Рабочая программа дисциплины телекоммуникационные технологии и сети

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кемеровский государственный университет»

Кафедра экспериментальной физики

УТВЕРЖДАЮ

Декан физического факультета

________________

“__”________________ 20__г.

Рабочая программа дисциплины

Телекоммуникационные технологии и сети

Дополнительная профессионально-образовательная программа для получения дополнительной квалификации «Разработчик профессионально-ориентированнных компьютерных технологий в физике и технике»

к основным образовательным программам

010701 «Физика» и 010700 «Физика»

Форма обучения

Очная

Кемерово 2010

Рабочая программа общепрофессиональной дисциплины ОПД.04 «Телекоммуникационные технологии и сети» составлена на основании Государственных требований к минимуму содержания и уровню требований к специалистам для получения дополнительной квалификации "Разработчик профессионально-ориентированных компьютерных технологий".

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

Протокол №_____от «_____»_________20___г.

Зав. кафедрой ___________________________

Одобрено методической комиссией физического факультета

Протокол №_____от «_____»_________20__г.

Председатель __________________________

1. Пояснительная записка

Рабочая программа полностью соответствует Государственным требованиям к минимуму содержания и уровню требований к специалистам для получения дополнительной квалификации "Разработчик профессионально-ориентированных компьютерных технологий".

Актуальность и значимость учебной дисциплины:

Дисциплина является одной из основных в цикле общих профессиональных дисциплин, в рамках которой изучаются телекоммуникационные технологии и сети. Рассматриваются речевые, звуковые сигналы, сигналы передачи данных, типы модуляции, коммутируемые, локальные вычислительные, глобальные вычислительные сети.

Цель и задачи учебной дисциплины

Главная цель преподавания курса - освоение базовых знаний по вопросам построения систем передачи и телекоммуникационных сетей различного назначения и принципы их взаимодействия.

Объектами изучения в данной дисциплине являются: первичные электрические сигналы, каналы передачи, принципы организации каналов передачи, передача электрических сигналов, телекоммуникационные сети.

Задачи изучения дисциплины:

·  изучение основ построения систем передачи с частотным и временным разделением каналов;

·  изучение цифровых систем передачи с временным разделением каналов на основе импульсно - кодовой модуляции;

·  изучение принципов иерархического построения систем передачи;

·  изучение основ построения цифровых волоконно-оптических систем передачи и систем радиосвязи;

·  изучение основ построения телекоммуникационных сетей различного назначения и принципы их взаимодействия.

Место дисциплины в подготовке специалиста

Курс «Телекоммуникационные технологии и сети» занимает особое место в учебном плане среди общих профессиональных дисциплин по его значению, составляет основу образования студента. Курс рассчитан на студентов математиков и физиков. В течение преподавания курса предполагается, что студенты знакомы с основными понятиями программирования, общей физики, математического анализа, алгебры, комбинаторики, логики, информатики.

Требования ГОС ВПО к обязательному минимуму содержания дисциплины.

Индекс	Наименование дисциплин и их основные разделы	Всего часов
ОПД	Общепрофессиональные дисциплины
ОПД.04	Телекоммуникационные технологии и сети. Сигналы речевые, музыкальные, изображения данных. Аналогово-цифровое и цифро-аналоговое преобразование. Видеотекс. Сжатие видеоданных. Модемы. Сжатие данных в факсимильной связи. Телефонная связь и оборудование. Телексная связь. Радиосвязь: радиорелейные линии связи, сотовые сети, спутниковая связь. Оптическая связь. Типы модуляций. Высокоскоростные системы передачи данных. Коммутируемые сети. Сигнализация. Системы сигнализации № 4,5,7. Некоммутируемые сети. Локальные вычислительные сети. Глобальные вычислительные сети. Мультиплексирование. Организации и стандарты.	130

Структура учебной дисциплины

Программа дисциплины «Телекоммуникационные технологии и сети» состоит из следующих основных разделов:

-  Первичные электрические сигналы:

1.  Сигналы речевые, музыкальные, изображения данных.

-  Построения аналоговых и цифровых систем передачи:

1.  Аналогово-цифровое и цифро-аналоговое преобразование.

2.  Видеотекс.

3.  Сжатие видеоданных.

4.  Модемы. Сжатие данных в факсимильной связи.

-  Виды электросвязи:

1.  Телефонная связь.

2.  Телексная связь.

3.  Радиосвязь.

4.  Оптическая связь.

5.  Высокоскоростные системы передачи данных.

-  Сети электросвязи:

1.  Коммутируемые сети.

2.  Локальные вычислительные сети.

3.  Глобальные вычислительные сети.

-  Организации и стандарты:

1.  Сигнализация.

2.  Системы сигнализации № 4,5,7.

3.  Мультиплексирование.

Особенности изучения дисциплины

Особенностью курса является его «разделение» на два больших блока: изучение теоретического материала на лекционных занятиях и практическое изучение систем передачи данных, а также построение (моделирование) локальных и глобальных вычислительных сетей на лабораторных занятиях и в рамках самостоятельной работы студента.

Формы организации учебного процесса по данной дисциплине

По дисциплине читаются лекции в течение одного семестра по четыре часа в неделю. В течение одного семестра лабораторные занятия в объеме четырех часов в неделю в компьютерном классе. Кроме того, студенту предлагается выполнить семестровое задание в рамках самостоятельной работы. Один раз в семестре проводится коллоквиум по дисциплине, состоящий из теоретической части и один раз в семестре проводится контрольная работа, состоящая из двух практических заданий.

Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы

Аудиторные занятия, лекции предполагают значительную самостоятельную работу студентов по данной дисциплине. В лекционный материал вкрапляются задачи теоретического характера или самостоятельный анализ.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

После изучения дисциплины «Телекоммуникационные технологии и сети» студент должен знать:

- основы построения систем передачи с частотным и временным разделением каналов и на основе импульсно - кодовой модуляции;

- принципы иерархического построения систем передачи;

- основы построения цифровых волоконно-оптических систем передачи и систем радиосвязи;

- основы построения телекоммуникационных сетей различного назначения и принципы их взаимодействия.

Студент должен уметь:

- применять полученные знания при построении систем передачи различного типа;

- применять полученные знания при построении сетей электросвязи, телекоммуникационных сетей.

Студент должен владеть:

- навыками построения (моделирования) телекоммуникационных сетей;

- навыками работы с современными инструментальными средствами построения (моделирования) телекоммуникационных сетей.

Объем и сроки изучения дисциплины

Курс рассчитан на 130 часов занятий в 3 семестре, что обусловлено программой дополнительной подготовки специалистов и планом обучения студентов квалификации "Разработчик профессионально-ориентированных компьютерных технологий". Самостоятельная работа студентов взаимосвязана с аудиторной работой и контролируется преподавателем.

Виды контроля знаний и их отчетности

По разделам основной части курса предусмотрены самостоятельные задания, семестровые задания, для выполнения которых требуются элементы исследовательской работы. По итогам изучения курса предусмотрен зачет и экзамен.

Критерии оценки знаний студентов

Для получения зачета по курсу «Телекоммуникационные технологии и сети» требуется:

-  посещение занятий и выполнение предложенных заданий;

-  полное выполнение семестрового задания;

-  успешная сдача зачета и экзамена.

2. Тематический план

№	Название и содержание разделов, тем, модулей	Объем часов	Формы контроля
Общий	Аудиторная работа	Самостоятельная работа
Лекции	Практические (или семинарские)	Лабораторные
1	2	3	4	5	6	7	8
Дневная форма обучения
1	Основные понятия	4	2		0	2	Зачет, Экзамен.
2	Первичные сигналы электросвязи и каналы передачи	14	4		6	4
3	Принципы построения многоканальных систем передачи	16	4		6	6
4	Основы построения систем передачи с частотным разделением каналов	16	4		6	6
5	Построение систем передачи с временным разделением каналов	16	4		6	6
6	Построение цифровых систем передачи	16	4		6	6
7	Основы построения волоконно-оптических систем передачи	16	4		6	6
8	Основы построения систем радиосвязи	14	4		6	4
9	Основы построения телекоммуникационных сетей	14	4		6	4
	Итого	130	34	0	48	44	КСР 4ч.

3. Содержание дисциплины

3.1. Содержание теоретического курса

Тема 1. Основные понятия и определения

Основные понятия и определения. Классификация систем электросвязи. Логарифмические единицы измерений.

Раздел 1. Первичные сигналы электросвязи и каналы передачи

Тема 2. Первичные сигналы электросвязи

Первичные сигналы электросвязи и их физические характеристики. Телефонные – речевые сигналы. Сигналы звукового вещания. Факсимильные сигналы. Телевизионные сигналы. Сигналы передачи данных и телеграфии.

Тема 3. Каналы передачи

Каналы передачи, их классификация и основные характеристики. Канал как четырехполюсник. Типовые каналы передачи.

Тема 4. Двусторонние каналы

Построение двусторонних каналов. Развязывающие устройства, требования к ним и классификация. Анализ резисторной дифференциальной системы.

Раздел 2. Принципы построения многоканальных систем передачи

Тема 5. Общие построения многоканальных систем передачи

Технико-экономическое обоснование применения многоканальных систем передачи. Обобщенная структурная схема многоканальной системы передачи. Методы разделения канальных сигналов. Взаимные помехи между каналами.

Раздел 3. Основы построения систем передачи с частотным разделением каналов

Тема 6. Принципы формирования канальных сигналов в системе передачи с частотным разделением каналов

Структурная схема системы передачи с частотным разделением каналов. Формирование канальных сигналов. Способы передачи амплитудно-модулированных сигналов. Квадратурные искажения при передаче амплитудно-модулированных сигналов.

Раздел 4. Построение систем передачи с временным разделением каналов

Тема 7. Принципы формирования канальных сигналов в системе передачи с временным разделением каналов

Структурная схема системы передачи с временным разделением каналов. Формирование канальных сигналов в системах передачи с временным разделением каналов. Выбор вида импульсной модуляции для построения систем передачи с временным разделением каналов. Переходные влияния между каналами систем передачи с временным разделением каналов. Обобщенная структурная схема системы передачи с временным разделением каналов на основе фазоимпульсной модуляции.

Раздел 5. Построение цифровых систем передачи

Тема 8. Общие принципы формирования и передачи сигналов в цифровых системах передачи

Квантование сигналов по уровню. Оценка шумов квантования. Кодирование квантованных сигналов. Обобщенная структурная схема цифровой системы передачи. Виды синхронизации в цифровых системах передачи. Принципы регенерации цифровых сигналов. Линейное кодирование в ЦСП.

Тема 9. Разностные методы кодирования. Иерархия цифровых систем передачи

Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция. Дельта-модуляция. Иерархия цифровых систем передачи на основе импульсно-кодовой модуляции. Объединение цифровых потоков в плезиохронной цифровой иерархии. Объединение цифровых потоков в синхронной цифровой иерархии.

Раздел 6. Основы построения волоконно-оптических систем передачи

Тема 10. Общие принципы построения волоконно-оптических систем передачи

Введение. Краткий исторический очерк. Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи. Классификация волоконно-оптических систем передачи. Способы организации двусторонней связи на основе волоконно-оптических систем передачи. Способы уплотнения оптических кабелей.

Тема 11. Основные узлы оптических систем передачи. Оптический линейный тракт.

Оптические передатчики. Требования к источником оптического излучения: их параметры и характеристики. Оптические приемники. Модуляторы оптической несущей. Обобщенная структурная схема оптического линейного тракта. Оптические усилители.

Раздел 7. Основы построения систем радиосвязи

Тема 12. Общие принципы и особенности построения систем радиосвязи

Основные понятия и определения. Классификация диапазонов радиочастот и радиоволн. Структура радиосистем передачи. Общие принципы организации радиосвязи. Классификация радиосистем передачи. Особенности распространения радиоволн метрового - миллиметрового диапазонов. Антенно-фидерные устройства.

Раздел 8. Основы построения телекоммуникационных сетей

Тема 13. Общие принципы построения телекоммуникационных сетей

Основные понятия и определения. Назначение и состав сетей электросвязи. Методы коммутации в сетях электросвязи. Структура сетей электросвязи. Принципы построения взаимоувязанной сети связи Российской Федерации. Многоуровневый подход. Протоколы, интерфейс, стек протоколов. Элементы теории телетрафика.

Тема 14. Особенности построения вторичных телекоммуникационных сетей

Состав и назначение сетей телефонной связи. Состав и назначение телеграфных сетей. Сети передачи данных. Информационно-вычислительные сети. Сети ЭВМ. Телематические службы. Цифровые сети интегрального обслуживания.

Тема 15. Принципы построения сетей и систем радиосвязи

Основные понятия и определения. Основы построения систем сотовой связи. Основы транкинговых систем радиосвязи. Основы построения систем беспроводного абонентского радиодоступа. Технико-экономические аспекты беспроводного абонентского радиодоступа.

3.2 Содержание лабораторных занятий

Лабораторная работа №1

IP адресация. Основы проектирования сети с помощью Cisco Packet Tracer.

Лабораторная работа №2

Операционная система (ОС) Cisco IOS. Интерфейс командной строки CLI. Первичная настройка маршрутизатора.

Лабораторная работа №3

Настройка статической маршрутизации.

Лабораторная работа №4

Настройка динамической маршрутизации.

Лабораторная работа №5

Настройка виртуальных подсетей VLAN.

Лабораторная работа №6

Настройка маршрутизации виртуальных подсетей VLAN.

Лабораторная работа №7

Настройка списков доступа на маршрутизации.

Лабораторная работа №8

Настройка протокола динамической маршрутизации OSPF.

Лабораторная работа №9

Настройка прикладных протоколов.

4. Учебно-методическое обеспечение по дисциплине

Презентации в формате MS PowerPoint.

Тексты лабораторных заданий в формате MS Word.

Список основной учебной литературы

Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: Учебник для вузов / , , и др.; Под ред. и . - М.: Горячая линия - Телеком, 20с: ил. Основы построения систем и сетей передачи информации: Учебник для вузов / В. В. Ломовицкий, А. И. Михайлов, К. В. Шестак, В. М. Щекотихин; Под ред. В. М. Щекотихина. - М.: Горячая линия - Телеком, 20с: ил.

Список дополнительной учебной литературы

Сети и телекоммуникации: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / С. А. Пескова, А. В. Кузин, А. Н. Волков. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 352 с. Цифровые сети связи: основы планирования и построения / А. В. Шмалько. – М.: Информационно-технический центр «Эко-Тренд», 2001. – 282 с.

5. Формы текущего, промежуточного и рубежного контроля

Семестровая работа

Проектирование сети предприятия.

Построить схему сети распределенного предприятия. характеристики предприятия:

  i.  головной офис – 1 шт., подразделений – 6 шт., серверов – 6 шт.

  ii.  филиалы – 4 шт.

1.  Первый филиал: подразделений – 3 шт., серверов – 1 шт.

2.  Второй филиал: подразделений – 2 шт., серверов – 1 шт.

3.  Третий филиал: подразделений – 5 шт., серверов – 1 шт.

4.  Четвертый филиал: подразделений – 4 шт., серверов – 3 шт.

  iii.  описание схемы компьютеров в здании:

1.  здания филиалов однотипные;

2.  каждое подразделение должно быть представлено аудиториями с компьютерами на каждом этаже здания;

3.  сервера должны быть выделены в отдельный сетевой сегмент, с отдельной IP адресацией;

4.  одно из подразделений не должно иметь выхода за пределы сети филиала;

5.  одно из подразделений не должно иметь доступа к внутренним серверам филиала;

  iv.  описание схемы расположения зданий:

1.  здания друг относительно друга находятся на расстоянии метров.

требования к сети:

  i.  пропускная способность каналов передачи данных внутри здания не менее 100 Мбит/с;

  ii.  пропускная способность каналов передачи данных между зданиями не менее 1 Гбит/с;

  iii.  скорость доступа к серверам не менее 1 Гбит/с;

Выполнить разделение компьютеров по группам. Определить перечень используемого оборудования. Выполнить проектирование IP адресации сети распределенного предприятия. требования к IP адресации:

  i.  единая IP адресация в рамках одного подразделения;

  ii.  при проектировании IP подсеть должно быть задано не менее 10% свободных адресов, но не более 50%.

Выполнить настройку оборудования. Провести тестирование построенной распределенной сети.

Вопросы к зачету

Основные понятия и определения. Классификация систем электросвязи Логарифмические единицы измерений Первичные сигналы электросвязи и их физические характеристики Телефонные - речевые сигналы Сигналы звукового вещания Факсимильные сигналы Телевизионные сигналы Сигналы передачи данных и телеграфии Вопросы и задачи для самоконтроля Каналы передачи, их классификация и основные характеристики Канал как четырехполюсник Типовые каналы передачи Построение двусторонних каналов Развязывающие устройства, требования к ним и классификация Анализ резисторной дифференциальной системы Технико-экономическое обоснование применения многоканальных систем передачи Обобщенная структурная схема многоканальной системы передачи Методы разделения канальных сигналов в многоканальных системах передачи Взаимные помехи между каналами в многоканальных системах передачи Структурная схема системы передачи с частотным разделением каналов Формирование канальных сигналов с частотным разделением каналов Способы передачи амплитудно-модулированных сигналов Квадратурные искажения при передаче амплитудно-модулированных сигналов Структурная схема системы передачи с временным разделением каналов Формирование канальных сигналов в системах передачи с временным разделением каналов Выбор вида импульсной модуляции для построения систем передачи с временным разделением каналов Переходные влияния между каналами систем передачи с временным разделением каналов Обобщенная структурная схема системы передачи с временным разделением каналов на основе фазоимпульсной модуляции Общие принципы формирования и передачи сигналов в цифровых системах передачи Квантование сигналов по уровню Оценка шумов квантования Кодирование квантованных сигналов Обобщенная структурная схема цифровой системы передачи Виды синхронизации в цифровых системах передачи Принципы регенерации цифровых сигналов Линейное кодирование в ЦСП Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция Общие принципы построения волоконно-оптических систем передачи Обобщенная структурная схема волоконно-оптической системы передачи Классификация волоконно-оптических систем передачи. Способы организации двусторонней связи на основе волоконно-оптических систем передачи. Способы уплотнения оптических кабелей Оптический линейный тракт Оптические передатчики Требования к источникам оптического излучения: их параметры и характеристики Оптические приемники Модуляторы оптической несущей Обобщенная структурная схема оптического линейного тракта Оптические усилители Основные понятия и определения. Классификация диапазонов радиочастот и радиоволн. Структура радиосистем передачи Общие принципы организации радиосвязи. Классификация радиосистем передачи Особенности распространения радиоволн метрового - миллиметрового диапазонов Антенно-фидерные устройства Основные понятия и определения телекоммуникационных сетей Назначение и состав сетей электросвязи Методы коммутации в сетях электросвязи Структура сетей электросвязи Принципы построения взаимоувязанной сети связи Российской Федерации Многоуровневый подход. Протоколы, интерфейс, стек протоколов Элементы теории телетрафика Состав и назначение сетей телефонной связи Состав и назначение телеграфных сетей Сети передачи данных Информационно-вычислительные сети. Сети ЭВМ Телематические службы Цифровые сети интегрального обслуживания

Приложение 1

Список основной учебной литературы.

Сведения об учебниках	Количество экземпляров в библиотеке на момент утверждения программы
Наименование, гриф	Автор	Год издания
Основы построения телекоммуникационных систем и сетей	, , и др.	2004
Основы построения систем и сетей передачи информации	В. В. Ломовицкий, А. И. Михайлов, К. В. Шестак, В. М. Щекотихин	2005

Список дополнительной учебной литературы.

Сведения об учебниках	Количество экземпляров в библиотеке на момент утверждения программы
Наименование, гриф	Автор	Год издания
Сети и телекоммуникации	С. А. Пескова, А. В. Кузин, А. Н. Волков	2007
Цифровые сети связи: основы планирования и построения	А. В. Шмалько	2001

6. Изменения и дополнения

Приложение 2

Сведения о пере утверждении РП на текущий учебный год

№ изменения	Учебный год	Содержание изменений	Преподаватель – разработчик программы	Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры Протокол №____ «__» _______20 _г.	Внесенные изменения утверждаю: декан «__» _______20 _г.