировать современную телекоммуникационную систему

Планируемые результаты обучения

Знать Основные понятия, технологии, стандарты, протоколы и платформы для различных типов телекоммуникационных систем и сетей;
Знать Аппаратное обеспечение телекоммуникационных систем для различных технологий;
Знать технологии первичных и вторичных сетей связи
Уметь проектировать структуру телекоммуникационной системы для решения задач определенного класса.
Уметь разрабатывать программные приложения для телекоммуникационных систем.
Уметь использовать методы построения и применения первичных и вторичных транспортных сетей.
Уметь использовать спецификации стандартов ITU-T при развертывании и эксплуатации телекоммуникационных сетей и систем.
Иметь навык оценки качества связи между двумя абонентами.
Иметь навык оценки качества связи магистральных каналов.
Иметь навык проведения экспертиз работоспособности телекоммуникационных систем.

Содержание учебной дисциплины

Основные понятия и принципы электросвязи
Обобщенная структура системы электросвязи. Функции основных структурных элементов (терминалы, системы передачи, системы распределения). Организационная структура системы электросвязи, роли участников (пользователь, поставщик услуг, оператор, регулятор, поставщик оборудования). Понятия «услуги» и «службы». Систематика служб и услуг электросвязи. Систематика сетей электросвязи. Принципы структуризации сетей связи, многоуровневое представление сетей, понятия «первичной» и «вторичной» сети. телефонные сети электросвязи, определяемые географически в пределах обслуживаемой территории и ресурса нумерации; телефонные сети электросвязи, не определяемые географически в пределах территории Российской Федерации и ресурса нумерации; сети передачи данных; телеграфные сети связи; сети связи для распространения программ телевизионного вещания и радиовещания». Требования к современным системам электросвязи, категории требований. Требования к производительности. Требования к экономической эффективности. Требования к качеству. Соотношение требований и определение целевых функций.
Цифровая первичная сеть - принципы построения и тенденции развития
Основные требования к транспортным сетям. Виды и основные характеристики сред передачи. Технологии систем передачи, PDH, SDH, ATM, WDM, Ethernet, Структура первичной сети. Основные понятия (типовой канал, цикловая структура, линейный код, аппаратура передачи, тип модуляции), системы со спектральным разделением каналов (WDM). Основные стандарты первичной цифровой сети
Транспортная среда для первичных цифровых систем
Линии связи и их характеристики. Основные требования к транспортным сетям. Среда передачи. Виды и основные характеристики сред передачи. Аналоговые линии. Каналы тональной частоты. Физические линии. Стандарт электрического интерфейса, оконечное оборудование данных, двухпроводная открытая линия, витая пара, коаксиальный кабель, , радиосвязь. Классификация оптических кабелей связи, многомодовое и одномодовое волокно, характеристики (показатели преломления, затухание, дисперсия, окна). Подвесные оптические кабели связи.
Цифровые сети (ISDN), PDH и SDH
Структура систем передачи Е1, общие понятия, особенности (сверхцикловая структура, канал сигнализации). Физический уровень Е1, рекомендации ITU-T G.703, G.823, типы линейного кодирования AMI, HDB-3, электрические параметры интерфейса, канальный уровень Е1, канальные интервалы, сигналы синхронизации, MFAS, FAS. Сетевой уровень. . Структура систем передач PDH, рекомендации ITU-T G.702, Уровни иерархии (E1, E2, E3, E4; T/J), стаффинг, процедуры мультиплексирования/демультиплексирования на примере Е2. Технологии SDH. Предпосылки создания SDH. Основные принципы SDH. Состав сети SDH (трехслойная схема). Информационная структура. Цикловая структура STM1. Процесс загрузки (выгрузки) цифрового потока, процедуры мультиплексирования внутри иерархии SDH, заголовки SDH, резервирование в сетях SDH
Основы телефонии (система коммутации каналов)
Принципы построения систем коммутации. Основные понятия: абонентские устройства, коммутация, абонентские и соединительные линии, коммутационная станция, соединительный тракт. Основные технологические подсистемы телефонных сетей: подсистема сигнализации, подсистема нумерации, подсистема синхронизации, подсистема сетевого управления, подсистема учета и расчетов. Структура коммутационного узла. Классификация коммутационных узлов. Принципы построения телефонной сети общего пользования в Российской Федерации. Архитектуры местных сетей и сетей доступа. Архитектура и принципы построения внутризоновой телефонной сети. Архитектура и принципы построения междугородной и международной телефонных сетей. Требования к качеству телефонной связи. Качество обслуживания трафика, его показатели и нормы. Качество телефонной передачи, показатели и нормы. Требования к надежности телефонной сети.
Телефонная сигнализация
Определение, рекомендации ITU-Q. Типы сигнализаций: абонентская, внутристанционная, межстанционная. Виды сигналов: линейные, сигналы управления, информационные акустические. Системы абонентской сигнализации: импульсная, тональная. Системы межстанционной сигнализации. Международные системы сигнализации, рекомендованные для применения в РФ (R2, R2D, ОКС7)
IP сети
Тип подключения, одиночный и групповой пользователи, схемы включения, необходимые элементы настройки сети, маршрутизация, система доменных имен, организация DNS сервера, host, netmask, broadcast, ifconfig, выход за пределы LAN, route, gateway, статическая и динамическая маршрутизация, автономная система, протокол BGP, LIR, типы маршрутизаторов, протоколы связи канального уровня. ICANN и управление Интернет, точки обмена трафиком, особенности российского сегмента сети Интернет.
Проверка работоспособности сети.
Аппаратная и программная проверки, сертификаты соответствия, работоспособность и качество обслуживания, служебные утилиты Пассивный и активный мониторинг. Измерение задержки и джиттера (вариации задержки). Утилита ping. Выявление узлов маршрута. Утилита traceroute. Полоса пропускания между 2 узлами. Утилита iperf и потоковые приложения
Сетевые операционные системы
Обзор операционных систем (ОС), история UNIX. ОС с открытым кодом: Linux и BSD, устройство ОС. Ядро и командная оболочка. Файловая структура и утилиты, основные команды UNIX, программное обеспечение для работы в Интернет
Беспроводные сети и спутниковые каналы связи
Передача данных в сотовых сетях, сети четвертого и пятого поколений, стандарт Wi-Fi, интернет вещей, беспроводные самоорганизующиеся сети. Спутниковые технологии передачи данных, спутники, в зону обслуживания которых входит Россия, схема организации связи, системы глобального позиционирования и их роль в синхронизации.

Элементы контроля

Практические занятия
Посещаемость
Активность на лекциях
Экзамен
В ходе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: <b>ОПК-8, ОПК-9, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-6</b>
Самостоятельная работа
Аспиранты занимаются самостоятельной подготовкой к практическим занятиям и экзамену по заданным темам с использованием материалов лекций и рекомендованной литературы,

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (I семестр)
0.08 * Активность на лекциях + 0.12 * Посещаемость + 0.3 * Практические занятия + 0.5 * Экзамен

Программа дисциплины