TBS / Annot
.pdfАННОТАЦИЯ дисциплины «Технологии беспроводных сетей»
Лектор: к.т.н., доцент Муравьева-Витковская Людмила Александровна
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью освоения дисциплины является достижение следующих результатов образования (РО):
знания:
на уровне представлений: современных тенденций развития беспроводных средств связи и направлений совершенствования технологий беспроводной связи;
на уровне воспроизведения: методов исследования эффективности функционирования беспроводных сетей и средств моделирования;
на уровне понимания: методов и средств организации передачи данных в беспроводных сетях и организации множественного доступа к среде передачи;
умения:
теоретические: разрабатывать концептуальные и математические модели беспроводных сетей и отдельных подсистем и применять аналитические методы исследования качества функционирования сетей; практические разрабатывать имитационные модели беспроводных сетей с использованием средств имитационного моделирования, как общего,
так и специального назначения; навыки: формулировать и решать задачи анализа и синтеза беспроводных сетей
различных классов, используя современные методы и средства; анализировать результаты и выявлять свойства и закономерности, присущие процессам, протекающим в беспроводных сетях, построенных на разной технологической платформе.
Перечисленные РО являются основой для формирования следующих компетенций:
общекультурных ОК-2 – способен к самостоятельному обучению новым методам исследования, к
изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности;
ОК-10 – способен применять современный инструментарий математического исследования, методы анализа и оптимизации процессов и систем;
профессиональных ПК-10 – способен осознавать и формулировать основные проблемы своей
предметной области, применять универсальные методы и средства для их решения;
ПК-11 – способен анализировать, синтезировать и критически резюмировать научную информацию.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина «Технологии беспроводных сетей» является частью профессионального цикла дисциплин подготовки студентов по направлению подготовки «Информатика и вычислительная техника». Дисциплина реализуется на факультете компьютерных технологий и управления СПб НИУ ИТМО кафедрой вычислительной техники.
Необходимыми условиями для освоения дисциплины являются: знание основных принципов структурно-функциональной организации компьютерных и телекоммуникационных сетей, методов обеспечения защиты информации и безопасности вычислительных систем и сетей, умения применять способы организации эффективного функционирования компьютерных и телекоммуникационных систем и сетей и средства мониторинга отдельных подсистем и сети в целом, владение современными методами аналитического и имитационного моделирования сложных систем, методами системотехнического проектирования вычислительных систем, комплексов и сетей.
Содержание дисциплины является логическим продолжением содержания дисциплин «Теория проектирования систем», «Безопасность вычислительных систем и сетей» и служит основой для подготовки магистерской диссертации.
3. СОДЕРЖАНИЕ (ДИДАКТИКА) ДИСЦИПЛИНЫ
Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с принципами структурно-функциональной организации беспроводных сетей, построенных с использованием различных технологий, а также с методами исследования эффективности функционирования беспроводных компьютерных сетей на основе математического моделирования с применением аналитического и имитационного подхода.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лекции, лабораторные работы, самостоятельная работа студента, консультации, компьютерное тестирование.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: текущий контроль успеваемости в форме компьютерного тестирования по каждому разделу дисциплины, написания реферата, письменного домашнего задания, выполнения и защиты лабораторных работ, рубежный контроль в форме компьютерного тестирования и защиты лабораторных работ и промежуточный контроль в форме экзамена.
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов. Программой дисциплины предусмотрены лекционные (17 часов), лабораторные (34 часа) занятия и (129 часов) самостоятельной работы студента.
Раздел 1. «Принципы организации беспроводных сетей»
Основные понятия и терминология (1.1.). Основные термины. Достоинства и недостатки беспроводных сетей. Перспективы развития беспроводных сетей.
Состав и оборудование беспроводных сетей (1.2). Точки доступа-
повторители. Точки доступа-клиенты. Беспроводные мосты. Антенны диапазона 2,4 ГГц.
Режимы работы и топологии беспроводных сетей (1.3). Режим инфраструктуры. Базовые зоны обслуживания (BSS). Режим Ad-Hoc. Независимые базовые зоны обслуживания (IBSS). Режимы WDS и WDS WITH AP. Топологии беспроводных сетей.
Классификация беспроводных сетей (1.4).
Методы расширения спектра (1.5). Метод расширения спектра скачкообразным изменением частоты (FHSS). Метод прямого последовательного расширения спектра (DSSS).
Методы доступа к среде беспроводной передачи данных (1.6). Уплотнение
спространственным разделением (SDM). Уплотнение с частотным разделением (FDM). Уплотнение с временным разделением (TDM). Уплотнение с кодовым разделением (CDM). Механизм мультиплексирования посредством ортогональных несущих частот (OFDM). Метод фиксированного доступа. Метод случайного доступа (Aloha). Метод множественного доступа с детектированием несущей (CSMA). Метод множественного доступа с детектированием несущей и предотвращением конфликтов (CSMA/CA). Метод множественного доступа
сцифровым детектированием (DSMA) или с детектированием подавления (ISMA). Метод множественного доступа с распределением по запросу (DAMA). Метод множественного доступа с резервированием пакетов
(PRMA).
Раздел 2. «Стандарты беспроводных сетей»
Беспроводные персональные сети (2.1). Стандарты (технологии): Home RF; IEEE 802.15.1 (Bluetooth); IEEE 802.15.3; IEEE 802.15.3a (UWB); IEEE 802.15.4 (ZigBee).
Беспроводные локальные сети (2.2). Стандарты (технологии): IEEE 802.11; IEEE 802.11a; IEEE 802.11b (Wi-Fi); IEEE 802.11d; IEEE 802.11e; IEEE 802.11f; IEEE 802.11g; IEEE 802.11h; IEEE 802.11i; IEEE 802.11j; IEEE 802.11n; DECT.
Беспроводные региональные сети (2.3). Стандарты (технологии) группы
IEEE 802.16 (WiMAX). Особенности стандартов группы IEEE 802.16.
Беспроводные глобальные сети (2.4). Стандарт (технология) IEEE 802.20 (MBWA). Мобильные сотовые технологии (AMPS, DMPS, GSM, CDMA, 3G, 4G).
Раздел 3. «Задачи и методы исследования беспроводных сетей»
Постановка задачи исследования беспроводных сетей (3.1). Общие принципы моделирования сложных систем (3.2).
Принципы разработки моделей беспроводных сетей (3.3). Классификация математических моделей. Параметризация моделей.
Базовые модели беспроводных сетей (3.4). Простейшая модель ресурса.
Оценка быстродействия ресурса. Оценка ёмкости накопителя. Модели систем с несколькими устройствами. Модели систем с неоднородной нагрузкой. Сетевые модели беспроводных сетей.
Цели и задачи имитационного моделирования беспроводного сегмента транспортной сети (3.5). Исходные данные для имитационного моделирования транспортного сегмента корпоративной сети. Допущения, принятые при проведении имитационного моделирования. Концептуальная модель транспортного сегмента корпоративной сети связи.
Описание имитационной модели беспроводной сети(3.6). Модель мобильной станции. Модель базовой станции. Модель граничного узла. Параметры имитационной модели.
Имитационные эксперименты на базовой модели беспроводной сети (3.7).
Варьирование законов распределения. Варьирование числа мобильных станций. Изменение соотношения UL/DL.
Имитационное моделирование беспроводной транспортной сети (3.8).
Параметризация модели и планирование экспериментов. Анализ характеристик пакетов, идущих через перегруженный канал связи. Анализ характеристик пакетов, идущих через высоконагруженный канал связи. Анализ характеристик пакетов, идущих через недогруженный канал связи.