ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра мультимедийных сетей и услуг связи

Методические указания и контрольное задание

по дисциплине

СИСТЕМЫ ДОКУМЕНТАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

для студентов 4 курса заочной формы обучения

(направление 210700, профиль 16)

Москва 2014

План УМД 2013/14 учебного года

Методические указания и контрольное задание

по дисциплине

СИСТЕМЫ ДОКУМЕНТАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Составители: В.А. Докучаев, д.т.н., зав. кафедрой МСиУС

Н.В. Яковенко, доцент

Утверждено на заседании кафедры МСиУС 21.01.14. Протокол №5.

Рецензент: проф., к.т.н. Малиновский С.Т.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСУ

Основная задача дисциплины «Системы документальной электросвязи» (СДЭ) – дать студентам, обучающимся по профилю бакалавриата 21070016, знания в области принципов построения различных систем документальной электросвязи, базовых технологий организации компьютерных сетей, принципов расчета вероятностно-временных характеристик участков сетей передачи данных, методов защиты от ошибок в сетях.

Обеспечивающими курсами для настоящей дисциплины являются: «Общая теория связи», «Вычислительная техника и информационные технологии» (дисциплины базовой части профессионального цикла).

Дисциплина СДЭ изучается студентами заочного факультета на 4 курсе в 7 семестре. Учебным планом предусмотрено выполнение контрольной работы, 4 часа лекций, 4 часа лабораторных занятий и 4 часа практических занятий. Итоговый контроль – зачет по курсу.

Методические указания содержат общие указания по изучению дисциплины СДЭ, список литературы, пример варианта задания для контрольной работы. Файл задания Вашего варианта, подробные пошаговые инструкции по выполнению контрольной работы и примеры решения задач приведены на сайте заочного факультета МТУСИ.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА. ВОПРОСЫ, ПОДЛЕЖАЩИЕ ИЗУЧЕНИЮ.

1. Стандартизирующие организации в области высокоскоростной передачи данных [3]. Модель OSI. Понятия: протокол уровня, межуровневый интерфейс, стек протоколов, архитектура сети [1, 2]. Виды и основные функции активных сетевых устройств: хаб, мост, коммутатор, маршрутизатор, шлюз [1, 2, 3].

2. Ограниченные среды передачи: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель. Структурированная кабельная система [3]. Неограниченная среда передачи. Методы доступа к среде передачи –CSMA/CD, CSMA/CA, маркерный метод [1, 2].

3. Модель IEEE 802 – детализация функций физического и канального уровней [1, 2]. Физическое и логическое кодирование данных [1, 2].

4. Защита от ошибок на канальном, сетевом и транспортном уровнях модели OSI. Использование помехоустойчивого кодирования (CRC) в сетевых технологиях. Использование контрольного суммирования (Checksum) в протоколах сетевого и транспортного уровня. Системы с непосредственным исправлением ошибок (Forward Error Correction, FEC). Системы с автоматическим запросом повторения при обнаружении ошибок (Automatic Repetition Query, ARQ) [1, 2, 4].

5. Методы распределения информационных потоков в сетях (методы коммутации) – коммутация каналов (КК), коммутация сообщений (КС), коммутация пакетов (КП). Передача пакетов в датаграммном режиме и по виртуальным соединениям [1, 2]. Расчет времени задержки при передаче по сети.

6. Сетевая технология Etnernet, спецификации физической среды (10BaseT, Fast Ethernet - 100BaseTX/FX, Gigabit Ethernet, 10GbE). Базовый формат кадра, расширенный формат (тег VLAN по стандарту IEEE 802.1Q). Обзор версий Ethernet операторского класса [1, 2, 4].

7. Обзор сетевых технологий АТМ, xDSL, PON [1, 2, 4].

8. Модель Интернет. Терминология. Функции уровней стека протоколов TCP/IP. Прикладные сервисы. Служба DNS [1, 2, 4].

9. Протокол IP. Формат заголовка. Адресация протокола IP. Маска подсети. Обзор протоколов маршрутизации. Протоколы ARP, ICMP [1, 2, 3, 4].

10. Транспортные протоколы TCP и UDP. Формат заголовка сегмента ТСР. Технология передачи сегментов TCP в режиме sliding window [2, 4].

Список литературы

1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. В.Г. Олифер, Н.А.Олифер. 4-е изд.СПб.: Питер, 2011.

2. Э. Таненбаум. Компьютерные сети. 5-е изд. – СПб.: Питер, 2014.

3. Беленькая М.Н., Малиновский С.Т., Яковенко Н.В. Администрирование в информационных системах. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2-е изд., 2014.

4. В.Ю. Деарт. Мультисервисные сети связи. Транспортные сети и сети доступа. – М.: Инсвязьиздат, 2007.

5. www.intuit.ru

СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА

1. Цели и задачи дисциплины.

2. Обзор ключевых вопросов курса. Обсуждение вопросов, вызвавших затруднения при выполнении контрольной работы и изучении рекомендованной литературы.

ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Расчет вероятностно-временных характеристик системы ARQ канального уровня.

2. Проведение тестирования знаний по вопросам дисциплины, подлежащим изучению. Разбор результатов тестирования.

ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

1. Изучение методов физического соединения узлов в мультимедийных сетях. Создание патч-корда на основе неэкранированной витой пары (UTP) 5-ой категории с разъемом RJ-45. Тестирование канала (link) СКС. Терминирование оптоволоконного кабеля.

2. Изучение методов регистрации двоичных сигналов.

3. Изучение методов эффективного кодирования источников сообщений.

4. Изучение методов помехоустойчивого кодирования (циклического кода).

ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ СТЕПЕНИ УСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА

1. Укажите назначение процедуры LAPB.

• Организация взаимодействия сетевых узлов на канальном уровне.

• Выполнение функций маршрутизации в сетях стандарта Х.25.

• Обеспечение тактовой синхронизации передатчика и приемника при взаимодействии сетевых узлов в режиме point-to-point.

• Выполнение функций управления потоком кадров на звене данных, обнаружение ошибок, коррекция искаженных кадров.

2. В состав кадра LAPB обязательно входит:

• Флаг в начале и конце кадра.

• Поле битстаффинга.

• Поле управления (control).

• Поле преамбулы (preamble).

3. Сколько разрядов (бит) содержит контрольная последовательность кадра LAPB:

• Три

• Восемь

• Шестнадцать

• Тридцать два

4. Сеть передачи данных использует кабельную систему, которая обеспечивает передачу сигналов на частотах до 10¹² Гц. Укажите тип используемого кабеля.

• FTP, категория 5е.

• FTP, категория 6а.

• PiMF, категория 7.

• SM 9/125.

5. Укажите обозначение компьютерной сети, в которой возможны конфликты (коллизии) при одновременной передаче информации более чем одной машиной в общую среду передачи:

• ETHERNET

• X.25

• ATM

• FRAME RELAY

6. Определите время передачи стартстопной комбинации кода ASCII с проверкой на четность и двумя стоповыми битами при скорости передачи V=100Кбит/с:

• 90 мкс

• 100 мкс

• 110 мкс

• 120 мкс

7. Какое свойство сети с коммутацией каналов отрицательно сказывается на пропускной способности сети при передаче пульсирующего (неравномерного во времени) трафика:

• Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.

• Возможность отказа сети в обслуживании запроса на установление соединения.

• Невозможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами.

• Постоянный уровень задержки передачи данных через сеть.

8. Витая пара (UTP) категории 3 стандартизована для передачи сигнала данных в полосе частот до:

• 600 МГц

• 250 МГц

• 100 МГц

• 16 МГц

9. Определите двоичную последовательность, которая в коде HDB-3 имеет вид:

+1 0 0 0 -1 +1 0 0 +1 -1 0 0 -1 0 0 0 +1

• 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

• 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

• 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

• 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

10. Выберите корректное определение понятия «протокола уровня»:

• Правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на смежных функциональных уровнях одного узла.

• Правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном функциональном уровне, но в разных узлах.

• Совокупность правил взаимодействия сетевых компонентов смежных уровней и аппаратно-программных средств на границе уровней.

• Законченный набор функций по пересылке файла между смежными узлами сети.

11. К какому типу адреса можно отнести сетевой IP-адрес 192.168.1.5:

• плоский, числовой

• плоский, символьный

• иерархический, числовой

• иерархический, символьный

12. Кабель UTP категории 6 (cat 6) стандартизован для работы на частотах до:

• 100 МГц;

• 250 МГц;

• 600 МГц;

• 1200 МГц;

12. В квазитроичном коде КВП-3 (HDB3) в замещающей комбинации 000V …

• V – это единица, которая нарушает правило квазитроичного кодирования.

• V – это единица, которая соблюдает правило квазитроичного кодирования.

• V – это ноль, который нарушает правило квазитроичного кодирования.

• V – это ноль, который соблюдает правило квазитроичного кодирования.

12. Какова пропускная способность полосы спектра 0,1 мкм для длины волны 1 мм при кодировании 2 бит/Гц.

240 Мбит/с 120 Мбит/с 60 Мбит/с 30 Мбит/с

15. Линейный сигнал в коде CMI (один символ – единичный элемент сигнала t₀ )

-1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 соответствует двоичной последовательности:

• 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1

• 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1

• 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0

• 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1

16. Определите максимально возможную скорость передачи информации в аналоговом канале ТЧ при идеальных характеристиках АЧХ и ФЧХ и наличии белого шума. Разность уровней сигнала и помехи составляет 30дБ.

• 64 Кбит/с

• 56 Кбит/с

• 40 Кбит/с

• 31 Кбит/с

16. Число ребер в графе полносвязной сети всегда связано с количеством узлов N в такой сети следующим соотношением:

• N(N – 1);

• N(N – 1) / 2;

• (N – 1) / 2;

• N / 2.

16. Число ребер в радиально-узловой сети, содержащей 15 узлов, равно

• 16

• 15

• 14

• Нельзя подсчитать, не определив структуру сети.

19. Дейтаграммному режиму передачи пакетов присущи следующие свойства (укажите ошибочное утверждение):

• Все передаваемые пакеты обрабатываются независимо друг от друга.

• Принадлежность пакета к определенному информационному потоку между двумя конечными узлами никак не учитывается.

• Выбор следующего узла на маршруте производится на основании адреса узла назначения, содержащегося в заголовке пакета.

• Выбор следующего узла на маршруте производится на основании метки потока, содержащейся в заголовке пакета, и в соответствии с записью в таблице маршрутизации, которая используется при маршрутизации всех пакетов данного информационного потока.

20. Спецификация технологии Ethernet, которая использует оптоволоконный кабель и обеспечивает скорость передачи информации 1Гбит/с называется:

• 1000 Base - T

• 1000 Base - CX

• 1000 Base - LX

• 1000 Base - SX

21. Какие типы сетевых устройств способны анализировать адрес в заголовке сетевого уровня:

• Мост

• Коммутатор

• Повторитель

• Маршрутизатор

22. Какой из перечисленных уровней модели OSI отвечает за обнаружение ошибок в блоке данных, передаваемом между двумя соседними узлами в сети с произвольной топологией:

• Канальный

• Сетевой

• Транспортный

• Сеансовый

23. Какое название используется для единицы передаваемых данных транспортного уровня в стеке протоколов TCP/IP:

• Сегмент

• Фрейм

• Дейтаграмма

• Кадр

24. Выберите ответы, в которых дано определение понятия «интерфейс»:

• Правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном функциональном уровне, но в разных узлах.

• Сетевой разъем и совокупность функциональных, электрических и процедурных характеристик, определяющих передачу сообщений через него.

• Это определенная стандартами граница между взаимодействующими независимыми объектами.

• Совокупность правил взаимодействия сетевых компонентов смежных функциональных уровней и аппаратно-программных средств на их границе.

25. В коде NRZI …

• логическая “1” представляется напряжением “+U”, а логический “0” представляется напряжением “-U”.

• логическая “1” представляется напряжением “-U”, а логический “0” представляется напряжением “+U”.

• логическая “1” представляется напряжением “-U” или “+U”, а логическому “0” соответствует нулевое значение сигнала.

• логическая “1” представляется изменением напряжения относительно значения на предыдущем битовом интервале, а логическому “0” соответствует отсутствие изменения значения сигнала.

26. Определить скорость передачи информации, если скорость модуляции линейного сигнала равна В=1000 Бод, а сам сигнал представляет собой последовательность вида (один символ-единичный элемент линейного сигнала t₀₎:

+7 +1 -5 +3 +7 -1 +1 -3 -3 +5 -7 +1 +1 -1

• 1000 Бит/с

• 3000 Бит/с

• 4000 Бит/с

• 8000 Бит/с

26. Укажите сеть, которая использует метод доступа к среде передачи CSMA/CD:

• IEEE 802.3

• ETHERNET

• TOKEN RING

• IEEE 802.5

26. В каком устройстве реализуются функции не выше канального уровня модели OSI:

• Шлюз

• Концентратор

• Маршрутизатор

• Мост

29. Какой уровень модели OSI отвечает за тактовую синхронизацию линейных сигналов:

• Физический

• Канальный

• Сеансовый

• Транспортный

30. Укажите уровни модели OSI, которые реализуются средствами сетевых операционных систем:

• Транспортный.

• Сетевой.

• Канальный.

• Физический

31. Использование совместного доступа к разделяемым линиям связи в локальных сетях приводит к:

• Увеличению производительности сети.

• Увеличению стоимости сети.

• Уменьшению производительности сети.

• Уменьшению стоимости сети.

32. Укажите два протокола, которые всегда задействованы в сетях TCP/IP при передаче трафика чувствительного к задержкам:

• RTP и UDP

• RTP и TCP

• SMTP и ТСР

• FTP и HTTP

33. Определить скорость модуляции линейного сигнала при кодировании 2B1Q, если скорость передачи информации составляет 64Кбит/с:

• 32 Кбод

• 32768 Бод

• 65536 Бод

• 64 Кбод

34. Что определяет модель OSI (укажите ошибочное утверждение):

• Количество уровней.

• Названия уровней.

• Функции, относящиеся к каждому уровню.

• Правила взаимодействия двух сетевых объектов, последовательность и форматы сообщений, которыми они обмениваются.

35. Укажите виды физического кодирования, допустимые при передаче сигнала по оптоволоконным кабелям:

• 4B/5B + NRZI.

• 2B1Q.

• 4B/5B + MLT-3.

• KAM-16.

36. Чему равна основная частота сигнала, поступающего на вход сетевого адаптера в сети 10-мегабитного Ethernet при передаче преамбулы кадра:

• 20 МГц.

• 15 МГц.

• 10 МГц.

• 5 МГц.

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К НЕМУ

Прежде чем приступить к выполнению контрольного задания, ознакомьтесь с порядком выбора варианта и требованиями к оформлению контрольной работы.

На сайте заочного факультета МТУСИ размещено 30 вариантов заданий для контрольной работы по дисциплине СДЭ. Вариант задания выбирается в соответствии с номером в групповом журнале. Если группа содержит более 30 студентов, №задания=№в журнале – 30. Подробные методические указания по выполнению заданий и примеры решения задач также размещены на сайте заочного факультета.

Требования к оформлению

Контрольные работы должны быть аккуратно оформлены, разборчиво написаны на одной стороне каждого листа, т.е. на правой стороне развернутой тетради. Левая страница оставляется для внесения студентом исправлений и дополнений по результатам рецензии. Для замечаний преподавателя на каждой написанной странице оставляются поля шириной 3-4 см. Графики и чертежи выполняются на миллиметровой бумаге. Страницы и рисунки должны быть пронумерованы. Предпочтительным вариантом оформления является работа, выполненная в графическом редакторе и представленная в печатном виде. В конце работы необходимо привести наименование литературных источников, используемых при выполнении работы, с указанием автора, издательства, года издания; поставить подпись студента и дату. Предварительно проверенная преподавателем контрольная работа предъявляется на зачете. На зачете студент должен защитить свою контрольную работу и удовлетворительно ответить на вопросы тестового задания (зачетный тест содержит 10 вопросов по различным разделам курса).

ПРИМЕР ЗАДАНИЯ

ЗАДАЧА 1

Файл размером W байт передается от хоста-источника, подключенного к маршрутизатору Х, до хоста-получателя, подключенного к маршрутизатору Y, по выделенному (BKLM) в сети пути:

1. через сеть с КС; размер заголовка передаваемых сообщений равен h_m байт;

2. через сеть с КП в режиме виртуального соединения; сеть поддерживает передачу пакетов размером Р байт без учета заголовка; размер заголовка пакета h_p байт.

Скорость передачи на абонентском доступе источника и получателя информации V_аб=33 Кбит/с.

Для обоих случаев рассчитать время задержки данных в сети t_зад и нарисовать временные диаграммы передачи файла через сеть. В расчетах учитывайте время передачи блоков данных t_i и время распространения сигнала _i на каждом участке сети.

X	Y	W	P	hm	hp
B	M	800	200	20	20

Задача 2

Требуется обеспечить скорость передачи информации V=600 Кбит/с.

На вход устройства преобразования сигналов (упс, физический уровень) поступает битовая последовательность

…..0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0…

1. Приведите временные диаграммы сигналов на выходе УПС, если передача ведется двухполюсным кодом NRZ, HDB3, 2B1Q. Диаграммы рисовать в одном временном масштабе.

2. Рассчитайте:

   1. Скорость модуляции линейного сигнала (B, Бод) при использовании заданных линейных кодов.

   2. Теоретически минимально необходимую ширину полосы пропускания линии (, Гц) для передачи сигналов в каждом случае (при условии отсутствия шума в линии, предел Найквиста).

Задача 3

Приведите процедуру передачи кадров и исправления ошибок LAPB, используемую в сетевом стандарте Х.25, при взаимодействии станций на звене передачи данных в асинхронном сбалансированном режиме при следующих условиях:

• Нумерация кадров осуществляется по mod 8.

• Окно передачи равно 4 кадрам.

• Станция А передает 6 информационных кадров с номерами 0 - 5.

• Станция В обнаруживает ошибки в информационных кадрах с номером 1 и номером 5.

Задача 4

Система передачи данных использует циклический код с параметрами (7,4) и образующим полиномом g(x)=x³+x+1. На вход кодера канала поступает информационная последовательность u=1001.

1. Запишите образующую матрицу G заданного кода в каноническом виде. Определите кодовое расстояние кода d₀ (d_min).

2. Определите кодовую комбинацию v на выходе кодера.

3. Внесите двойную ошибку (t=2) в любые разряды комбинации v. Вы получили искаженную комбинацию y на входе декодера канала в приемной части.

4. Определите синдром s комбинации y.

5. Ответьте на вопросы:

   1. Декодер обнаружил ошибки? (Да, нет, почему??)

   2. Декодер способен исправить обнаруженные ошибки?

Методические указания и контрольное задание

по дисциплине

СИСТЕМЫ ДОКУМЕНТАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

для студентов 4 курса ЗФ

(профиль 21070016)