Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Sieci następnej generacji

Koordynator przedmiotu:

Dariusz Bursztynowski

Status przedmiotu:

Fakultatywny ograniczonego wyboru

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Telekomunikacja

Grupa przedmiotów:

Przedmioty techniczne - zaawansowane

Kod przedmiotu:

SNG

Semestr nominalny:

4 / rok ak. 2015/2016

Liczba punktów ECTS:

4

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

- udział w wykładach: 15 x 2 godz. = 30 godz., - przygotowanie do kolejnych wykładów i realizacji projektu (przejrzenie materiałów z wykładu i dodatkowej literatury, próba rozwiązania miniproblemów sformułowanych na wykładzie): 15 godz. - udział w konsultacjach związanych z realizacją projektu: 2 x 1,5 + 2 x 1,5 godz. + 2 x 0,5 godz. = 7 godz. (założono, że student uczestniczy w dodatkowym wykładzie poświęconym projektowi, korzysta z konsultacji dotyczących zainstalowania, uruchomienia i korzystania z oprogramowania projektowanie, a ponadto z konsultacji 2 razy w semestrze), - realizacja zadań projektowych: 2 x 25 = 50 godz. (obejmuje ostateczną konfigurację oprogramowania, opracowanie własnej koncepcji i implementację rozwiązania oraz przygotowanie sprawozdań), - przygotowanie do kolokwium (rozwiązanie zadań przedkolokwialnych, udział w konsultacjach przedkolokwialnych): 3 godz. + 1 godz. = 4 godz. - przygotowanie do egzaminu (rozwiązanie zadań przedegzaminacyjnych, udział w konsultacjach przed egzaminem) oraz obecność na egzaminie: 8 godz. + 1 godz. + 3 godz. = 12 godz. Podsumowanie: - wykłady 30+15=45 - zajęcia wprowadzające do projektu 7 - projekt 2 x 25 = 50 - konsultacje 4 - przygot do egz. 12 ============= razem 118

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

2

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

2

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium0h
• Projekt30h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Podstawowa znajomość architektury warstwowej OSI/ISO Podstawowa znajomość technik IP Umiejętnośc programowania z preferencja dla Java/Eclipse/NetBeans, C#/.NET Zalecana podstawowa wiedza z teorii kolejek (na przykład zaliczony przedmiot "Teoria kolejek")

Limit liczby studentów:

45

Cel przedmiotu:

Cele - zrozumienie przez studentów potrzeby systematycznego, architektonicznego spojrzenia na ewolucję sieci, zwłaszcza w ujęciu operatorskim, w dobie konwergencji sieci i usług - zapoznanie studentów z podstawowymi rozwiązaniami architektonicznymi, protokołami oraz technikami stosowanymi w sieciach konwergentnych bazujących na koncepcji NGN - zapoznanie studentów z ważniejszymi technikami kształtującymi wizję przyszłego Internetu - nabycie podstawowych umiejętności w zakresie oceny alternatyw i doboru właściwych rozwiązań sieciowych NGN zależnie od wymagań operatorskich, realizacji usług aplikacyjnych z wykorzystaniem styków otwartych do warstwy sterowania zgłoszeniami i realizacji funkcji zarządzania zasobami sieci z wykorzystaniem niskopoziomowych styków do warstwy transportowej.

Treści kształcenia:

Treść wykładu: 1. Wprowadzenie do koncepcji sieci następnej generacji [2godz.] Geneza i podstawowe wymagania funkcjonalne na sieć następnej generacji. Paradygmaty architektury sieci następnej generacji – ujęcie warstwowe i separacja warstw, współpraca z innymi sieciami i pojęcie bram medialnych oraz sygnalizacyjnych, ogólna rola sterowników poziomu zgłoszeń/usług oraz serwerów aplikacyjnych. 2. Sterowanie usługami w sieciach NGN na przykładzie sieci 3GPP [2godz.] Ewolucja architektury sieci 3GPP - zarys. Rozwiązania charakterystyczne dla stanu obecnego: podstawowe protokoły sygnalizacyjne SS7 (MTP, ISUP, SCCP, INAP, MAP), sterowanie zgłoszeniami i połączeniami w sieci ISDN/3GPP z uwzględnieniem roli platformy IN i migracja architektury w kierunku sieci transportowej IP; warstwowa architektura sieci 3GPP, funkcje sterowania zgłoszeniami, funkcje bramowe dla mediów i dla sygnalizacji. Przykład szczegółowy: koncepcja realizacji usług połączeniowych poprzez sieć pakietową i architektura sterowania w protokole BICC. 3. Architektura SIP [4godz.] Architektura usługowa SIP, serwery i ich rola. Sterowanie - model zgłoszenie a sesja SIP, zgłoszenie/ dialog/ transakcja, podstawowe metody i mechanizmy SIP oraz ich rola w obsłudze sesji. Protokół SDP jako protokół nawiązywania połączenia w architekturze SIP. Adresowanie i ruting zgłoszeń w sieci SIP – zasady i rola w realizacji usług. Ewolucja SIP na bazie rozszerzeń protokołu – przykładowe rozrzerzenia (np. Refer, Join i model 3pcc), idea usług Instant Messaging oraz usług obecności. Współpraca SIP z innymi protokołami sterowania – ogólne zasady. 4. Funkcje bramowe w NGN – aspekt transportowy [2godz.] Współpraca różnych sieci w ramach NGN – koncepcja bram. Bramy medialne i model współpracy warstwy sterowania zgłoszeniami/usługami z warstwą transportową. Protokół H.248/Megaco – architektura styku MGC-MGCP, model zgłoszenia, obsługa. Bramy sygnalizacyjne: model współpracy funkcji sterowania w warstwie sygnalizacyjnej, transport sygnalizacji na bazie stosu SIGTRAN – architektura i protokoły, przykładowe zastosowanie w sieci 3GPP. 5. Współpraca międzydomenowa, koncepcja styków usługowych [2godz.] Współpraca międzydomenowa w sieciach NGN w warstwie sterowania zgłoszeniami: zestawienie roli standardów BICC, standard SIP-T/SIP-I, numeracja w sieci PSTN i w sieci IP - translacja numeracji wg ENUM. Otwarte styki usługowe NGN: koncepcja styków jako rozwinięcie idei IN, styków popularne w zastosowaniach operatorskich, modele operatorskie Telco 2.0/3.0. 6. Sieć NGN IMS wg 3GPP/TISPAN/ITU [2godz.] Konwergencja usług i sieci - docelowa warstwowa architektura NGN wg organizacji normalizacyjnych. Koncepcja podsystemów (IMS, PSTN/ISDN emulation/simulation, …). Usługi i koncepcja filarów usługowych (service enablers), wybrane funkcje jak obecności, lokalizacyjne, obsługi wiadomości, obsługa sesji) oraz ich wykorzystanie w realizacji usług aplikacyjnych. 7. Podsystem IMS [3godz.] Rola podsystemu IMS w realizacji usług dla terminali mobilnych i stacjonarnych. Architektura podsystemu i sterowanie obsługą sesji. Zasady realizacji usług sesyjnych: model z logiką usługową w sieci macierzystej - zasady kierowania wiadomości SIP, profile usługowe abonenta, współpraca warstwy sterowania sesją z warstwą aplikacyjną, scenariusze usługowe i sygnalizacja. Sterowanie jakością przekazu - powiązanie warstwy sterowania sesją z warstwą transportową . Bezpieczeństwo i architektura SBC (Session Border Controller). Emulacja/symulacja PSTN/ISDN jako przykładowa aplikacja IMS. 8. Warstwa transportowa NGN w koncepcji 3GPP/TISPAN [3godz.] Architektura sieci transportowej 4G: system EPS, sieć EPC. Transportowe funkcje sterowania w obrębie EPC: sterowanie zasobami, sterowanie dostępem do sieci – architektura i zasady realizacji usług o różnym dostępie do sieci. Zasady współpracy aplikacji z warstwą transportową: koncepcja sterowania transportem z wykorzystaniem serwera polityk, elementy protokołu Diameter oraz mechanizmy zapewniania jakości transferu. Aspekty autonomiczności warstwy transportowej w sieci EPC – koncepcja SON (self-organising network). 9. Wybrane aspekty ewolucji sieci: zagadnienia QoS a przyszły Internet [2godz.] Ruch i zjawisko przeciążenia w sieci IP, podstawowe zakresy obciążenia ruchowego sieci – transparentny, elastyczny i przeciążenie - a potrzeba sterowania zasobami i ruchem, klasyczne mechanizmy zapewniania jakości – spojrzenie krytyczne, koncepcja operatorska - IPX oraz Internet niezarządzany, nowe paradygmaty zarządzania ruchem: sterowanie przepływowe (flow-aware networking) oraz opłaty za przeciążenie (congestion pricing). 10. Wybrane aspekty ewolucji sieci: bezprzewodowe sieci kratowe [3godz.] Wprowadzenie do techniki bezprzewodowych sieci kratowych (Wireless Mesh Networks, WMN): architektura, budowa i podstawowe zasady działania sieci WMN, sieci WMN na tle innych technik sieci bezprzewodowych. Wybrane problemy zarządzania zasobami: zakres pojemności sieci i optymalna strategia sterowania a podejście cross-layer, sprawiedliwy przydział zasobów jako praktyczne podejście do problemu zarządzania zasobami, podstawowe mechanizmy sterowania w ujęciu warstwowym OSI (sterowanie mocą, szeregowanie łączy, ruting, sterowanie przeciążeniem). Typowe zastosowania WMN: dostęp do Internetu i powiększenie zasięgu węzłów WLAN, sieci osiedlowe, sytuacje kryzysowe. Standaryzacja: IEEE 802.11s. 11. Wybrane aspekty ewolucji sieci: ewolucja sieci dostarczania treści [3godz.] Usługi dostarczanie treści: wymagania i przykładowe odmiany takich sieci (sieci P2P, sieci CDN, sieci społecznościowe). Przypadek sieci CDN: podstawy sieci CDN (Content Delivery Network): buforowanie treści (WEB caching) a sieci CDN, architektura i główne funkcje CDN (alokacja treści, kierowanie zapytań i wybór serwera, biling), zastosowania. Ewolucja sieci CDN: ograniczenia współczesnych rozwiązań CDN, koncepcja CDNI (CDN Interconnection) jako opcja rozwoju w stronę globalnej sieci CDN, koncepcja NGCD (Next Generation Content Delivery) / cloud acceleration. Sieci treści na tle koncepcji przyszłego Internetu. 12. Wybrane aspekty ewolucji sieci: wirtualizacja sieci i sieci programowalne [2godz.] Wstęp: ograniczenia obecnego Internetu (wydajność, niezawodność, modele biznesowe). Wirtualizacja zasobów – spojrzenie klasyczne. Multipleksacja i agregacja jako podstawa przetwarzania w chmurze. Wirtualizacja sieci i sieci nakładkowe, federacja sieci. Zastosowanie technik komutacji i przełączania w wirtualizacji sieci: architektura OpenFlow i koncepcja sieci programowalnych (Software Defined Network). Zakres projektu: • Część 1: Zadanie polega na opracowaniu koncepcji, zaprojektowaniu oraz implementacji usługi sieciowej z wykorzystaniem styku usługowego wzorowanego na standardzie ParlayX. Implementacja jest realizowana w Laboratorium Sieci IP w Instytucie Telekomunikacji z wykorzystaniem centrali IP Alcatel OmniPCX. Środowisko programistyczne obejmuje język Java/Eclipse oraz technikę Web Services. Konfiguracja centrali może być dodatkowo wzbogacona przez uczestników projektu poprzez dołączenie do sieci lokalnej terminali PC z komunikatorami posługującymi się protokołem SIP. • Część 2: Zadanie polega na opracowaniu koncepcji, zaprojektowaniu i zaimplementowaniu prostej funkcji sterowania siecią (np. ruting w warstwie Ethernet) z wykorzystaniem sterownika OpenFlow. Implementacja jest realizowana w środowisku OpenFlow na sprzęcie prywatnym uczestnika projektu lub w Laboratorium Sieci IP.

Metody oceny:

Projekt 2 x 30 pkt. = 60 pkt Egzamin 40 pkt.

Egzamin:

tak

Literatura:

[1] Zuidweg J. Next Generation Intelligent Networks, 2002 (czytelnia IT PW) [4] Jajszczyk A. Transport sygnałów w sieciach nowej generacji, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, nr 4, 2003 [3] Poikselka M. IMS - IP Multimedia concepts and services in the mobile domain, Wiley, 2004 i nowsze edycje (czytelnia IT PW). [4] Mueller S.M. APIs and Protocols for Convergent Network Services, McGraw-Hill, 2002. [5] Materiały w przykładowych witrynach WWW: • International Softswitch Consortium: http://www.softswitch.org • centrum informacyjne SIP: http://www.sipcenter.com • materiały ze strony 3GPP [6] Materiały udostępniane przez prowadzącego ze strony przedmiotu.

Witryna www przedmiotu:

www.tele.pw.edu.pl/sng

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt [K_W10] [K_W12]

student potrafi określić wymagania dla autonomicznych funkcji zarządzania zasobami w sieci i zilustrować zasady ich realizacji przykładzie wybranego rozwiązania
Weryfikacja: projekt 2, egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10, K_W12
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W04, T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07

Efekt [K_W10] [K_W11] [K_W12]

student rozumie problematykę zapewniania jakości przekazu (QoS) w sieciach oraz istoty optymalnego sterowania zasobami w sieci (na przykładzie sieci bezprzewodowych typu mesh)
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10, K_W11, K_W12
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W04, T2A_W01, T2A_W03, T2A_W04, T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07

Efekt [K_W08] [K_W09] [K_W11]

student zna architekturę sieci konwergentnej oraz rozumie przyczyny i kierunki jej ewolucji
Weryfikacja: egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W08, K_W09, K_W11
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03, T2A_W03, T2A_W01, T2A_W03, T2A_W04

Efekt [K_W10] [K_W11] [K_W13]

student zna protokoły kumunikacyjne stosowane w sieciach konwergentnych, ich rolę oraz rozwiązania alternatywne, wzajemne powiązania i kierunki ich rozwoju
Weryfikacja: projekt 2, egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W10, K_W11, K_W13
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W04, T2A_W01, T2A_W03, T2A_W04, T2A_W05

Efekt [K_W09] [K_W13]

student zna podstawowe techniki sieciowe związane z koncepcją przyszłego Internetu
Weryfikacja: projekt 2, egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_W09, K_W13
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W03, T2A_W05

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt [K_U09] [K_U12]

zaprojektować i zaimplementować aplikacje wykorzystujące styki sieciowe do: funkcji sterowania zgłoszeniami w sieci konwergentnej i funkcji przełączania pakietów w transportowych sieci pakietowej
Weryfikacja: projekt 1, 2
Powiązane efekty kierunkowe: K_U09, K_U12
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U05, T2A_U07, T2A_U09, T2A_U15, T2A_U15, T2A_U16, T2A_U17, T2A_U18, T2A_U19

Efekt [K_U08] [K_U11]

student potrafi określić wymagania dla autonomicznych funkcji zarządzania zasobami w sieci i dobrać właściwy ich zestaw do realizacji określonego celu zarządzania siecią
Weryfikacja: projekt 2
Powiązane efekty kierunkowe: K_U08, K_U11
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U12, T2A_U13, T2A_U15, T2A_U17, T2A_U18, T2A_U19

Efekt [K_U08] [K_U15]

student, na podstawie znajomości architektury sieci konwergentnej, potrafi określać możliwe opcje budowy takiej sieci na podstawie ogólnych wymagań operatorskich
Weryfikacja: projekt 1, egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U08, K_U15
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U12, T2A_U13, T2A_U10

Efekt [K_U08] [K_U11] [K_U15]

student potrafi potrafi wskazać właściwy wariant architektury sieci konwergentnej oraz odpowiedni zestaw protokołów komunikacyjnych zależnie od usługowych i technicznych wymagań operatora
Weryfikacja: projekt 1, egzamin
Powiązane efekty kierunkowe: K_U08, K_U11, K_U15
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U12, T2A_U13, T2A_U15, T2A_U17, T2A_U18, T2A_U19, T2A_U10