ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций
им. проф. -Бруевича»
Кафедра "Системы коммутации и распределения информации"
(полное наименование кафедры)
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор - проректор по учебной работе
_______________ //
«___» _______________ 2012 г.
Регистрационный № ________
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Теория массового обслуживания
(наименование дисциплины)
основная профессиональная образовательная программа:
230100 Информатика и вычислительная техника
(код и наименование направления подготовки /специальности/)
квалификация бакалавр
профиль Автоматизированные системы обработки информации и управления
Санкт-Петербург
2013
Рабочая программа составлена на основе требований Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению (специальности) подготовки, утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «29» декабря 1994 г. № 000, и в соответствии с рабочим учебным планом, утвержденным ректором университета 12.04.2013г.
Составители:
кандидат технических наук, доцент ___________________ //
(подпись)
ОБСУЖДЕНО
на заседании кафедры «21».05.2013 г., протокол
заведующий кафедрой _________________ / /
(подпись)
ОДОБРЕНО
методической комиссией факультета сетей связи, систем коммутации и вычислительной техники
«__».__.2013г., протокол № __
декан факультета ___________________ //
(подпись)
СОГЛАСОВАНО
директор научно-технической библиотеки __________________//
(подпись)
СОГЛАСОВАНО
начальник учебно-методического управления _______________ / /
(подпись)
1. Цели и задачи дисциплины
Целью преподавания дисциплины «Теория массового обслуживания» является изучение методов анализа систем обслуживания различных типов и назначения и овладение основными результатами классической теории массового обслуживания. Данная дисциплина должна обеспечивать формирование фундамента подготовки будущих специалистов в области исследования и построения различных инфокоммуникационных сетей и систем, а также создавать необходимую базу для успешного овладения последующими специальными дисциплинами учебного плана. Она должна способствовать развитию творческих способностей студентов, умению формулировать и решать задачи изучаемой специальности, умению применять и самостоятельно повышать уровень своих знаний. Эти цели достигаются на основе ознакомления с основными типами систем теории массового обслуживания, овладения математическим аппаратом теории массового обслуживания и приемами применения методов и моделей теории массового обслуживания для анализа и синтеза реальных систем обслуживания. Это достигается на основе фундаментализации, интенсификации и индивидуализации процесса обучения путём внедрения и эффективного использования достижений указанной теории. В результате изучения дисциплины у студентов должны сформироваться знания, умения и навыки, позволяющие проводить самостоятельный анализ и синтез инфокоммуникационных сетей и систем различного назначения.
Дисциплина является дисциплиной, в которой студенты изучают математические модели и методы функционирования инфокоммуникационных сетей и систем. Она находится на стыке дисциплин, обеспечивающих базовую и специальную подготовку студентов. Изучая эту дисциплину, студенты впервые знакомятся с принципами расчета инфокоммуникационных сетей и систем.
Приобретенные студентами знания и навыки необходимы для приобретения умения решения задач по расчету и построению инфокоммуникационных сетей и систем.
2. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы
Дисциплина «Теория массового обслуживания» является одной из основных дисциплин базовой (вариативной) части профессионального цикла учебного плана подготовки бакалавра по направлению «Информатика и вычислительная техника». Для освоения данной дисциплины студенты должны знать основы теории вероятностей и случайных процессов. Кроме того, студенты должны обладать способностью к обобщению, анализу, постановке цели и выбору путей ее достижения, оценивать свои достоинства и недостатки и развивать первые и устранять вторые.
Студентам необходимо осознавать ценность и социальную значимость своей будущей профессии и стремиться расти в профессиональной сфере, а также использовать основные законы физики, применять методы математического анализа и высшей математики, знать основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации. Еще одним требованием является наличие навыков самостоятельной работы на компьютере и в компьютерных сетях.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Для успешного изучения дисциплины студенты должны использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10), а также разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных (ПК-4).
Процесс изучения дисциплины направлен на формирования следующих компетенций:
· общекультурных:
- владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;
- уметь логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь;
· профессиональных:
- понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиту государственной тайны; владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации;
- иметь навыки самостоятельной работы на компьютере и в инфокоммуникационных сетях; осуществлять компьютерное моделирование устройств, систем и процессов с использованием универсальных пакетов прикладных инфокоммуникационных программ.
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
- основные понятия и методы теории массового обслуживания;
Уметь:
- применять на практике методы теории массового обслуживания;
Владеть:
- методологией и навыками решения научных и практических задач в области теории массового обслуживания.
Преподавание дисциплины ведется с использованием мультимедийной базы университета и лабораторно-учебного класса СОТСБИ-У кафедры, разработанного в соответствии с современными тенденциями инженерно-технического образования и включающего набор интерактивных электронных курсов с обратной связью.
Изучение теоретического материала проводится с использованием различных форм представления информации (текст, изображение, анимация).
Оценка теоретических знаний происходит с помощью тестирования в интерактивной форме (14 часов), с последующими рекомендациями по дополнительному изучению разделов теории, вызвавших затруднения.
Практические занятия работы предназначены для закрепления теоретических знаний путем решения прикладных задач.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Очная форма обучения
Таблица 1
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |
5 | |||
Общая трудоемкость | 144 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 50 | ||
В том числе: | |||
Лекции | 20 | ||
Практические занятия (ПЗ) | 30 | ||
Семинары (С) | |||
Лабораторные работы(ЛР) | |||
Самостоятельная работа (всего) | 58 | ||
В том числе: | |||
Курсовые проекты (работы) | |||
Расчетно-графические работы | |||
Реферат | |||
И (или) другие виды самостоятельной работы: Подготовка к лабораторным работам Подготовка к практическим занятиям | 58 | ||
Подготовка к зачету | |||
Подготовка к экзамену | 36 | ||
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины.
Таблица 2
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Предмет курса «Теория массового обслуживания» | Рекомендуемая литература. Структура курса. Практические задачи курса. Связь с другими дисциплинами. |
2. | Математический аппарат теории массового обслуживания | Теория вероятностей. Математическая статистика. Преобразование Лапласа-Стильтьеса. Процессы размножения и гибели. Понятие об имитационном моделированию. Классификация Кендалла-Башарина. |
3. | Потоки вызовов | Основные определения. Виды потоков. Основные свойства потоков (стационарность, ординарность, последействие). Статистические данные. Обслуживание. Типичные законы распределения длительности обслуживания, алгоритмы обслуживания, классификация и примеры. |
4. | Понятие о нагрузке | Основные определения. Интенсивность нагрузки, единицы измерения. Примеры и статистические данные. |
5. | Системы с потерями | Формулы Эрланга и Энгсета, качественный анализ графиков потерь. Задачи расчета пропускной способности и распределения трафика между узлами сети. Влияние повторных попыток на качество обслуживания. |
6. | Системы с ожиданием | Формулы Эрланга, Поллачека-Хинчина, примеры подобных моделей в эксплуатируемых и перспективных инфокоммуникационных сетях. Количественное и качественное сравнение алгоритмов обслуживания с потерями и ожиданием. Задачи расчета пропускной способности. |
7. | Приоритетные системы массового обслуживания, многофазные системы массового обслуживания, сети массового обслуживания | Системы с абсолютным и относительным приоритетом. Понятие многофазной системы обслуживания. Замкнутые и открытые системы. Замкнутые и открытые сети. Имитационное моделирование систем и сетей массового обслуживания. |
5.2. Междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами.
Таблица 3
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |
1. | Цифровые системы коммутации |
|
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий.
Очная форма обучения
Таблица 4
№ п/п | Наименование раздела (отдельной темы) дисциплин | Лекции | Практ. занятия | Лаб. занятия | Семинары | СРС | Всего часов |
1. | Предмет курса «Теория массового обслуживания» | 2 | 2 | 4 | |||
2. | Математический аппарат теории массового обслуживания | 2 | 6 | 10 | 18 | ||
3. | Потоки вызовов | 4 | 4 | 8 | 16 | ||
4. | Понятие о нагрузке | 2 | 4 | 8 | 14 | ||
5. | Системы с потерями | 4 | 6 | 12 | 22 | ||
6. | Системы с ожиданием | 4 | 6 | 12 | 22 | ||
7. | Приоритетные системы массового обслуживания, многофазные системы массового обслуживания, сети массового обслуживания | 2 | 4 | 6 | 12 | ||
Итого | 20 | 30 | 58 | 108 |
6. Практические занятия
Очная форма обучения
Таблица 5
№ п/п | № раздела (темы) | Наименование практических занятий | Всего часов |
1 | 2 | Решение задач по расчету характеристик случайных величин | 10 |
2 | 3 | Решение задач по расчету характеристик потоков вызовов | 8 |
3 | 4 | Решение задач по расчету показателей нагрузки | 8 |
4 | 5 | Решение задач по расчету показателей качества обслуживания, характеристик систем с потерями | 12 |
5 | 6 | Решение задач по расчету показателей качества обслуживания, характеристик систем с ожиданием | 12 |
6 | 7 | Обобщение полученных знаний, контроль пройденного материала | 6 |
7. Самостоятельная работа
Очная форма обучения
Таблица 6
раздела дисциплины | Содержание СРС | Форма контроля | Всего часов |
1. | Подготовка к практическим занятиям | Проверочные работы по темам | 58 |
2. | Подготовка к экзамену | экзамен | 36 |
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Л. Клейнрок. Теория массового обслуживания. –М.:Машиностроение, 1979.
2. , . Введение в теорию массового обслуживания. – М.: Наука, 1987.
3. , , . Теория телетрафика. – М.:Связь,1979.
4. , . Теория телетрафика и ее приложения. – СПб: ВНХ –Санкт-Петербург, 2005.
5. Мамонтова телетрафика:методические рекомндации к изучению дисциплины. СПбГУТ, 2002.
б) дополнительная литература:
1. , , . Теория телетрафика. – М.:Радио и связь, 1996.
2. , . Однолинейные системы массового обслуживания. – Учебное пособие, СПбГУТ, 2010.
3. Иверсен. Разработка телетрафика и планирование сетей. – М., БИНОМ, 2011.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Таблица 7
№ п/п | Наименование специализированных аудиторий и лабораторий |
1 | Классы с персональными компьютерами для проведения текущей и промежуточной аттестации в сети Internet |
2 | Аудитории с мультимедийным оборудованием для проведения лекционных и практических занятий |
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Дисциплина «Теория массового обслуживания» содержит внутри семь разделов. Изучение данного материала предполагается в 5 учебном семестре.
При изучении дисциплины рекомендуется рейтинговая технология обучения, которая позволяет реализовать непрерывную и комплексную систему оценивания учебных достижений студентов. Непрерывность означает, что текущие оценки не усредняются (как в традиционной технологии), а непрерывно складываются на протяжении семестра при изучении курса. Комплексность означает учет всех форм учебной и творческой работы студента в течение семестра.
Рейтинг направлен на повышение ритмичности и эффективности самостоятельной работы студентов. Он основывается на широком использовании тестов и заинтересованности каждого студента в получении более высокой оценки знаний по дисциплине.
Принципы рейтинга: непрерывный контроль (в идеале на каждом из аудиторных занятий) и получение более высокой оценки за работу, выполненную в срок. При проведении лабораторных занятий необходимо предусматривать широкое использование активных и интерактивных форм (с использованием инфокоммуникационных технологий).
Рейтинг включает в себя три вида контроля: текущий, промежуточный и итоговый по дисциплине.
Текущий контроль (ТК) - основная часть рейтинговой системы, основанная на беглом опросе раз в неделю или в две недели. Формы: тестовые оценки в ходе практических занятий, оценки за выполнение индивидуальных заданий и лабораторных работ. Важнейшей формой ТК, позволяющей опросить всех студентов на одном занятии являются короткие тесты из 2-3 тестовых заданий.
Основная цель ТК: своевременная оценка успеваемости студентов, побуждающая их работать равномерно, исключая малые загрузки или перегрузки в течение семестра.
Лекционные занятия желательно проводить в режиме презентаций с демонстрацией применения основных методов анализа и синтеза систем и сетей связи. Это существенно улучшает динамику лекций.
Целесообразно обеспечивать студентов на 1-2 лекции вперед раздаточным материалом в электронном виде (сложные схемы, графики, аналитические исследования и опорный конспект). Основное время лекции лучше тратить на подробные аналитические комментарии и особенности применения рассматриваемого материала в профессиональной деятельности студента.
Практическиеые занятия следует проводить в компьютерном классе либо в аудитории с мультимедийным оборудованием. Можно рекомендовать установку оригинальных программ на ПК студентов и выполнять ряд задач дома. В этом случае в классе основное внимание концентрируется на методике использования названных программ и анализе полученных результатов.
При использовании компьютерного моделирования можно проводить занятия в компьютерном классе либо самостоятельно на домашнем компьютере. При этом и коллоквиум, и защита результатов исследований проводятся по традиционной методике в классе.
Промежуточный контроль (ПК) - это проверка знаний студентов по разделу программы. Формы: тест из 7−10 заданий. Цель ПК: побудить студентов отчитаться за усвоение раздела дисциплины накопительным образом, т. е. сначала за первый, затем за второй, затем за третий и четвертый разделы. В конечном итоге многие студенты могут получить итоговые оценки по дисциплине “автоматом”.
Итоговый контроль по дисциплине (ИКД) - это проверка уровня учебных достижений студентов по всей дисциплине за семестр. Формы контроля: зачет по лабораторным работам в __5__ семестре и экзамен в __5_____ семестре в виде многовариантного теста достаточной длины (25−30 заданий). Цель итогового контроля: проверка базовых знаний дисциплины, полученных при изучении модуля, достаточных для последующего обучения.
ИКД в пятом семестре является выходным контролем по дисциплине, после которого можно рассчитывать на то, что процесс обучения по дисциплине завершен и в дальнейшем студент может сам при необходимости совершенствовать свои знания.
Распределение объемов различного вида контролей можно проиллюстрировать следующими цифрами на примере семестра: текущий контроль – 40 условных баллов; промежуточный контроль - 30 условных баллов; итоговый контроль - 30 условных баллов. Вся дисциплина оценивается в 100 условных баллов, если вся дисциплина оценивается цифрой, отличной от 100 баллов, то под условным баллом следует понимать процент от максимального числа баллов.
При этом действует следующая система перевода рейтинговых (условных) баллов в обычную шкалу качественных оценок: “Отлично” −100 условных баллов; “Хорошо” −89 условных баллов; “Удовлетворительно” −79 условных баллов; “Неудовлетворительно” (2) - < 60 условных баллов.
Приведенные цифры говорят о том, что на любой стадии обучение студента можно считать удовлетворительным, если он набирает не менее 60 условных баллов. Так, например, набрав в ходе ТК и ПК 60 баллов, студент гарантирует себе оценку “удовлетворительно”.
Примеры оценочных средств (тестовых заданий) для текущего промежуточного и выходного контроля успеваемости по дисциплине:
Первый уровень сложности тестовых заданий (ТЗ) соответствует удовлетворительному владению предметом. Он представляет минимум базовых знаний, необходимых для дальнейшего обучения в университете и включает в себя знания - копии ключевых понятий и формул. Проверке этого уровня посвящены простейшие тестовые задания с нормой трудности в 1 балл.
Второй уровень ТЗ соответствует хорошим знаниям и предполагает глубокое понимание понятий и формул, умения их преобразовывать и интерпретировать.
Проверке второго уровня посвящены тестовые задания повышенной трудности, с нормой трудности в 2 балла.
Третий уровень ТЗ соответствует отличным знаниям и предполагает навыки по использованию ключевых понятий и формул в стандартных, а иногда и в не стандартных ситуациях. Проверке третьего уровня посвящены наиболее трудные задания, с нормой трудности в 3 балла.
Задания каждого уровня должны быть снабжены соответствующими обозначениями. Это позволяет адаптивно строить усвоение программы дисциплины, когда каждый студент по мере усвоения курса на более низком уровне будет пробовать себя на более высоком уровне.
Лист регистрации изменений, вносимых в рабочую программу дисциплины
Номер изменения | Дата | Страницы с изменениями | Перечень и содержание откорректированных разделов рабочей программы |
