Учебное пособие 132
.pdfФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра систем информационной безопасности
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к самостоятельным работам по дисциплинам «Измерения в телекоммуникационных системах», «Метрология и радиоизмерения»
для студентов специальностей 090302 «Информационная безопасность
телекоммуникационных систем», 210601 «Радиоэлектронные системы и комплексы»
и направления 210400.62 «Радиотехника» (профиль «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов»)
очной и заочной форм обучения
Воронеж 2015
Составители: аспирант А. А. Голозубов, д-р техн. наук К. А. Разинкин
УДК 004.05
Методические указания к самостоятельным работам по дисциплинам «Измерения в телекоммуникационных системах», «Метрология и радиоизмерения» для студентов специальностей 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», 210601 «Радиоэлектронные системы и комплексы» и направления 210400.62 «Радиотехника» (профиль «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов») очной и заочной форм обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. А. А. Голозубов, К. А. Разинкин. Воронеж, 2015. 21 с.
Методические указания к самостоятельным работам содержат указания и рекомендации, направленные на организацию углубленного изучения подходов к измерениям параметров в телекоммуникационных сетях.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MW-2013 и содержатся в файле Голозубов_CР_Измерения ТКС.pdf.
Библиогр.: 86 назв.
Рецензент д-р техн. наук, проф. А. Г. Остапенко
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А. Г. Остапенко
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015
ВВЕДЕНИЕ
Внастоящее время одной из наиболее важных задач системы высшего образования является подготовка профессионалов способных к саморазвитию, самообразованию
иинновационной деятельности. Решение этой задачи невозможно без организации самостоятельной работы студентов над учебным материалом, с целью систематизации и закрепления практического опыта, умений, знаний, а также общих и профессиональных компетенций. Все это становится весьма эффективным средством улучшения качества и повышения уровня подготовки.
Современное развитие информационных и телекоммуникационных систем стало причиной появления и развития целого класса измерительных приборов – анализаторов протоколов и специальных интеллектуальных устройств. Этот класс измерительной техники отличается от классических средств измерений в части своей специализации
иприменения. Все это приводит к созданию отрасли измерений, условно называемой измерительными технологиями, которые по совокупности предъявляют новые требования и подходы к процедурам измерений.
Скорости смены телекоммуникационных систем и технологий на их основе настолько высоки, что не позволяют большей части общества осознать в полной мере масштабность применения и проникновения последних в жизнь человека. Отчасти это связано с широким внедрением микропроцессорной техники и переходом к цифровым методам коммутации и передачи. Развитие современной измерительной техники идет в основном по пути высокой специализации последней, поэтому на рынке появляется специализированная техника для обслуживания и эксплуатации только систем связи
икоммутации, и ее уже невозможно использовать для других областей измерительной деятельности.
Впоследнее время более половины мирового телекоммуникационного рынка занимают соответствующие
программные средства. Так как программное обеспечение в современных устройствах телекоммуникаций обновляется в среднем раз в два года, то и возможности этих систем также радикально изменяются, что и приводит к появлению нового поколения специализированных средств измерений.
Анализируя номенклатуру измерительного оборудования, находящегося в эксплуатации и проходящего периодическую проверку, калибровку, аттестацию и испытания, можно выделить следующие основные группы:
•общая измерительная техника;
•техника для радиочастотных измерений;
•измерительное оборудование и средства измерений волоконно-оптической линии связи;
•аппаратура для измерений в цифровых линиях связи;
•оборудование и средства измерений параметров ЭМС в ТКС.
В то же время приходится констатировать, что основной
парк измерительного оборудования, находящегося в эксплуатации, создан и выпускался несколько десятков лет назад, а модернизация и обновление измерительного оборудования происходят медленно и в основном за счет закупок в других странах.
Необходимо рассмотреть основные вопросы нормирования, принципы и технические средства, а также практика проведения измерений параметров передач для цифровых сетей и стыков всех уровней, металлических и волоконно-оптических кабелей.
Главное внимание следует уделить не только номенклатуре традиционного измерительного оборудования, используемого в практике ТКС, но и новому классу оборудования, необходимого для контроля и эксплуатации первичной и вторичной сетей цифровой передачи информации
[2].
Учебные дисциплины «Измерения в телекоммуникационных системах», «Метрология и радиоизмерения» посвящены изучению измеряемых
2
параметров телекоммуникационных систем и принципов построения измерительной техники. Соответственно стоит задача инструментального измерения параметров телекоммуникационных систем для последующей оценки ее эффективности с точки зрения информационной безопасности.
Таким образом, самостоятельная работа предоставляет возможность реализации различных подходов к формированию у обучающихся умений самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность в сфере проведения измерений в современных телекоммуникационных сетях.
Данные методические указания содержат рекомендации для организации самостоятельной работы студентов над учебным материалом по дисциплинам «Измерения в телекоммуникационных системах» и «Метрология и радиоизмерения».
3
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Целью самостоятельной работы студентов (СРС) является овладение фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками деятельности по профилю, опытом творческой, исследовательской деятельности. Самостоятельная работа студентов способствует развитию самостоятельности, ответственности и организованности, творческого подхода к решению проблем учебного и профессионального уровня.
Задачами СРС являются:
–систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;
–углубление и расширение теоретических знаний;
–формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;
–развитие познавательных способностей и активности студентов: творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;
–формирование самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;
–развитие исследовательских умений;
–использование материала, собранного и полученного в ходе самостоятельных занятий на семинарах, на практических занятиях, для эффективной подготовки к итоговому зачету.
4
2. ВИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Выделяется два вида самостоятельной работы – аудиторная, под руководством преподавателя, и внеаудиторная. Тесная взаимосвязь этих видов работ предусматривает дифференциацию и эффективность результатов ее выполнения и зависит от организации, содержания, логики учебного процесса (межпредметных связей, перспективных знаний и др.):
–аудиторная самостоятельная работа по дисциплине выполняется на учебных занятиях под непосредственным руководством преподавателя и по его заданию.
–внеаудиторная самостоятельная работа выполняется студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия.
Основными видами самостоятельной работы студентов без участия преподавателей являются:
формирование и усвоение содержания конспекта лекций на базе рекомендованной учебной литературы, включая информационные образовательные ресурсы (электронные учебники, электронные библиотеки и др.);
подготовка к семинарам и практическим работам, их оформление; работа с учебно-методической литературой;
оформление конспектов лекций; подготовка к курсовому проектированию; подготовка к зачету.
5
3. ТЕМАТИКА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
3.1. Измерительная аппаратура
Привести классификацию современной измерительной аппаратуры. Провести анализ измерительного оборудования. Дать определения понятиям измерительного оборудования, испытательного оборудования и контрольного оборудования.
Познакомиться с характеристиками и классификацией средств измерений современных телекоммуникаций, метрологическим обеспечением современных телекоммуникаций.
Детально рассмотреть свойства классических средств измерений и предъявляемые к ним требования. Дать определения понятиям погрешности измерения и погрешности измерительного прибора.
Подготовить доклады по темам:
1)Классификация измерительной аппаратуры;
2)Характеристики и классификация средств измерений современных телекоммуникаций;
3)Погрешность и диапазон измерений.
3.2. Радиоизмерения и измерение мощности
Привести классификацию радиоизмерений. Измерение напряжения и силы тока. Рассмотреть методы измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения. Средства для измерения силы тока и напряжения.
Измерение мощности. Основные характеристики и определения. Классификация методов измерения мощности
Методы измерения поглощаемой мощности. Измерение мощности с помощью терморезисторов. Болометры и их характеристики. Термисторы и их характеристики. Терморезисторные мосты. Погрешности терморезисторного метода. Термоэлектрический метод измерения мощности. Калориметрические методы измерения мощности.
6
Подготовить доклады по темам:
1)Электромагнитные приборы;
2)Электродинамические приборы;
3)Ферродинамические приборы;
4)Электростатические приборы;
5)Термоэлектрические приборы;
6)Выпрямительные приборы;
7)Аналоговые электронные вольтметры;
8)Автокомпенсационные вольтметры;
9)Электродинамические приборы.
10)Классификация методов измерения мощности
3.3. Основные типы, параметры и характеристики сигналов в телекоммуникационных системах
Рассмотреть основные характеристики интерфейса Е1 и нормы на стабильность частоты.
Ознакомиться с понятием «идеализированные испытательные импульсные сигналы».
Частотная и импульсная характеристики, спектральная плотность Определение спектральной плотности при измерениях. Модельное представление параметров импульсных сигналов.
Параметры динамических характеристик.
Дать определение характеристики спектра радиосигналов. Рассмотреть методы измерений характеристик спектра а также средства измерений характеристик спектра.
Классификация и основные характеристики анализаторов спектра.
Подготовить доклады по темам:
1)Анализаторы спектра параллельного действия
2)Гетеродинные анализаторы спектра последовательного типа.
3)Анализаторы спектра на цифровом фильтре
7
4)Анализаторы спектра псевдопараллельного действия (анализаторы реального времени со сжатием временного масштаба)
5)Вычислительные анализаторы спектра.
3.4. Понятие джиттера
Дать определение понятию джиттер и привести его классификацию. Рассмотреть основные параметрами джиттера амплитуду и частоту [1, 2].
Рассмотреть причины возникновения джиттера. Разобраться в типах джиттера: регулярный и нерегулярный джиттер, джиттер стаффинга, джиттер в системах SDH, джиттер по смещению указателей и джиттер загрузки.
Рассмотреть общую методологию измерений джиттера и некоторые принципы методологии измерений, которые наиболее часто используются в современной практике.
Разобрать устройство анализатора джиттера по структурной схеме и дать описание его элементам.
Дать определение понятию собственного джиттера системы передачи. Разобрать схему организации измерений собственного джиттера. Изучить технологии измерения собственного джиттера выполненные с использованием сигнала реальной или имитируемой нагрузки.
Рассмотреть технологию измерения максимально допустимого джиттера. Дать определение параметру MTJ. Разобрать методику измерений и схему измерения допустимого значения джиттера на входе цифрового канала, тракта или аппаратуры.
Подготовить доклады по темам:
1)Джиттер в системах Е1
2)Джиттер и его классификация;
3)Причины возникновения джиттера;
4)Принципы методологии измерений;
5)Регулярный и нерегулярный джиттер;
8