Реферат: Программа дисциплины по кафедре Вычислительной техники системы передачи данных

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тихоокеанский государственный университет



Утверждаю

Проректор по учебной работе

______________ С.В. Шалобанов

“_____” ________________2007 г.



Программа дисциплины

по кафедре Вычислительной техники


СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ


Утверждена научно-методическим советом университета для направлений подготовки (специальностей) в области «^ Информатики и вычислительной техники»


Специальность 230101.65

«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»


Хабаровск 2007 г.

Программа разработана в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта, предъявляемыми к минимуму содержания дисциплины и в соответствии с примерной программой дисциплины, утвержденной департаментом образовательных программ и стандартов профессионального образования с учетом особенностей региона и условий организации учебного процесса Тихоокеанского государственного технического университета.


Программу составил (и)




Сорокин Н.Ю.




кафедра Вычислительной техники







Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры

протокол № ______ от «____»__________________ 2007г

Завкафедрой__________«__»______ 2007г

________________

Подпись дата

Ф.И.О.







Программа рассмотрена и утверждена на заседании УМК и рекомендована к изданию

протокол № ______ от «____»_____________ 2007г

Председатель  УМК  _______«__»_______ 2007г

_________________

Подпись дата

Ф.И.О.




Директор  института  _______«__»_______ 2007г

__________________

(декан факультета) Подпись дата

Ф.И.О.
^ 1. Цели и задачи дисциплины

Основной целью и задачей курса «Системы передачи данных» является получение систематизированных знаний в области современных систем и технологий передачи данных различного назначения, особенностях программного обеспечения, а так же перспектив развития сред, систем и средств передачи данных (СПД).

В результате изучения дисциплины студент должен знать основные понятия и характеристики современных СПД, их общую структуру, основные принципы организации и алгоритмы функционирования, направления развития новых СПД.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин «Математические основы кодирования информации», «Сети ЭВМ и телекоммуникации», «Системное ПО», «Схемотехника ЭВМ», «Микропроцессорные системы».


^ 2. требования к уровню освоения содержания дисциплины


В результате изучения дисциплины студент должен:

- знать

основные типы и характеристики сред передачи данных;

основные принципы организации СПД;

основные характеристики и принципы функционирования современных средств передачи данных;

-уметь

по техническим требованиям организовать системы передачи данных, применять уже существующие программные продукты и самостоятельно разрабатывать необходимые компоненты ПО;

оценивать основные характеристики систем передачи данных, знать и применять методы повышения производительности и надежности;

моделировать работу составных частей различных систем передач данных.

-иметь опыт

работы с современными средствами передачи данных

-иметь представление

возможностях современных средств передачи данных;

о тенденциях и перспективах развития сред, систем и средств передачи данных.


^ 3. Объём дисциплины и виды учебной работы.


Таблица 1.


Наименование

По учебным планам (УП)

с максимальной трудоёмкостью

с минимальной трудоёмкостью

^ Общая трудоёмкость дисциплины







по ГОС

144

144

по УП

144

144
Изучается в семестрах
9

9

^ Вид итогового контроля по семестрам







зачет

6

6

экзамен

6

6

Курсовой проект (КП)







Курсовая работа (КР)





расчетно-графические работы (РГР)







^ Реферат (РФ)





Домашние задания (ДЗ)





^ Аудиторные занятия:







всего

80

80

В том числе: лекции (Л)

32

32

Лабораторные работы (ЛР)

32

32

Практические занятия (ПЗ)

16

16

^ Самостоятельная работа







общий объем часов (С2)

64

64

В том числе на подготовку к лекциям

16

16

на подготовку к лабораторным работам

32

32

на подготовку к практическим занятиям

16

16

на выполнение КР





на выполнение РГР







на написание РФ







на выполнение ДЗ







^ 4. Содержание дисциплины


Тема

Наименование тем лекционного курса

Введение. Обзор существующих систем передачи данных. Основные характеристики.

Исторические факты создания СПД. Характеристики систем передачи данных. Устройства передачи данных. Современное состояние телекоммуникационной отрасти. [Л. 1 – С. 25-50; Л. 2 – С. 10-32;]

Среды передачи данных. Характеристики сред.

Каналы и среды передачи данных. Характеристики закрытых и открытых сред передачи данных. [Л. 1 – С. 50-64;]

Модуляция сигналов. Типы, характеристики, применение.

Модуляции: амплитудная, угловая, квадратурная. Характеристики. [Л. 1 – С. 70-80; Л. 2 – С. 44-60;]

Модемы. История, характеристики, структура.

История создания модемов. Структура модемов. Характеристики современных модемов. [Л. 1 – С. 80-110; Л. 2 – С. 67-90; Л. 3 – С. 12-32;]

Стандарты и протоколы модемной связи. Интерфейсы.

Серия V стандартов. Протоколы модемной связи. Дуплексные протоколы. Стандарты коммуникационных интерфейсов. Характеристики. [Л. 1 – С. 150-167; Л. 2 – С. 200-250;]

xDLS технологии.

Типы. Характеристики стандартов. Модуляции. Опыт внедрения на территории РФ. [Л. 1 – С. 180-190; Л. 2 – С. 250-270; Л. 4 – С. 23-45;]

Мультиплексоры линий связи. Стандарт Т1.

Технологии мультиплексирования. Структуры кадров. Мультиплексоры. [Л. 1 – С. 200-240; Л. 2 – С. 300-310;]

Волоконно-оптические системы связи. Физические основы. Характеристики.

Физические основы передачи данных. Структура оптоволокна. Типы. Характеристики. Устройства системы ВОЛС. Стандарты SONET, SDH. [Л. 1 – С. 250-270; Л. 2 – С. 350-410;]

Системы мобильной связи. История. Стандарты.

Стандарты мобильной связи. История создания и развития. Классификация. [Л. 1 – С. 400-450; Л. 2 – С. 430-500; Л. 5 – С. 10-21;]

Система мобильной связи GSM.

Стандарт. Характеристики. Построение сети. [Л. 5 – С. 18-55;]

Система мобильной связи CDMA.

Стандарт. Характеристики. Построение сети. [Л. 5 – С. 60-110;]

Системы мобильной связи третьего поколения.

Обзор стандартов. Сервисы сетей. [Л. 5 – С. 120-211;]


^ Разделы дисциплины и виды занятий и работ


№
Раздел дисциплины Л
ЛР

ПЗ

КП

(КР)
РГР
ДЗ

РФ

С2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



Введение. Обзор существующих систем передачи данных. Основные характеристики.

*

*





















Среды передачи данных. Характеристики сред.

*

*

*













*



Модуляция сигналов. Типы, характеристики, применение.

*

*

*













*



Модемы. История, характеристики, структура.

*

*





















Стандарты и протоколы модемной связи. Интерфейсы.

*

*
















*



xDLS технологии.

*




*













*



Мультиплексоры линий связи. Стандарт Т1.

*
















*

*



Волоконно-оптические системы связи. Физические основы. Характеристики.

*
















*

*



Системы мобильной связи. История. Стандарты.

*

*
















*



Система мобильной связи GSM.

*




*










*

*



Система мобильной связи CDMA.

*




*










*

*



Системы мобильной связи третьего поколения.

*




*










*

*


^ 5. Лабораторный практикум


Модемы.



Цель работы: Ознакомиться с назначением, структурой и техническими характеристиками современных модемов. Получить практические навыки по управлению, настойке и тестированию модемов. Научиться выполнять простейшие операции по межкомпьютерному обмену информацией по коммутируемым каналам. Подробное изучение современных стандартов для модемов.

Исполнение: Проверяется работа компьютерной программы, написанной студентами для настройки модема и передачи информации между двумя модемами.

Обеспечение: Персональный компьютер, подключенный к сети; Операционные системы Windows XP (2000), Linux. Компилятор языка С/С++.

Оценка: По результатам выполнения лабораторной работы определяется скорость передачи данных для различных операционных систем. Обучающийся должен уметь объяснить полученные результаты.

^ Время выполнения работы: 8 часов.


Исследование эффективности протоколов обмена данными.



Цель работы: Получить практические навыки в установлении связи с абонентами и выполнении процедур файлового обмена с ними. Исследовать эффективность протоколов обмена данными XMODEM, YMODEM, ZMODEM для различных режимов соединения.

Исполнение: Проверяется работа компьютерной программы, написанной студентами для исследования характеристик различных протоколов передачи данных.

Обеспечение: Персональный компьютер, подключенный к сети; Операционные системы Windows XP (2000), Linux. Компилятор языка С/С++.

Оценка: В результате выполнения работы должна быть представлена программа для исследования различных протоколов модемной связи, характеристики передачи файлов различных типов. Обучающийся должен знать принципы работы исследуемых протоколов.

^ Время выполнения работы: 4 часов.


Изучение и анализ сетевого трафика.



Цель работы: Изучение программ-анализаторов сетевого трафика в сетях Ethernet. Проведение подробного анализа пакетов сети. Закрепление теоретических знаний, полученных при изучении протоколов IP, TCP, ICMP.

Исполнение: Проверяется работа по анализу сетевого трафика протоколов TCP, UDP, IP и др. при передаче информации по сети (в т.ч. сети Интернет). Изучаются различные варианты соединений, описанные в стандартах передачи данных.

Обеспечение: Персональный компьютер, подключенный к сети; Операционные системы Windows XP (2000), Linux. Анализатор трафика Ethereal.

Оценка: В результате выполнения работы для каждого из исследуемых протоколов должны быть представлены дейтаграммы с описанием данных, передаваемых в заголовках. Для протоколов HTTP, TCP должны четко прослеживаться все этапы установления и закрытия соединений, а так же передачи данных. Обучающийся должен уметь объяснить полученные результаты.

^ Время выполнения работы: 8 часов.



Изучение характеристик модулированных сигналов.



Цель работы: Изучение принципов модуляций, используемых в современных системах передачи данных.

Исполнение: Изучить основные характеристики модуляций, используемые для передачи цифровых сигналов. Написать программу в системе Matlab для визуализации этих характеристик.

Обеспечение: Персональный компьютер, подключенный к сети; Операционная система Windows XP (2000). Пакет Matlab.

Оценка: В результате выполнения должны быть наглядно показаны отличия модуляций, их преимущества и недостатки для различных сред передачи данных. Обучающийся должен знать и уметь теоретически доказывать правильность полученных результатов.

^ Время выполнения работы: 6 часов.


Моделирование процессов передачи данных по радиоканалу.



Цель работы: Практическое изучение модуляций и систем для передачи сообщений по радиоканалу.

Исполнение: Создать систему в Matlab для моделирования процесса передачи данных по радиоканалу.

Обеспечение: Персональный компьютер, подключенный к сети; Операционная система Windows XP (2000). Пакет Matlab.

Оценка: В результате выполнения должна быть создана модель системы для передачи данных (сообщений) с использованием различных типов модуляций.

^ Время выполнения работы: 6 часов.

Лабораторные занятия и их взаимосвязь с содержанием лекционного курса



№ п/п

№ раздела по варианту содержания

Наименование лабораторной работы



2, 3, 4, 6, 7

Модемы.



4, 5

Исследование эффективности протоколов обмена данными.



1, 5

Изучение и анализ сетевого трафика.



2, 3, 9

Изучение характеристик модулированных сигналов.



9-12

Моделирование процессов передачи данных по радиоканалу.


^ 6. Практические занятия


Беспроводные сети передачи данных.



Цель работы: Изучение современных систем для построения сетей передачи данных. Рассматриваются системы построения беспроводных сетей (IEEE 802.11, IEEE 802.16), характеристики, преимущества и недостатки использования компонентов различных производителей.

Время выполнения работы: 6 часов.


Современное коммуникационное оборудование.



^ Цель работы: Знакомство с современным коммуникационным оборудованием. Рассматриваются типы, характеристики и т.д. оборудования известных фирм-производителей.

^ Время выполнения работы: 2 часов.


Современные системы мобильной связи.



Цель работы: Знакомство с современным состоянием систем мобильной связи на территории РФ. Изучение технических, прикладных и правовых аспектов внедрения новых стандартов и использования нового оборудования.

^ Время выполнения работы: 2 часов.


Современные системы передачи данных в сетях мобильной связи.



Цель работы: Изучение принципов передачи данных в сетях мобильной связи (например, GPRS). Рассматриваются вопросы построения сети передачи данных, интеграции услуг, примеры внедрения сетей.

^ Время выполнения работы: 6 часов.

Практические занятия и их взаимосвязь с содержанием лекционного курса



№ п/п

№ раздела по варианту содержания

Наименование практической работы



1-3, 9

Беспроводные сети передачи данных



5, 6, 7, 8, 12

Современное коммуникационное оборудование



9-12

Современные системы мобильной связи



9-12

Современные системы передачи данных в сетях мобильной связи


7. Реферат


Студентам дневной формы обучения во время самостоятельной работы может быть предложена подготовка реферата по современным актуальным направлениям в области сетей и телекоммуникаций. Подготовка реферата преследует цель ознакомления студентов с последними достижениями в рассматриваемой сфере, т.к. развитие информационных технологий происходит чрезвычайно быстро и последние разработки могут быть не включены в курс обучения.

Объем в страницах – до 20 стр. Время на разработку, включая поиск информации - 8 часов.


Примерные темы рефератов


Современные мультиплексоры линий связи.

Стандарты Т1/Е1.

Обзор современных волоконно-оптических систем связи.

Физические основы волоконно-оптических систем связи.

Система мобильной связи GSM.

Система мобильной связи CDMA.

Системы мобильной связи третьего поколения.

Передача данных в сетях 3G.

Современные сервисы мобильной связи.

И др.


^ 8. Контроль знаний студентов


Тематика вопросов входного контроля.

Студент должен знать:

- Организацию ЭВМ и систем (состав и назначение технических средств ЭВМ, функционирование основных элементов ЭВМ, интерфейсы передачи данных, прием и передачу данных ЭВМ.)

- Алгоритмизацию и программирование (основы алгоритмизации, язык программирования С).

- Характеристики сетей, характеристики стандартов построения сетей, основные протоколы передачи по сетям.

^ Текущий контроль знаний студентов.

Текущий контроль осуществляется на лабораторных и практических занятиях путем решения задач, ответов на контрольные вопросы, защите лабораторных работ. Тематика лабораторных работ приведена выше.


^ Выходной контроль знаний студентов.

Дисциплина завершается зачетом и экзаменом. На экзамене проверяется степень усвоения студентами основных понятий дисциплины, понимание их взаимосвязи, знание основных характеристики сред и систем передачи данных, основ построения современных средств передачи данных.

Примерный состав вопросов в билетах экзамена по дисциплине



Обзор средств и сред передачи данных. Характеристики сред.

Передача данных. Типы модуляций.

Стандарты коммуникационных интерфейсов.

Модемы. Стандарты, структура, команды.

Технология xDSL.

Технологии мультиплексирования. Система Т1. TDM и STDM мультиплексоры.

ВОЛС. Физические основы. Причины затухания сигналов.

Составляющие системы ВОЛС. Стандарты SONET, SDH.

Стандарт беспроводной связи IEEE 802.11. Характеристики, построение сети.

Стандарт беспроводной связи IEEE 802.16. Характеристики, построение сети.

Беспроводная передача сигналов. Обзор существующих стандартов мобильной связи (1G, 2G, 3G).

Стандарт GSM. Структура, построение системы.

Система передачи данных GPRS.

Система передачи данных EDGE.

Стандарт CDMA. Структура, построение системы.

Стандарт WCDMA. Структура, построение системы.

Стандарт HSDPA.

Протокол TCP.

Протоколы IP и IPv6.

Протоколы маршрутизации OSPF, RIP и BGP.


^ 9. Контроль самостоятельной работы студентов-заочников


Каждый студент должен выполнить одну контрольную и одну лабораторную работу.

Выполнение контрольной работы является важным звеном в обучении студентов-заочников и преследует следующие цели:

-оказать помощь студенту в овладении необходимыми навыками правильной организации самостоятельной работы в межсессионный период;

-привить навыки самостоятельного изучения материала по учебной дисциплине;

-указать правильную последовательность в изучении данной учебной дисциплины;

-закрепить знания основных положений учебной дисциплины;

-систематизировать знания по учебной дисциплине;

-выработать умение анализировать достоинства и недостатки отдельных технических решений;

-привить навыки применения теоретических знаний для решения практических вопросов;

-научить студента грамотно, лаконично излагать материал;

-проверить работу студента-заочника в межсессионный период по изучению данной дисциплины.

В контрольной работе студент должен продемонстрировать понимание предложенных в контрольной работе вопросов, показать знание теории ОС, знания программирования.


Примерный состав вопросов для контрольной работы


Классификация средств передачи данных.

Классификация сред передачи данных.

Характеристики средств передачи данных.

Характеристики сред передачи данных.

Современные системы передачи данных.

Типы модуляций.

Цифровая передача данных.

Стандарты коммуникационных интерфейсов.

Характеристики интерфейса RS-232C.

Характеристики интерфейса RS-422.

Характеристики интерфейса «токовая петля».

Характеристики интерфейса RS-483.

Характеристики интерфейса RS-449.

Характеристики стандарта Х.21.

Модемы. Стандарты V.21, V.22, V.22bis.

Модемы. Стандарты V.42bis.

Модемы. Стандарты V.26, V.27, V.29.

Модемы. Стандарты V.32, V.32bis.

Модемы. Стандарты V.34.

Модемы. Стандарты V.90, V.92.

Технология xDSL.

Технологии мультиплексирования.

Система Т1.

TDM и STDM мультиплексоры.

ВОЛС. Физические основы.

Составляющие системы ВОЛС.

Стандарты SONET, SDH.

Стандарт беспроводной связи IEEE 802.11.

Стандарт беспроводной связи IEEE 802.16.

Беспроводная передача сигналов. Поколение 1G.

Беспроводная передача сигналов. Поколение 2G.

Беспроводная передача сигналов. Поколение 3G.

Стандарт GSM. Структура.

Стандарт GSM. Построение системы.

Система передачи данных GPRS.

Система передачи данных EDGE.

Стандарт CDMA. Структура.

Стандарт CDMA. Построение системы.

Стандарт WCDMA. Структура.

Стандарт HSDPA. Структура.

Протокол TCP.

Протокол IP

Протокол IPv6.

Протокол маршрутизации OSPF.

Протокол маршрутизации RIP.

Протокол маршрутизации BGP.


Студент должен выбрать 9 вопросов для выполнения контрольной работы в зависимости от последней цифры студенческого билета или зачетной книжки.

Приступая к выполнению контрольной работы, студент должен выписать из общего списка вопросы, которые включены в его вариант контрольной работы, уяснить какого ответа требуют предлагаемые вопросы. Затем в первом приближении изучить учебную дисциплину по рекомендованной литературе, руководствуясь учебной программой или списком вопросов для подготовки к экзамену с тем, чтобы иметь общее представление по всем вопросам учебной дисциплины и чувствовать взаимосвязь предложенных в контрольной работе вопросов с другими вопросами дисциплины. После этого можно приступить к более глубокому изучению материала по тем вопросам, которые заданы в контрольной работе и подготовке ответа на них.

Отрабатывать вопросы контрольной работы следует по нескольким рекомендованным пособиям, делая в тетради отдельные выписки и приводя необходимые рисунки (схемы). При отработке вопросов контрольной работы можно привлекать и другие источники, не приведённые в списке рекомендованной литературы. После сбора необходимого материала для ответа на вопросы контрольной работы, разработки необходимых схем, следует написать черновой вариант контрольной работы, используя сделанные ранее выписки. После этого следует отредактировать текст контрольной работы и оформить работу начисто. Писать текст контрольной работы следует собственным языком. Не допускается компиляция и плагиат текста из используемой литературы.


^ 10. Учебно-методическое обеспечение дисциплины


Основная литература

Хелд Г. Технологии передачи данных. СПб: Питер, 2003.

Столингс В. Компьютерные системы передачи данных. ИД «Вильямс», 2002 г., 920 с.

Кульгин М. Технологии корпоративных сетей, 2000

Куроуз Д., Росс К. Компьютерные сети. Многоуровневая архитектура Интернета, 2е издание, 2004

Ипатов В.П., Орлов В.К., Самойлов И.М., Смирнов В.Н. Системы мобильной связи, 2003


Дополнительная литература

Керниган Б.В., Пайк Р. UNIX - универсальная среда программирования,1992 г.

Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы, СПб: Питер, 2006 г., 672 с.

Горячев А.В. и др. Основы сетевых технологий. Учебное пособие. СПб. 2000.

Журналы «LAN» и «Сети» издательства «Открытые системы»


Методические указания

Сорокин Н.Ю. Модемы. Рукописный. Доступно на http://evm.khstu.ru

Сорокин Н.Ю. Изучение и анализ сетевого трафика. Рукописный. Доступно на http://evm.khstu.ru

Сорокин Н.Ю. Исследование эффективности протоколов обмена данными. Рукописный. Доступно на http://evm.khstu.ru


^ 11. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Персональный компьютер, подключенный к сети. Модемы. Операционные системы Windows XP (либо 2000), Linux. Текстовый редактор. Компиляторы языков С/С++. Пакет Matlab.


^ 12. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины


Курс рассматривает основы построения СПД, основные понятия и технологии, используемые на современном этапе науки и техники.

Рассмотрение ведется на базе теории СПД, детально отраженной в основных литературных источниках 1-4. Все разделы курса имеют прикладное значение, в процессе обучения рассматриваются многочисленные примеры использования сред и средств передачи данных. Особенно важное значение имеют обзоры и детальное изучение доступных в настоящее время устройств передачи данных (например, фирм D-Link, Cisco и др.), что позволяет студентам приобрести практические навыки работы с современными системами.

На лабораторных работах значительное внимание уделяется изучению протоколов передачи данных.

На практических занятиях значительное время уделяется рассмотрению современных систем связи, в т.ч. мобильной.

^ Организация самостоятельной работы

Самостоятельная работа предполагает, что:

отдельные темы могут быть отнесены на самостоятельное изучение;

теоретическая подготовка к лабораторным работам с использованием МУ может осуществляться дома самостоятельно.



^ Словарь терминов и персоналий


Административная система (management system) – система, обеспечивающая управление сетью либо ее частью.

Адрес (address) – закодированное обозначение пункта отправления либо назначения данных.

Адрес IP – адрес, однозначно определяющий компьютер в сети (адрес состоит из 32 двоичных разрядов и не может повторяться во всей сети TCP/IP). Адрес IP обычно разбивается на четыре октета по восемь двоичных разрядов (один байт); каждый октет преобразуется в десятичное число и отделяется точкой, например 102.54.94.97.

Анонимные подключения – эта функция, которая разрешает удаленный доступ к ресурсам компьютера по учетной записи компьютера без предъявления имени и пароля с правами, определяемыми этой учетной записью.

Архитектура – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов сети. Архитектура охватывает логическую, физическую и программную структуры и функционирование сети, а также элементы, характер и топологию взаимодействия элементов.

^ База данных (БД) – совокупность взаимосвязанных данных, организованная по определенным правилам в виде одного или группы файлов.

Базовый порт ввода/вывода (base I/O port) – адрес памяти, по которому центральный процессор и адаптер проверяют наличие сообщений, которые они могут оставлять друг для друга.

^ Безопасность данных (data security) – концепция защиты программ и данных от случайного либо умышленного изменения, уничтожения, разглашения, а также несанкционированного использования.

^ Блок данных (data unit) – последовательность символов фиксированной длины, используемая для представления данных или самостоятельно передаваемая в сети.

Булева алгебра – алгебраическая структура с тремя операциями И, ИЛИ, НЕ.

Буфер (buffer) – запоминающее устройство, использу