Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ
(РУДН)Факультет физико-математических и естественных наук
Программа компьютерного практикума
Рекомендуется для направления подготовки (специальности)
010400 «Прикладная математика и информатика»
Магистерская специализация «Управление инфокоммуникациями и интеллектуальные системы»
(указываются код и наименования направления(ий)
подготовки (специальности (ей) и/или профилей (специализаций)
Квалификация (степень) выпускника магистр
(указывается квалификация (степень) выпускника в соответствии с ФГОС)
Москва 2011
Составители: д. ф.-м. н., проф.
к. ф.-м. н., доц.
Программа компьютерного практикума составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 010400 «Прикладная математика и информатика», магистерская специализация «Управление инфокоммуникациями и интеллектуальные системы»
Утверждена на заседании кафедры «Системы телекоммуникаций» РУДН
«___» __________ 20___г., протокол № ___
Заведующий кафедрой
«Системы телекоммуникаций» _______________ проф.
Программа компьютерного практикума одобрена на заседании
Ученого Совета факультета физико-математических и естественных наук
«____» _________ 20___г., протокол № ___
Председатель Ученого Совета
факультета физико-математических
и естественных наук проф.
Программа компьютерного практикума
1. Цели компьютерного практикума
Целями компьютерного практикума являются закрепление и углубление теоретической подготовки обучающегося в области знания языков программирования, приобретение им практических навыков написания программных комплексов для проведения вычислительных экспериментов по анализу и расчёту сетей телекоммуникаций и их фрагментов, а также в разработке алгоритмов устойчивого решения задач математического синтеза оптических устройств с наперед заданными свойствами и соответствующих программ для расчётов.
(Указываются цели учебной практики, соотнесенные с общими целями ООП ВПО, направленные на закрепление и углубление теоретической подготовки обучающегося и приобретение им практических навыков и компетенций в сфере профессиональной деятельности).
2. Задачи учебной практики
Задачами компьютерного практикума являются:
- применение для научно-исследовательской работы языков программирования (напр., C++, Java, GPSS и др.) с целью разработки программных комплексов для проведения вычислительных экспериментов; применение средств построения многомерных графиков различных графических редакторов (напр., GnuPlot) с целью анализа разработанных моделей; разработка алгоритмов для анализа известных моделей сетей телекоммуникаций и их фрагментов; разработка программных комплексов для проведения вычислительных экспериментов; проведение вычислительного эксперимента по тематике научно-исследовательской работы и выпускной квалификационной работы; анализ результатов эксперимента.
3. Место учебной практики в структуре ООП магистратуры
Цикл, к которому относится дисциплина: цикл М.3. Практика и научно-исследовательская работа
Требования к входным знаниям и умениям: необходимо пройти обучение по дисциплинам
базовой части Математического и естественнонаучного цикла Б.2 и Профессионального цикла Б.3:
- Вычислительные методы Моделирование информационных процессов Математическое моделирование Технология программирования Языки программирования Компьютерная графика
базовой части Общенаучного цикла М.2 и Профессионального цикла М.2:
- «Модели для анализа качества обслуживания в сетях связи следующего поколения» вариативной части профессионального цикла Б.3 программы направления 010400.62 «Прикладная математика и информатика»; «Мультисервисные сети связи», «Математическая теория телетрафика», «Управление качеством и вероятностные модели функционирования сетей связи следующего поколения» вариативной части профессионального цикла М.2.
Студенту необходимо
знать технологии и языки программирования;
иметь навыки математического моделирования, применения численных методов при разработке программ;
уметь разрабатывать и отлаживать программные комплексы.
Дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей:
выпускные квалификационные работы.
4. Формы проведения компьютерного практикума ________лабораторная___________
5. Место и время проведения компьютерного практикума
- Кафедра «Системы телекоммуникаций» РУДН (Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3)
- Лаборатория «Управление инфокоммуникациями» (лаб. 116) Лаборатория «Оптика наноструктур» (лаб. 125)
6. Компетенции обучающегося, формируемые в результате прохождения компьютерного практикума
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
ОК-4, ОК-5, ОК-7, ОК-8, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-5, ПК-10.
(указываются в соответствии с ФГОС ВПО)
Общекультурные компетенции:
ОК-4: способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе, в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение
ОК-5: способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности
ОК-7: способность и готовность к активному общению в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности
ОК-8: способность свободно пользоваться русским и иностранным языками, как средством делового общения; способность к активной социальной мобильности
Профессиональные компетенции:
ПК-1: способность проводить научные исследования и получать новые научные и прикладные результаты
ПК-2: способность разрабатывать концептуальные и теоретические модели решаемых научных проблем и задач
ПК-3: способность углубленного анализа проблем, постановки и обоснования задач научной и проектно-технологической деятельности
ПК-5: способность управлять проектами/подпроектами, планировать научно-исследовательскую деятельность, анализировать риски, управлять командой проекта
ПК-10: способность разрабатывать аналитические обзоры состояния области прикладной математики и информационных технологий по направлениям профильной подготовки
Универсальные компетенции:
настойчивость в достижении цели, выносливость, способность критически переосмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости профиль своей профессиональной деятельности
способность следовать этическим и правовым нормам, толерантность, способность к социальной адаптации, умение работать в коллективе, руководить людьми и подчиняться руководящим указаниям
В результате изучения дисциплины студент должен
знать принципы функционирования мультисервисных сетей связи (МСС); методы разработки и анализа моделей сетей и систем телекоммуникаций; численные методы расчета (приближенные и точные) характеристик сети;
уметь строить вероятностные модели для анализа качества обслуживания в МСС в терминах теории массового обслуживания и теории марковских процессов, анализировать основные протоколы МСС, применять методы анализа и расчета показателей качества обслуживания к моделям сетей и систем телекоммуникаций; использовать изученные методы и принципы при разработке моделей и анализе качества обслуживания для реально существующих сетей;
владеть точными и приближенными методами исследования и анализа моделей сетей и систем телекоммуникаций. (Указываются практические навыки, умения, универсальные и профессиональные компетенции, приобретаемые на практикуме)
7. Структура и содержание компьютерного практикума
Общая трудоемкость составляет __18__ зачетных единиц, __648___ часов.
Тема 1. Модели процесса обслуживания запросов пользователей на предоставление услуг в сети с одноадресными и многоадресными соединениями.
Тема 2. Современные мультисервисные системы.
Тема 3. Математические модели телекоммуникационных систем сложной структуры.
Тема 4. Модели сетей сотовой подвижной связи (ССПС).
Тема 5. Управление доступом для мультисервисных СМО.
8. Образовательные, научно-исследовательские и научно-производственные технологии, используемые на компьютерном практикуме
- использование помимо традиционных методических материалов электронных учебников (см. список литературы п.11), интегрированных в инфокоммуникационную среду типа eLearning. Эти средства позволяют организацию и проведение лабораторных занятий в виде виртуального класса, где студенты работают под руководством преподавателя в асинхронном режиме. Такой режим позволяет осуществлять эффективный контроль уровня знаний за счет постоянного наблюдения за степенью освоения курса учащимися и за ходом выполнения промежуточных видов контроля знаний; использование мультимедийных средств обучения лабораторий «Управление инфокоммуникациями» и «Оптика наноструктур» для проведения лекционных занятий; использование современного сетевого оборудования и компьютерной техники для сбора, обработки и систематизации литературного материала; использование программного обеспечения (стандартных и специализированных языков программирования, математических пакетов программ и пр.) для разработки и отладки программ, а также для проведения численного эксперимента
9. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов на компьютерном практикуме
Теоретические вопросы Промежуточного контроля знаний №1
Модель сети с многоадресными соединениями: математическая модель, стационарные вероятности состояний марковского процесса, описывающего функционирование сети, вероятности блокировок соединений. Модель функционирования логического пути: понятие логического пути, стационарные вероятности состояний марковского процесса, описывающего функционирование пути, вероятностно-временные характеристики: среднее число заявок, среднее время пребывания заявки в системе. Модель звена сети с многоадресными соединениями: математическая модель, стационарные вероятности состояний марковского процесса, описывающего функционирование звена, вероятности блокировок услуг, алгоритм расчета вероятности блокировки услуги. Модель звена сети с одноадресными и многоадресными соединениями: математическая модель, стационарные вероятности состояний марковского процесса, описывающего функционирование звена, вероятности блокировок одноадресных соединений и вероятностные характеристики многоадресных соединений, алгоритм расчета вероятности блокировки соединений обоих типов.Теоретические вопросы (2 часть)
Протоколы многоадресной доставки информации в сетях с подвижными узлами: MoM (Mobile Multicast) и MMA (Multicast by Multicast Agent). Особенности многоадресной доставки информации в сетях АТМ: IP-мультивещание поверх ATM (IP Multicasting over ATM) и эмуляция ЛВС (LAN emulation, LANE).Теоретические вопросы Промежуточного контроля знаний №2
1. Модель Эрланга с явными потерями.
1. Вывод СУР и ее решение. Распределение Эрланга, EV(с) – 1-я формула Эрланга. Случай V→∞.
2. Анализ упорядоченного занятия приборов.
3. Рекуррентная формула для ЕV(с).
2. Модель Энгсета с явными потерями.
1. Вывод СУР и ее решение для случаев:
а) N>V – распределение Энгсета;
б) N≤V – биномиальное распределение.
2. Получить распределение Эрланга из распределения Энгсета с помощью предельного перехода.
3. Установить связь между потерями по времени и по заявкам для распределения Энгсета.
3. Модель Эрланга с неявными потерями.
1. Вывод СУР и ее решение. Средняя длина очереди.
2. Для 0≤r<∞ доказать, что интенсивность принятого потока равна интенсивности обслуженного потока.
3. Для r = ∞, с < V вывести формулу для вероятности задержки и выразить ее через ЕV(с).
4. Модель ШЦЛ с явными потерями (мультисервисный Эрланг).
Основные понятия и обозначения. Вывод СУГБ и формулировка основной теоремы. Вероятность потерь (блокировки), коэффициент использования и другие макрохарактеристики. Рекуррентный алгоритм вычисления макрохарактеристик.
5. Модель ШЦЛ с явными потерями и конечным числом источников нагрузки (мультисервисный Энгсет –1).Основные понятия и обозначения. Вывод СУГБ и формулировка основной теоремы. Вероятность потерь (блокировки), коэффициент использования и другие макрохарактеристики. Рекуррентный алгоритм вычисления макрохарактеристик.
6. Модель ШЦЛ с явными потерями (мультисервисный Энгсет –2).Основные понятия и обозначения (макрохарактеристики).
Теоретические вопросы Итогового контроля знаний
Построение основной модели мультисервисных ШЦЛ. Теорема о мультипликативности равновесного распределения. Рекуррентный алгоритм вычисления макрохарактеристик модели мультисервисных ШЦЛ. Модель мультисервисной ШЦЛ с ограниченным доступом. Теория о мультипликативности равновесного распределения макрохарактеристик. Мультисервисная сеть ‑ дерево доступа – ШЦЛ. Алгоритм. Стратегия доступа. Теорема о мультипликативности для координатно-выпуклых стратегий. Назовите стратегии управления доступом для мультисервисной модели Эрланга. Доказать, что стратегия доступа PP (Partitioning Policy) при L=1 представляет собой полнодоступную стратегию CS (Complete Sharing), а при L=K ‑ стратегию полного разделения CP (Complete Partitioning). Дайте характеристику четырех координатно-выпуклых стратегий, опишите связи между ними. Привести простые примеры, иллюстрирующие связи между четырьмя координатно-выпуклыми стратегиями. Дайте краткую характеристику доходности для СМО с явными потерями. Приведите примеры оптимизации для мультисервисных СМО. Открытые экспоненциальные сети с однотипными заявками. Теорема Джексона. Замкнутые экспоненциальные сети с однотипными заявками. Теорема Гордона – Ньюэла. Алгоритм Бузена для однолинейных узлов.10. Формы промежуточной аттестации (по итогам практикума)
В процессе прохождения практики предусмотрены две промежуточных аттестации и итоговая аттестация на последней неделе практикума.
Промежуточные аттестации осуществляется в виде проверки лабораторных работ.
Итоговая аттестация (дифференцированный зачет) осуществляется в виде защиты лабораторных работ и собеседования с студентом.
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение компьютерного практикума
а) основная литература:
, , Яркина управления инфокоммуникационными компаниями: Учебное пособие. - М.: РУДН, 2008. , , . Модели для анализа качества обслуживания в сетях связи следующего поколения. - М.: РУДН, 2008. ‑ 137 с. , . Архитектура и принципы построения современных сетей и систем телекоммуникаций. - М.: РУДН, 2008. , , . Методы и алгоритмы решения задач в моделях оптических покрытий. - М.: РУДН, 2008, 149 c.б) дополнительная литература:
, , . Современные концепции управления инфокоммуникациями: Учебное пособие. - М.: РУДН, 2008. , , . Формальные языки моделирования процессов деятельности инфокоммуникационных компаний. - М.: РУДН, 2008. , , . Расширенная карта процессов деятельности телекоммуникационной компании. – М.: РУДН, 2008. , , . Единая информационная модель управления инфокоммуникационной компанией. - М.: РУДН, 2008. , , . Системы следующего поколения для поддержки операционной деятельности инфокоммуникационной компании. - М.: РУДН, 2008. , , . Управление качеством и вероятностные модели функционирования сетей связи следующего поколения. - М.: РУДН, 2008. – 157 с. , , . Основы формальных методов описания бизнес-процессов. – М.: РУДН, 2008. , , . Введение в управление инфокоммуникациями. - М.: РУДН, 2008. , . Введение в формальные методы описания бизнес-процессов. - М.: РУДН, 2008. , , . Методы связанных волн расчета оптических покрытий. - М.: РУДН, 2008, 123 c. , . Методы дифференциальных разностей расчета оптических покрытий. - М.: РУДН, 2008, 139 c. , , . Регулярные методы и алгоритмы расчета обратных задач в моделях оптических структур. - М.: РУДН, 2008, 139 с. , , . Математическое моделирование и методы расчета оптических наноструктур. - М.: РУДН, 2008, 138 с. , , . Алгоритмы вычислительного эксперимента для проектирования оптических наноструктур. - М.: РУДН, 2008, 160 с. , , . Математический синтез оптических наноструктур. - М.: РУДН, 2008, 123 с. (формат pdf, 3.693 Mb) , , Ланеев эксперимент и методы вычислений. Учебно-методическое пособие. - М.: Изд. РУДН, 2007, 36 с. , Севастьянов моделирование, ч.1. Осциллятор. Учебное пособие. - М.: Изд. РУДН, 2007, 64 с.в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
- программное обеспечение: ОС Linux, ОС Windows, flash, java, Virtualbox, gcc, C, C#, среда программирования Borland Delphi 2006 или среда программирования Lazarus, Scilab, GNUPlot, MAXIMA и др. базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
- Учебный портал кафедры систем телекоммуникаций РУДН http://stud. sci. pfu. edu. ru/; e-learning-сервер кафедры систем телекоммуникаций РУДН http://elearning. sci. pfu. edu. ru/;
12. Материально-техническое обеспечение компьютерного практикума
- Лаборатория «Управление инфокоммуникациями» каф. «Системы телекоммуникаций» РУДН (Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3, лаб. 116), оснащенная современным сетевым оборудованием и компьютерной техникой. Лабораторная база позволяет осуществлять проекты по разработке прикладных средств инфокоммуникационной среды, проводить лекционные и лабораторные занятия с мультимедийными средствами обучения. Лаборатория «Оптика наноструктур» каф. «Системы телекоммуникаций» РУДН (Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3, лаб. 125), оснащенная современным измерительным оборудованием и компьютерной техникой, в т. ч. профилометром, спектрофотометром, микроскопом. Лабораторная база позволяет производить ряд высокопрецизионных измерений изготовленных дифракционных покрытий, анализировать результаты проектирования оптических тонкопленочных наноструктур.
(Указывается необходимое для проведения учебной практики материально-техническое обеспечение. Например: полигоны, лаборатории, специально оборудованные кабинеты, измерительные и вычислительные комплексы, транспортные средства, бытовые помещения, соответствующие действующим санитарным и противопожарным нормам, а также требованиям техники безопасности при проведении учебных и научно-производственных работ).
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки по направлению подготовки 010300 «Фундаментальная информатика и информационные технологиии» и профилям подготовки «Управление инфокоммуникациями», «Оптика наноструктур».
Авторы: проф. каф. систем телекоммуникаций
доц. каф. систем телекоммуникаций
Рецензенты: д. т.н., проф.
Программа одобрена на заседании ____________________________________________
(Наименование уполномоченного органа вуза (УМК, НМС, Ученый совет)
от ___________ года, протокол № ________.
