Федеральное агенство связи
ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики»
| Одобрена Ученым советом СибГУТИ «____» ___________ 2006 г. протокол № ___
| " УТВЕРЖДАЮ " Руководитель основной магистерской программы по направлению 230100.68 профессор А.Н. Фионов |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по курсу СДМ.02 (специальные дисциплины) образовательной программы подготовки магистра по направлению 230100 – «Информатика и вычислительная техника»
«Беспроводные технологии и сети ЭВМ»
Факультет «Информатика и вычислительная техника»
Кафедра ТСиВС
| Объём в часах: | |
| Лекций 44 Практических занятий Лабораторных занятий 7 Всего 170 Курсовая работа | Самостоятельная работа 119 Формы контроля (семестр): Экзамен 10 семестр Зачет Коллоквиум |
Рабочую программу разработал:
д.т.н., проф. А.Б. Мархасин
Новосибирск – 2006
1. Цели и задачи курса
Цель преподавания курса состоит в изучении магистрами/аспирантами стратегии эволюции, основ управления множественным доступом к беспроводным средам, передовых беспроводных технологий и интегрированной архитектуры беспроводных технологий и сетей новых поколений 3G/4G.
Главные задачи состоят в формировании у магистров/аспирантов системного подхода и базы знаний об основах принципах современных и будущих поколений беспроводных инфокоммуникационных (ИКТ) технологий; о перспективных методах управления множественным доступом к беспроводным средам (MAC), динамическом управлении распределением ресурсов полосы, параметрами трафика и качеством обслуживания (QoS); о теоретических основах, методах анализа и моделирования вероятностно-временных характеристик, адаптации, оптимизации, оценки эффективности и управления в беспроводных сетях 3-го и 4-го поколений 3G/4G; о международных стандартах и основах полностью интегрированной all-IP архитектуры беспроводных, мобильных и спутниковых сетей будущих поколений 3G/4G.
2. Содержание курса
Разделы курса и виды занятий
| № п/п | Раздел дисциплины | Лекции (часов) | Семи-нары | Курсо-вая работа | |
| 1. | Введение в беспроводные технологии и сети | 4 | |||
| 2 | Беспроводные технологии физического уровня | 4 | |||
| 3 | Основы множественного доступа к беспроводным средам | 10 | |||
| 4 | Беспроводные технологии канального уровня. Протоколы MAC. | 8 | 2 | ||
| 5 | Управление ресурсами полосы и качеством обслуживания QoS | 2 | |||
| 6 | Архитектура транспортно-сетевых уровней беспроводных сетей | 2 | |||
| 7 | Основы анализа и оптимизации ВВХ мультисервисных беспроводных сетей | 10 | 3 | КР (Статья/ доклад) | |
| 8 | Современные беспроводные сети 3G. Стандарты IEEE.802.11/15/16 | 4 | |||
| 9 | Будущие беспроводные сети 4G | 2 |
Содержание разделов курса
1. Введение в беспроводные технологии и сети (4)
1.1. Основные понятия беспроводных сетей (БПС) Обобщенная структура и компоненты БПС. Основные понятия БПС (беспроводная среда, множественный доступ, протокол MAC, области применения, назначение, услуги). Виды БПС: WPAN/WLAN/WMAN/WWAN; Ad Hoc/Sensor Networks/Mesh, etc. Стандарты IEEE.802.xx. Краткая историческая справка.
1.2. Общие принципы построения и функционирования БПС. Эталонная модель ВОС. Основные параметры и показатели качества обслуживания QoS. Классификация БПС. Основные проблемы теории
2. Беспроводные технологии физического уровня (4)
2.1. Физический уровень сетей 3-го поколения (WiFi). Методы модуляции, формирования и характеристики сигналов. Спектральная эффектитвность.
2.2. Физический уровень сетей 4-го поколения (WiMax). Методы модуляции, формирования и характеристики сигналов. Технологии OFDMA, MIMO.
3. Основы множественного доступа к беспроводным средам (10)
3.1. Методы разделения, распределения и объединения (уплотнения) ресурсов среды в беспроводных и мобильных сетях. Статические, динамические и адаптивные процедуры разделения. Технологии множественного доступа с временным (TDMA), кодовым (CDMA), пространственным (SDMA) и комбинированным разделением ресурсов.
3.2. Организация управления множественным доступом к беспроводным средам. Основные понятия МД (среда, индивидуальный и множественный доступ, коллизии, протокол МД). Контролируемый (КМД), свободный (СвМД) и смешанный (СмМД) множественный доступ. Принципы централизованного, распределенного и децентрализованного управления доступом. Затраты на управление процессами множественного доступа и издержки на коллизии. Критерии эффективности МД.
3.3. Основные механизмы свободного МД.
3.4. Основные механизмы контролируемого и смешанного МД.
3.5. Сравнительный анализ характеристик протоколов МД. Реализуемая и потенциальная пропускные способности МД. Теоремы о потенциальной пропускной способности МД
4. Беспроводные технологии канального уровня. Протоколы MAC (8)
4.1. Основные понятия и требования, предъявляемые к протоколам управления множественным доступом (MAC) к беспроводным средам. Матричная систематизация протоколов множественного доступа. Представления о фундаментальных механизмах регулирования (регламентах) МД и временных процессах МД. Регламенты контролируемого, свободного и смешанного регламентов МД. Систематизация временных процессов МД.
4.2. Сравнительный структурно-функциональный анализ реализуемых возможностей различных классов протоколов МД. Сравнительный количественный анализ вероятностно-временных характеристик (ВВХ) различных классов протоколов МД. Прогнозы областей применения.
4.3. Протоколы MAC беспроводных сетей 3-го поколения (WiFi). Протоколы MAC беспроводных сетей 4-го поколения (WiMax).
4.4. Мультифункциональная технология распределенного управления MFMAC. Основные принципы радикально распределенного адаптивного управления МД к сверхпротяженным беспроводным и спутниковым средам с поддержкой многофункциональности и динамическим управлением качеством обслуживания QoS, параметрами трафика и распределением ресурсов полосы. Универсальный многофункциональный РП-маркерный механизм управления «все-в-одном», основанный на использовании замечательных свойств рекуррентных М-последовательностей (РП). Адаптивная адресация MAC-адресов. Метод Фано-Шеннона. Механизмы приоритетного обслуживания и управления дисциплиной обслуживания в распределенных очередях.
5. Управление ресурсами полосы и качеством обслуживания QoS (2)
5.1. Технологии и стратегии динамического управления распределением ресурсов полосы и качеством обслуживания QoS. Задачи оптимизации распределения ресурсов, параметров трафика и ВВХ. Игровая задача.
6. архитектура транспортно-сетевых уровней беспроводных сетей (2)
6.1. Представления о радикально распределенной полностью интегрированной all-IP архитектуре беспроводных, мобильных и спутниковых сетей будущих поколений 3G/4G.
7. Основы анализа и оптимизации ВВХ мультисервисных беспроводных сетей (10)
7.1. Модели систем массового обслуживания (СМО) для интегральных (мультисервисных) сетей МД.
7.2. Вероятностные графы протоколов МД. Модели распределенных парциальных очередей.
7.3. Постановка и метод решения задачи анализа вероятностно-временных характеристик (ВВХ) интегральных мультифункциональных сетей множественного доступа.
7.4. Численно-аналитический метод баланса интенсивностей нагрузок. Задачи приоритетного обслуживания.
7.5. Марковские модели анализа MAC беспроводных сетей МД
8. Современные беспроводные сети 3-го поколения 3G (6)
8.1. Беспроводные сети 3-го поколения. WiFi, WiFi-mesh, Ad-Hoc, Sensor Networks.
8.2. Беспроводные сети Ad-Hoc, Sensor Networks
8.3. Современные сети WiMax (IEEE 802.16)
9. Будущие беспроводные сети 4G (2)
9.1. Эволюция беспроводных технологий и сетей ЭВМ. Беспроводные сети 4-го поколения. Будущие сети стандарта IEEE 802.20-mesh.
Основная
1. Hara S., Ramee P., Multicarrier Technicues for 4G mobile communications, Artech House, Boston-London: 2003, 259 p.
2. Шварц М. Сети связи: Протоколы, моделирование и анализ: В 2-х ч.Ч. 1.- М.: Наука, 1992.- 336 с.Ч. 2.- М.: Наука, 1992.- 272 с.
3. Мархасин А.Б. Архитектура радиосетей передачи данных. Новосибирск: Наука, 1984.- 144с.
4. Yang H., A Road to Future Broadband Wireless Access: MIMO-OFDMA-Based Air Interface // IEEE Communications Magazine, Vol. 43 No 1, 2005, pp. 53-60
5. Mobile WiMAX – Part 1: A Technical Overview and Performance Evaluation, WiMax Forum: 2006.- 53 p.
6. Mobile WiMAX – Part II: A Comparative Analysis, WiMax Forum: 2006.- 47 p.
7. Мархасин А.Б. Анализ интегрального телетрафика и проектирование мобильных сетей 3G//Электросвязь, 2002, №12, с. 3-9.
8. Мархасин А.Б. Перспективные широкополосные беспроводные технологии для будущих глобальных мобильных и спутниковых систем персональной связи 4G //Электросвязь, 2003, №8, с. 20-26.
Дополнительная
9. Markhasin, A.: QoS-Oriented Medium Access Control Fundamentals for Future All-MPLS/ATM Satellite Multimedia Personal Communications 4G, IEEE International Conf. on Commun. – ICC’2004, Paris, France, June (2004) 3963-3968.
10. Markhasin, A.B.: Advanced Cost-Effective Long-Delay Broadband ATM Medium Access Control Technology and Multifunctional Architecture, IEEE International Conf. on Communications – ICC’2001, Helsinki, Finland, June (2001) 1914-1918.
11. Markhasin, A.: QoS-Oriented MAC Technology for Distributed All-MPLS/ATM Satellite Integrated Platform for 3G+/4G and WLAN Communications, 14th IST Mobile & Wireless Communications Summit, Dresden, Germany, 19 – 23 June 2005, Proceeding, paper #215, (2005).
12. IEEE 802 Standards, http://standards.ieee.org
13. WiMax Forum, http://wimaxforum.com