МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учебно-методическое объединение по образованию
в области информатики и радиоэлектроники
УТВЕРЖДАЮ
Первый заместитель Министра образования
Республики Беларусь
____________________
____________________
Регистрационный № ТД-____________/тип.
НАПРАВЛЯЮЩИЕ СРЕДЫ И ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
Типовая учебная программа по учебной дисциплине
для специальности:
1-45 01 01 «Инфокоммуникационные технологии
(по направлениям)»
СОГЛАСОВАНО Начальник Управления электросвязи Министерства связи и информатизации Республики Беларусь ___________________ ___________________ | СОГЛАСОВАНО Начальник Управления Министерства образования Республики Беларусь __________________ __________________ |
СОГЛАСОВАНО Председатель Учебно- методического объединения по образованию в области информатики и радиоэлектроники ___________________ ___________________ | СОГЛАСОВАНО Проректор по научно-методической работе Государственного учреждения образования «Республиканский институт высшей школы» ______________________ ______________________ |
Эксперт-нормоконтролер ______________________ ______________________ | |
Минск 2017
СОСТАВИТЕЛЬ:
, старший преподаватель кафедры сетей и устройств телекоммуникаций учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники».
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Кафедра связи учреждения образования «Военная академия Республики Беларусь» (протокол );
, заведующий кафедры информационных технологий учреждения образования «Республиканский институт инновационных технологий Белорусского национального технического университета», кандидат физико-математических наук, доцент.
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой сетей и устройств телекоммуникаций учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 3 от 01.01.2001);
Научно-методическим советом учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № __ от __.__.2017);
Научно-методическим советом по связи и информационной безопасности Учебно-методического объединения по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 3 от 01.01.2001).
Ответственный за выпуск:
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ХАРАКТЕРИСТИКА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Типовая учебная программа по учебной дисциплине «Направляющие среды и цифровые системы передачи» разработана для студентов учреждений высшего образования, обучающихся по специальности 1‑45 01 01 «Инфокоммуникационные технологии (по направлениям)» в соответствии с требованиями образовательного стандарта высшего образования первой ступени и типового учебного плана вышеуказанного направления специальности.
Дисциплина отражает учебный материал по теоретическим и прикладным аспектам функционирования современных транспортных цифровых систем передач, которые являются основой для создания высокоскоростных и надежных мультисервисных сетей.
ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, РОЛЬ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель учебной дисциплины: формирование профессиональных компетенций для работы в области инфокоммуникационных технологий и систем телекоммуникаций.
Задачи учебной дисциплины:
- изучение конструкций и характеристик симметричных и волоконно-оптических кабелей;
- овладение основами проектирования и технической эксплуатации линий связи на основе направляющих систем различного типа;
- изучение технологий многоканальной цифровой передачи информации;
- изучение структуры и характеристик цифровых систем передачи;
- освоение принципов построения транспортных сетей телекоммуникаций.
Базовыми учебными дисциплинами по курсу «Направляющие среды и цифровые системы передачи» являются: «Математика», «Физика», «Теория электрической связи».
В свою очередь учебная дисциплина «Направляющие среды и цифровые системы передачи» является базой для таких учебных дисциплин, как «Транспортные сети инфокоммуникаций», «IP-телефония и видеоконференцсвязь», «Сигнализация инфокоммуникаций» (учебная дисциплина компонента УВО), «Сервисы пакетной телефонии» (учебная дисциплина компонента УВО), «Беспроводные локальные и сенсорные сети», «Сетевая безопасность» (учебная дисциплина компонента УВО), «Инфокоммуникационные технологии электронного документооборота» (учебная дисциплина компонента УВО).
ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения учебной дисциплины «Направляющие среды и цифровые системы передачи» формируются следующие компетенции:
академические:
1) уметь применять базовые научно-теоретические знания для решения теоретических и практических задач;
2) владеть системным и сравнительным анализом;
3) уметь работать самостоятельно;
4) иметь навыки, связанные с использованием технических устройств, управлением информацией и работой с компьютером;
5) уметь учиться, повышать свою квалификацию в течение всей жизни;
6) использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности;
7) владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации с использованием компьютерной техники.
социально - личностные:
1) быть способным к социальному взаимодействию;
2) обладать способностью к межличностным коммуникациям;
3) быть способным к критике и самокритике;
4) уметь работать в команде.
профессиональные:
1) разрабатывать инфокоммуникационные системы;
2) разрабатывать техническую документацию для производства и технической эксплуатации инфокоммуникационных систем;
3) производить сборку инфокоммуникационных систем на основе технической документации;
4) измерять и оценивать характеристики инфокоммуникационных систем;
5) рассчитывать и проектировать сети инфокоммуникаций;
6) использовать законодательство и нормативную документацию при проектировании сетей инфокоммуникаций;
7) выбирать инфокоммуникационное оборудование, комплектующие и материалы для реализации проектов сетей инфокоммуникаций;
8) разрабатывать проектную документацию на строительство и модернизацию сетей инфокоммуникаций;
9) изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике проекта;
10) применять методы анализа, синтеза и оптимизации в своей профессиональной области;
11) проводить сравнительный технико-экономический анализ вариантов построения и практического применения систем инфокоммуникаций;
12) производить монтаж сетей инфокоммуникаций;
13) производить настройку инфокоммуникационных систем и сетей;
14) проводить испытания сетей инфокоммуникаций;
15) находить отказы и неисправности в сетях инфокоммуникаций;
16) производить восстановление сетей инфокоммуникаций при неисправностях и отказах их элементов;
17) осуществлять техническую эксплуатацию сетей инфокоммуникаций;
18) использовать измерительное оборудование и методы измерения для контроля параметров технической эксплуатации сетей инфокоммуникаций;
19) вести документацию в процессе технической эксплуатации сетей инфокоммуникаций;
20) анализировать и оценивать собранные данные;
21) пользоваться глобальными информационными ресурсами;
22) владеть современными средствами инфокоммуникаций.
В результате изучения учебной дисциплины студент должен:
знать:
- типы и характеристики направляющих сред телекоммуникаций;
- конструкцию направляющих систем телекоммуникаций;
- компоненты направляющих систем телекоммуникаций, их устройство, принцип функционирования и характеристики;
- принципы, базовые технологии построения, иерархию цифровых систем передачи;
- принципы построения функциональных узлов каналообразующей аппаратуры для систем с частотным, временным и кодовым разделением каналов;
- методы тактовой, сетевой синхронизации и выравнивания скоростей цифровых потоков;
- технологии построения цифровых систем передачи сетей проводного и беспроводного доступа, транспортных сетей;
уметь:
- анализировать и рассчитывать характеристики, проектировать направляющие среды инфокоммуникаций;
- анализировать работу узлов цифровых систем передачи и причины нарушения их функционирования;
- рассчитывать параметры оборудования цифровых каналов передачи;
- измерять параметры каналов и трактов цифровых систем передачи и работать с современной контрольно-измерительной аппаратурой;
владеть:
- технологиями измерения параметров линий связи;
- методикой проектирования цифровых систем передачи.
Программа рассчитана на 110 учебных часов, из них – 64 аудиторных. Примерное распределение аудиторных часов по видам занятий: лекций – 32 часа, лабораторных занятий – 32 часов.
Программа разработана без учета часов, отводимых на проведение текущей аттестации, определенной типовым учебным планом.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Наименование раздела, темы | Всего аудиторных, (часов) | Лекции, (часов) | Лабораторные занятия, (часов) | Практические занятия, (часов) |
Тема 1. Теория направляющих структур | 2 | 2 | ||
Тема 2. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования в цифровых системах передачи | 6 | 2 | 4 | |
Тема 3. Методы мультиплексирования цифровых потоков | 6 | 2 | 4 | |
Тема 4. Линейные коды ЦСП | 6 | 2 | 4 | |
Тема 5. Цифровая иерархия PDH | 6 | 2 | 4 | |
Тема 6. Основные функциональные узлы ЦСП PDH | 6 | 2 | 4 | |
Тема 7. Генераторное оборудование PDH | 2 | 2 | ||
Тема 8. Передача цифровых сигналов | 2 | 2 | ||
Тема 9. Цифровая иерархия SDH | 2 | 2 | ||
Тема 10. Структура синхронного транспортного модуля | 12 | 4 | 8 | |
Тема 11. Транспортные сети на основе ЦСП SDH | 8 | 4 | 4 | |
Тема 12. Технологии xPON | 2 | 2 | ||
Тема 13. Проектирование ЦСП | 2 | 2 | ||
Тема 14. Техническая эксплуатация ЦСП | 2 | 2 | ||
Итого: | 64 | 32 | 32 |
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
Тема 1. ТЕОРИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУР
Симметричные кабели. Конструкция, характеристики, расчетные соотношения, область применения. Коаксиальные кабели. Конструкция, характеристики, расчетные соотношения, область применения. Оптические кабели. Конструкция, характеристики, расчетные соотношения, область применения.
Тема 2. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ И ЦИФРО-АНАЛОГОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЦСП
Дискретизация сигнала во времени. Квантование сигнала по уровню. Кодирование сигнала. Законы компандирования речевого сигнала.
Тема 3. МЕТОДЫ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ
Синхронное и асинхронное мультиплексирование цифровых потоков. Положительное и отрицательное согласование скоростей цифровых потоков.
Тема 4. ЛИНЕЙНЫЕ КОДЫ ЦСП
Линейные коды ЦСП. Требования к линейным кодам. Код без возврата к нулю (NRZ). Код с возвратом к нулю (RZ). Код с чередующейся полярностью импульсов (AMI). Код с высокой плотностью следования единиц (HDB-3). Код с инверсией кодовых посылок (CMI).
Тема 5. ЦИФРОВАЯ ИЕРАРХИЯ PDH
Иерархия (американская и европейская) скоростей цифровых потоков ЦСП PDH. Структура цифрового потока E1. Структуры цифровых потоков E2, Е3, Е4.
Тема 6. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ ЦСП PDH
Общая структура первичной ЦСП. Общие структуры ЦСП высших ступеней. Структура и функции мультиплексора ввода-вывода. Структура и функции кросс-коммутатора.
Тема 7. ГЕНЕРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ PDH
Состав генераторного оборудования. Тактовая синхронизация. Цикловая синхронизация.
Тема 8. ПЕРЕДАЧА ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ
Регенерация цифровых сигналов. Особенности передачи по кабелям с металлическими парами. Особенности передачи по кабелям с оптическими волокнами.
Тема 9. ЦИФРОВАЯ ИЕРАРХИЯ SDH
Иерархия (американская и европейская) скоростей цифровых потоков ЦСП SDH. Функциональные модули ЦСП SDH. Структура мультиплексора SDH.
Тема 10. СТРУКТУРА СИНХРОННОГО ТРАНСПОРТНОГО МОДУЛЯ
Общая схема формирования STM-n. Формирование STM-1 из потоков E1. Структура заголовка регенераторной секции RSOH. Структура заголовка мультиплексной секции MSOH. Структура маршрутного заголовок виртуального контейнера верхнего уровня VC-4 POH. Структура маршрутного заголовок виртуального контейнера нижнего уровня VC-12 POH. Структура указателя трибного блока TU-12 PTR. Структура указателя административного блока AU4-PTR.
Тема 11. ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ НА ОСНОВЕ ЦСП SDH
Топологии сетей SDH. Терминальный мультиплексор. Мультиплексор ввода-вывода. Концентратор. Регенератор. Коммутатор. Синхронизация ЦСП и сетей SDH. Первичный эталонный генератор. Вторичный задающий генератор. Генератор транзитного узла. Генератор местного узла. Генератор встроенный в оборудование SDH.
Тема 12. ТЕХНОЛОГИИ XPON
Принцип действия PON. Топологии построения пассивных оптических сетей. Сравнительная характеристика технологий EPON и GPON. Активное оборудование и пассивные оптические компоненты.
Тема 13. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦСП
Особенности проектирования ЦСП PDH, SDH, xWDM. Исходные данные и подходы к проектированию ЦСП. Выбор топологии сети и оборудования ЦСП.
Тема 14. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЦСП
Задачи технической эксплуатации ЦСП. Принципы управления транспортными сетями на основе ЦСП PDH и SDH. Концепция управления сетями телекоммуникаций TMN. Управление транспортными сетями SDH в соответствии с концепцией TMN.
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. Учебник для вузов. 2-е изд., испр. / [и др.] – М: Горячая линия‑Телеком, 2016. – 424 c. Родина, -оптические линии связи. Практическое руководство / . – М: Горячая линия‑Телеком, 2014. – 400 c. Андреев, системы электросвязи: Учебник для вузов. В 2-х томах. Том 1 - Теория передачи и влияния. – 7-е издание, перераб. и доп. / , , – М: Горячая линия‑Телеком, 2011. – 424 c. Направляющие системы электросвязи: Учебник для вузов. В 2-х томах. Том 2 - Проектирование, строительство и техническая эксплуатация / [и др.]; под ред. . – М: Горячая линия‑Телеком, 2010. – 424 c. Крухмалев, системы передачи. Учебное пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. / , , – М: Горячая линия‑Телеком, 2012. – 372 c Проектирование и техническая эксплуатация цифровых телекоммуникационных систем и сетей. Учебное пособие для вузов. 2-е издание, испр. / [и др.]; под ред. , . – М: Горячая линия‑Телеком, 2012. – 392 c.Дополнительная
Гордиенко, телекоммуникационные системы. Учебник для вузов. 2-е издание, испр. и доп. / , – М: Горячая линия Телеком, 2015. – 396 c. Крук, системы и сети: Учебное пособие. В 3-х томах. Том 1 – Современные технологии. – 4-е издание, испр. и доп. / , , – М: Горячая линия Телеком, 2012. – 620 c. Кириллов, системы передачи: Учебник. 2-е изд. / . – Новое знание, 2003. – 751 с.МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И
ВЫПОЛНЕНИЮ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
При изучении учебной дисциплины рекомендуется использовать следующие формы самостоятельной работы:
- работа с конспектом лекции, т. е. дополнение конспекта учебным материалом (учебника, учебного пособия, нормативных документов и материалом электронного ресурса);
- чтение текста (учебника, учебного пособия, первоисточника, дополнительной литературы);
- конспектирование текста (работа со справочниками, нормативными документами);
- ответы на контрольные вопросы;
- решение задач и упражнений по образцу;
- подготовка к лабораторной работе;
- подготовка рефератов по основным разделам дисциплины с их устной защитой перед студенческой аудиторией;
- аннотирование и реферирование иностранных текстов;
- выполнение переводов текста по специальности с иностранного языка.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕТОДЫ (ТЕХНОЛОГИИ) ОБУЧЕНИЯ
Основные рекомендуемые методы (технологии) обучения, отвечающие целям и задачам учебной дисциплины:
- электронные учебно-методические комплексы – разработка структуры, содержания и организации освоения дисциплины - обеспечивают эффективную самостоятельную работу студентов;
- электронные учебники, задания, тесты для контроля и самоконтроля обеспечивают возможность самостоятельного освоения дисциплины;
- мультимедийные технологии преподавания повышают наглядность информации, что способствует более глубокому восприятию содержания;
- традиционное обучение способствует освоению фундаментальных законов и теорий учебных дисциплин;
- программированное обучение – компьютерные методы контроля знаний и умений.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования в ЦСП. Законы компандирования речевого сигнала. Линейные коды ЦСП. Синхронное и асинхронное мультиплексирование цифровых потоков. Структура цифрового потока E1. Изучение основных функциональных возможностей анализаторов первичного сетевого стыка AFK-E1 и AFK3. Схема формирования STM-1 из потоков E1 Процедуры положительного и отрицательного выравнивания скоростей VC-4 относительно STM-1.
Примерный перечень компьютерных программ
(необходимого оборудования, наглядных пособий и т. п.)
ОС Microsoft Windows XP/ Windows 7/ Windows 8. ПЭВМ с процессором не ниже 2.4 ГГц. Компьютерная программа MATLAB. Руководство по эксплуатации гибкого мультиплексора FMX 3.1. Программное обеспечение модели преобразования сигналов при импульсно-кодовой модуляции с неравномерным квантованием. Программное обеспечение модели формирования потока ИКМ30 со сверхцикловой структурой. Анализатор AFK-E1. Анализатор первичного сетевого стыка AFK3. Программное обеспечение модели формирования STM-1 из
потоков E1.
ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМЫХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ
КОМПЕТЕНЦИЙ СТУДЕНТА
Типовым учебным планом по специальности 1‑45 01 01 «Инфокоммуникационные технологии (по направлениям)» в качестве формы текущей аттестации по учебной дисциплине «Направляющие среды и цифровые системы передачи» предусмотрен экзамен. Оценка учебных достижений студента производится по десятибалльной шкале (системе «зачтено/не зачтено»).
Для промежуточного контроля по учебной дисциплине и диагностики компетенций студентов могут использоваться следующие формы:
- защита лабораторной работы;
- опрос;
- тестирование.
