МИнистерство образования и науки Республики Казахстан
Казахский национальный технический университет имени
Институт информационных и телекоммуникационных технологий
Кафедра «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор Института
д. т.н., Б. C.Ахметов
_____________________
«___»_____________2012г.
программа курса (syllabus)
по дисциплине «Технология беспроводной связи» для специальности 5B071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации
Форма обучения дневная
Всего 4 кредита
Курс третий
Семестр 5
Лекции 30 часов
Лабораторные работы 15 часов
Практические занятие 15 часов
Рубежный контроль (количество) 2
СРС 60 часов
СРСП (аудиторных) 15 часов; (офис) 45 часов
Всего аудиторных часов 75
Всего внеаудиторных часов 105
Трудоемкость 180 часов
Экзамен 5 семестр
АЛМАТЫ 2012
Программа курса составлена к. т.н., доцентом Касимовым Абдуразаком Оразгелдиевичем, препод. кафедры РЭТ Толегеновой Арай Сарсекалиевной и ст. преп. кафедры РЭТ Усембаевой Салтанат Алимбековной.
Рассмотрена на заседании кафедры «Радиотехника, электроникка и телекоммуникации»
«____»__________20___г. Протокол № ___
Зав. кафедрой_______________Н. Т. Исембергенов
Одобрена методическим Советом института ИиТТ
«_____»________20___г. Протокол №____
Председатель_______________
Сведения о преподавателе (преподавателях):
О к. т.н., доцент, кафедры РЭТ стаж 6 лет в КазНТУ им К. Сатпаева,
ст. преподаватель кафедры РЭТ стаж 5 лет в КазНТУ им. К. Сатпаева, АГУ им. Абая 1996-2000г., АИЭС 2004-2007г.
Преподаватель кафедры РЭТ Толегенова Арай Сарсекалиевна, общий стаж 7 лет, стаж в КазНТУ 6 лет, 1999-2004 г. г. закончила АУЭС.
Офис: кафедра РЭТ а.8 АТМ
Офис: кафедра РЭТ а.8 АТМ
Адрес: 480027 Алматы а ГУК
Тел.:_292-77-45
Факс:_______________________________________
Е-mail:*****@***ru
1 Цели и задачи дисциплины
1.1 Цели дисциплины. Подготовка специалистов, владеющих навыками профессиональной деятельности в области технологии беспроводных связи (БС), показать методы разделения каналов, их отличие от стандартных каналов ТЧ; научить методам разнесения сигналов с использованием оптической связи и радиосвязи, техническим концепциям построения систем БС: рассмотреть системы с расширением спектра, а также принципы построения беспроводных локальных сетей;
1.2 Задачи курса - в результате изучения дисциплины студент должен:
- построения систем беспроводной связи;
– иметь представление о тенденциях развития в совершенствовании, беспроводных сетей БС, проектировании сетей беспроводного доступа, повышения уровня научно-технического прогресса в области телекоммуникаций.;
–основные параметры радиоканалов и методы определения этих параметров: основные методы расчета энергетических параметров систем БС и технических параметров сетей: назначение и функциональные схемы центров БС: принципы построения системы сетевого управления: способы многостанционного доступа и области их применения; технические параметры стандартов систем БС: методы разнесения сигналов; структурные схемы систем с расширением спектра; измерения основных характеристик каналов, устройств и систем; прнципы построения беспроводных локальных сетей. .
– уметь рассчитывать и выбирать основные энергетические параметры аппаратуры: чувствительность приемника и. т.п., исходя из существующих норм на качество канала и реальных параметров трассы БС; разрабатывать частотно – территориальный план для заданной местности; оптимизировать архитектуру сети БС по комплексным критериям эффективности.
1.3 Пререквизиты: предшествующие дисциплины необходимые для изучения данной дисциплины (перечень дисциплин по рабочему учебному плану специальности). Дисциплина " ТБС" базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин: “Теория электрических цепей”, «физика», «Основы радиотехники, электроники и телекоммуникации1,2» « Электроника и схемотехника аналоговых устроиств1,2». «Теория электрических сигналов» «Направляющие системы» «Многоканальные системы телекоммуникации 1» .
1.4 Постреквизиты: перечень дисциплин, в которых используются знания изучаемой дисциплины (по рабочему учебному плану специальности). Перечень дисциплин, взаимосвязанных с данной дисциплиной: “Сети связи и системы коммутации”, “Многоканальные телекоммуникационные системы ”,
2 Система оценки знаний
По кредитной технологии обучения для всех курсов и по всем дисциплинам Казахского национального технического университета имени применяется рейтинговый контроль знаний студентов. Сведения об оценке знаний осуществляются по рейтинговой системе в виде шкалы, где указываются все виды контроля.
Для каждой дисциплины устанавливаются следующие виды контроля: текущий контроль, рубежный контроль, итоговый контроль.
Видами текущего контроля являются контрольные работы, рефераты, семестровые задания, коллоквиумы, выполнение лабораторных работ и др. К итоговому контролю относятся курсовой проект или курсовая работа и экзамен. В зависимости от видов итогового контроля применяется различная разбалловка видов контроля.
Распределение процентов по видам контроля
№ вариантов | Вид итогового контроля | Виды контроля | проценты |
1 | Экзамен | Итоговый контроль | 100 |
Рубежный контроль | 100 | ||
Текущий контроль | 100 |
Сроки сдачи результатов текущего контроля определяются календарным графиком учебного процесса по дисциплине (таблица 2). Количество текущих контролей определяется содержанием дисциплины и ее объемом, которое указывается в учебно-методическом комплексе дисциплины.
Календарный график сдачи всех видов контроля
по дисциплине " Технология беспроводной связи "
Недели | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Недельное количество контроля | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Виды контроля | Л1 | П1 | Л2 | П2 | Л3 | П3 | СРС | РК | Л4 | П4 | Л5 | П5 | Л6 | П6 | РК |
Виды контроля: Л - лабораторная, СРС – самостоятельная работа студента, П - практика РК – рубежный контроль, Р - рефераты |
Оценка знаний студентов
Оценка | Буквенный эквивалент | Рейтинговый балл (в процентах %) | В баллах |
Отлично | А | 95-100 | 4 |
А- | 90-94 | 3,67 | |
Хорошо | В+ | 85-89 | 3,33 |
В | 80-84 | 3,0 | |
В- | 75-79 | 2,67 | |
Удовлетворительно | С+ | 70-74 | 2,33 |
С | 65-69 | 2,0 | |
С- | 60-64 | 1,67 | |
D+ | 55-59 | 1,33 | |
D | 50-54 | 1,0 | |
Неудовлетворительно | F | 0-49 | 0 |
3 Содержание дисциплины
3.1 Распределение часов по видам занятий
Наименование темы и их содержание | Количество академических часов | ||||
Лек-ция | лаб. | прак. | СРСП | СРС | |
1. Введение. Элементы сетей сотовой связи. Функциональная схема системы сотовой связи Сети транкинговой связи. Сети персонального радиовызова. Сети персонального радиовызова. Стандартизация в области телекоммуникаций. Защита от воздействия электромагнитного излучения. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
2 Мобильная станция. Краткая история развития систем мобильной связи. Базовая станция. Центр коммутации. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
3 Интерфейсы сотовой связи. Преобразование световых полей элементами оптических систем (линза, зеркало, призма). | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
4 Построение сетей радиодоступа. Методы многостанционного доступа. Формирование каналов в сетях сотовой связи. Пути повышения емкости системы сотовой связи | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
5 Принцип СDМА. Коды Уолша. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
6 Структура каналов в СDМА. Технология СDМА 2000 1.xEVDO. Радиоинтерфейс СDМА 2000 1.xEVDO. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
7 Структура канала в направлении от базовой станции. Описание выбранной системы. Структура сети СDМА450. Обзор подсистемы NSS. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
8 Контроллер базовых станции CBSC6600. Центр мобильной коммутации с МSC М800. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
9 Оптическая и радиосвязь. Лазерные и инфракрасные системы БС. Двумерный оптический сигнал, его информационная структура. Отличие оптической и радио связи. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
10 Перспективы развития системы. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
11 Технические концепции построения систем БС. Особенности дальнего тропосферного распространения УКВ и принципы построения тропосферных радиорелейных линий связи.. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
12 Основы проектирования и расчеты ТРЛ. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
13 Методы разнесения сигналов. Условия внедрения и предпосылки перехода к технологии 3 g. Концепция построения систем связи третьего поколения. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
14 Теория широкополосного сигнала. Метод частотных скачков FHSS. Метод ортогонального мультиплексирования OFDM. Адаптивный OFDMA. | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
15 Беспроводные сети | 2 | 1 | 1 | 4 | 4 |
Всего (часов) | 30 | 15 | 15 | 60 | 60 |
3.2 Наименования тем лекционных занятий и их содержание, объем в часах (30 часов)
№ | Тема | Содержание | Объем |
1 | Введение. Элементы сетей сотовой связи. Функциональная схема системы сотовой связи. Сети транкинговой связи. Сети персонального радиовызова. Сети персонального радиовызова. Стандартизация в области телекоммуникаций. Защита от воздействия электромагнитного излучения. | Элементы сетей сотовой связи. Функциональная схема системы сотовой связи. Построение систем мобильной связи. Функциональная схема системы мобильной связи. | 2 |
2 | Мобильная станция. Краткая история развития систем мобильной связи. Базовая станция. Центр коммутации. | Типы МS, каждый из которых позволяет абоненту устанавливать входящие и исходящие соединения. Структурная схема цифрового мобильного терминала (МС). | 2 |
3 | Интерфейсы сотовой связи. Преобразование световых полей элементами оптических систем (линза, зеркало, призма). | Использование в каждом стандарте сотовой связи несколько интерфейсов, в общем случае различных в разных стандартах. Классификация систем и сетей радиодоступа. | 2 |
4 | Построение сетей радиодоступа. Методы многостанционного доступа. Формирование каналов в сетях сотовой связи. Пути повышения емкости системы сотовой связи | Радиально-зоновую сеть радиосвязи, предназначенную для предоставления услуг связи с качеством, не уступающим качеству проводных систем связи. Структуры сети и систем радиодоступа. Типы структур систем радиодоступа | 2 |
5 | Принцип СDМА. Коды Уолша. | Решение проблемы телефонизации села, выбор системы радиодоступа, основанные на CDMA, которые являются наиболее дешевым решением, обеспечивающим максимальную скорость и гибкость в развертывании сети абонентского доступа с комбинированным пакетом услуг (речь плюс данные). Коды Уолша. | 2 |
6 | Структура каналов в СDМА. Технология СDМА 2000 1.xEVDO. Радиоинтерфейс СDМА 2000 1.xEVDO. | Каналы для передачи с базовой станции Структура каналов связи в стандарте CDMA. Технология CDMA2000 1Xevdo. Радиоинтерфейс CDMA2000 1xEVDO. | 2 |
7 | Структура канала в направлении от базовой станции. Описание выбранной системы. Структура сети СDМА450. Обзор подсистемы NSS. | Структурирование сигнала 1xEVDO в направлении от базовой станции. Структура канала CDMA2000 1xEVDO в направлении от базовой станции. Описание выбранной системы. Структура сети CDMA450 | 2 |
8 | Контроллер базовых станции CBSC6600. Центр мобильной коммутации с МSC М800. | Внешние интерфейсы контроллера базовой станции cBSC6600. Центр мобильной коммутации cMSC М800. Логическая архитектура оборудования модуля мобильной коммутации M800 cMSC. | 2 |
9 | Оптическая и радиосвязь. Лазерные и инфракрасные системы БС. Двумерный оптический сигнал, его информационная структура. Отличие оптической и радио связи. | Функциональная схема лазерной системы связи. Полуволновая пластинка. | 2 |
10 | Основы проектирования и расчеты ТРЛ. | Оптоэлектронные средства передачи информации. | 2 |
11 | Технические концепции построения систем БС. Особенности дальнего тропосферного распространения УКВ и принципы построения тропосферных радиорелейных линий связи.. | Принципы построения тропосферных радиорелейных линий (ТРЛ) и РРЛ прямой видимости. | 2 |
12 | Основы проектирования и расчеты ТРЛ. | Двухпролётная РРЛ. Основное уравнение передачи для РРЛ. Потери мощности сигнала на пролете РРЛ | 2 |
13 | Методы разнесения сигналов. Условия внедрения и предпосылки перехода к технологии 3 g.. Концепция построения систем связи третьего поколения. | 2 | |
14 | Теория широкополосного сигнала. Метод частотных скачков FHSS. Метод ортогонального мультиплексирования OFDM. Адаптивный OFDMA. | 2 | |
15 | Беспроводные сети | 2 |
3.3 Наименование тем лабораторных работ, их содержание, объем в часах (15часов)
№ | Тема | Содержание | Объем |
1. | Моделирование элементов радиоприемных устройств. | Элементы радиоприемных устройств. | 2 |
2. | Исследование модели кольца ФАПЧ. | Структурная схема фазовой автоподстройки частоты. | 2 |
3. | Исследование модели синтезаторов частот. | Спектр моделей синтезаторов частот. | 2 |
4. | Моделирование фильтров. Экспорт и импорт данных во внешние файлы. | С помощью приложений программы Word произвести экспорт и импорт данных во внешние файлы. | 2 |
5. | Введение в спектральный анализ. | Спектральный анализ. | 3 |
6. | Представления аналоговых сигналов в цифровой форме и построение их спектров | Аналоговые сигналы в цифровой форме и построение их спектров | 2 |
7. | Исследование схема Костаса второго порядка | Схема Костаса второго порядка | 2 |
3.4 Наименование тем практических (семинарских) занятий и их содержание, объем в часах (15 часов)
№ | Тема | Содержание | Объем |
1. | Использование внешней радионавигации системы. | Система “APS”. Алгоритм “MDS – MAP”, алгоритм “ABS”. Алгоритм “AFL” | 2 |
2. | Определение координат сенсорной сети. | Начальные условия. Базовые системы координат. Топология сети. Точность оценки расстояния. Передатчик, канал, приемник. | 2 |
3. | Алгоритм определения координат | Сбор данных, оценки координат, уточнение координат. Применение фильтра Кальмана. Оценка координат по двум изменениям. | 2 |
4. | Имитационная модель. | Модель сенсорной сети. Модель объекта сети. Физический уровень. Сетевой уровень. Оценка расстояний. Оценки координат. | 2 |
5. | Учет потерь при распространении радиоволн | Основа территориального планирования сети. Составление энергетического расчета в процессе, которого определяется архитектура сети. | 3 |
6. | Определение зоны покрытия трехсекторной БС на основе модели детерминированного расчета. | Выбор местоположения БС, определение основных параметров передающей аппаратуры, ориентация антенн. | 2 |
7. | В распечатке карты участка зоны выбранной БС привести графические изображения, соответствующие зонам покрытия. | Сравнение полученных результатов. В распечатке карты участка зоны выбранной БС необходимо привести графические изображения, соответствующие зонам покрытия, определенным по обоим вариантам. | 2 |
3.5 Самостоятельная работа студентов (СРС) и под руководством преподавателя (СРСП), (60 часов).
1. Расчет расстояния между станциями беспроводной связи для обеспечения уверенной связи». (4 часа).
2. «Расчет медианного значения мощности принимаемого сигнала в системах беспроводного доступа» (4 часа).
3. «Расчет характеристик помехоустойчивости систем беспроводного доступа» (4 часа).
4. Структура служб в стандарте GSM. Комбинированная система организации связи МДЧР-МДВР (4 часа).
5.Построение кадра МДВР: понятие окна, кадра, мультикадра и суперкадра. Понятие о физическом и частотном канале (4 часа).
6.Понятие о логическом канале связи и логическом канале управления. Обеспечение безопасности связи в стандарте GSM (4 часа).
7.Аутентификация абонента, обеспечение секретности и пр. Функциональная схема сети связи GSM. Структура и технические параметры АС и БС (4 часа).
8. Радиооборудование и контроллер БС. Состав и работа центра коммутации подвижной связи и центра управления и обслуживания (4 часа).
9.Принципы построения систем сетевого управления. Организация радиолиний между БС и ЦС. Используемые диапазоны частот. объектов (4 часа).
10.Методы определения уровней сигналов и помех на входе демодулятора. Расчёт допустимого расстояния между БС с одинаковыми частотами при различных способах покрытия территории (4 часа).
11.Расчёт размерности кластера. Примеры эффективных моделей кластера. Выбор модели кластера (4 часа).
12. Методы расчёта основных параметров частотного плана. Определение максимально допустимого числа абонентов в соте (4 часа).
13. Расчёт радиуса соты и выбор энергетических параметров для БС и АС (4 часа).
14. Состав и работа центра коммутации подвижной связи и центра управления и обслуживания. Принципы построения систем сетевого управления (4 часа).
15.Организация радиолиний между БС и ЦС. Используемые диапазоны частот (4 часа).
3.6 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС), (60 часов).
1. Сетевые интерфейсы и радиоинтерфейсы (4 часа).
2.Состояния мобильной станции (4 часа).
3.Структура TDMA-кадров и формирование сигналов (4 часа).
4.Организация каналов в стандарте GSM (4 часа).
5.Модуляция радиосигнала (4 часа).
6. Обработка речи (4 часа).
7.Системы сотовой радиосвязи. Особенности использования радиочастотного спектра (4 часа).
8.Теория широкополосного сигнала (4 часа).
9. Локальные беспроводные сети (4 часа).
10.Оптическая и радиосвязь (4 часа).
11. Услуги сотовой связи Службы сотовой связи (4 часа).
12. Методы борьбы с быстрыми замираниями на ТРЛ и особенности аппаратуры (4 часа).
13. Архитектура сети GPRS (2 часа).
14.Система коммутации пакетов (4 часа).
15.Обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN) (2 часа).
16.Шлюзовой узел поддержки GPRS (GGSN) (2 часа).
17.Каналы в GPRS. Дополнительные возможности GPR(2 часа).
График проведения занятий
№ | Дата | Время | Наименование тем |
Лекции | |||
1 | Введение. Краткая история развития систем. мобильной связи. Сети сотовой мобильной связи. Сети транкинговой связи. Сети персонального радиовызова. | ||
2 | Сети персонального радиовызова. Стандартизация в области телекоммуникаций. Защита от воздействия электромагнитного излучения. | ||
3 | Элементы сетей сотовой связи... Функциональная схема системы сотовой связи | ||
4 | Мобильная станция Базовая станцияЦентр коммутации. Интерфейсы сотовой связи | ||
5 | Особенности мобильных сетей связи. Полосы частот сотовой связи. Многолучевое распространение сигналов и методы расчета потерь при распространении. | ||
6 | 6. Разнесенный прием. Работа с расширением спектра. Методы многостанционного доступа. | ||
7 | Формирование каналов в сетях сотовой связи. Пути повышения емкости системы сотовой связи | ||
8 | Особенности мобильных сетей связи. Полосы частот сотовой связи. Многолучевое распространение сигналов и методы расчета потерь при распространении. Разнесенный прием. | ||
9 | Работа с расширением спектра. Методы многостанционного доступа. Формирование каналов в сетях сотовой связи. Пути повышения емкости системы сотовой связи | ||
10 | Возможности цифровых транкинговых систем. Технологии передачи данных стандарта TETRA. TETRA: краткое описание. Радиоинтерфейс стандарта TETRA. Обнаружение и исправление ошибок, защита информации. | ||
11 | Кодирование речи. Энергетика и качество покрытия сетей TETRA. Функциональный набор стандарта TETRA. Передача данных | ||
12 | Системы беспроводной связи стандарта DECT. Стандарт DECT и возможные сферы его применения. Организация системы на основе стандарта DECT.. | ||
13 | Основные характеристики стандарта DECT. Основные принципы работы систем стандарта DECT | ||
14 | Анализ трафика и покрытия территории. Номинальный сотовый план. Условия внедрения технологии 3G. | ||
15 | Концепция построения систем связи третьего поколения. Доменная архитектура сети UMTS. Системная архитектура сети UMTS. Сеть радиодоступа UTRAN | ||
Лабораторные занятия | |||
1 | Лабораторная работа №1. Моделирование элементов радиоприемных устройств | ||
2 | Лабораторная работа №2 Исследование модели кольца ФАПЧ | ||
3 | Лабораторная работа №3 Исследование модели синтезаторов частот | ||
4 | Лабораторная работа №4 . Моделирование фильтров. Экспорт и импорт данных во внешние файлы | ||
5 | Лабораторная работа №5. Введение в спектральный анализ | ||
6 | Лабораторной работы № 6 представления аналоговых сигналов в цифровой форме и построение их спектров. | ||
7 | Лабораторной работы № 7 Исследование схема Костаса второго порядка. | ||
Практические занятия | |||
1 | Использование внешней радионавигации системы. | ||
2 | Определение координат сенсорной сети. | ||
3 | Алгоритм определения координат | ||
4 | Имитационная модель. | ||
5 | Учет потерь при распространении радиоволн | ||
6 | Определение зоны покрытия трехсекторной БС на основе модели детерминированного расчета. | ||
7 | В распечатке карты участка зоны выбранной БС привести графические изображения, соответствующие зонам покрытия. |
4 Учебно-методические материалы по дисциплине
4.1 Материал для обязательного изучения
1. «Стандарты и системы подвижной радиосвязи», 1998 год,
2. , , «Сети подвижной связи»,
3. и др. Сети подвижной связи/, В –М.: ЭКО-ТРЕНДЗ,2001.
4. Ратынский сотовой связи /под. ред .-2-е изд.,перераб. и доп.-М.: Радио и связь,2000
5. Системы радиосвязи : Учебник для вузов/Под ред. .– М.:Радио и Связь, 1998.
6. ,Соколов , пейджинговые и спутниковые средства связи.-СПб.: БХВ Петербург Арлит,2001.
7. Гринфилд Дэвид. Оптические сети-The Essential Guide to Optical Networks. –М:БХВ Петербург,2002.
8. Громаков и системы подвижной радиосвязи. –М.: ЭКО-Трендз 1996
9.К. Феера «Беспроводная цифровая связь»,2000
4.2 Материал для дополнительного ознакомления
1. Спутниковые системы связи: Справочник.- СПб.: БХВ Петербург,2002.
2. Аппаратные средства локальных сетей : Энциклопедия. СПб.: Питер,2000
3. Функциональные устройства обработки сигналов (Основы теории и алгоритмы)/Под. ред. .-М.:Радио и связь,1997.
4. , Трудоношин технологии и сети. М. Изд. МГТУ им. , 2000. -
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цели и задачи дисциплины……………………………………………... | 3 |
2. Система оценки знаний…………………………………………………. | 4 |
3. Содержание дисциплины……………………………………………….. 4. Учебно-методические материалы по дисциплине…………………….. | 6 10 |
