Лекций 44 Практических занятий Лабораторных занятий 7 Всего 170 работа - реферат

Федеральное агенство связи

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики»

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

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

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

14. IEEE Communications Magazine, 2001-2006.

15. IEEE Wireless Communications, 2001-2006

16. IEEE ICС Conferences, 2001-2006.

17. IEEE Globecom Conferences, 2001-2005.

Программу составил проф., д.т.н. Мархасин А.Б.,

зав кафедрой Телекоммуникационных сетей и ВС

Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ)