- Nazwa przedmiotu:
- Podstawy komutacji cyfrowej
- Koordynator przedmiotu:
- Krzysztof BRZEZIŃSKI
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Telekomunikacja
- Grupa przedmiotów:
- Przedmioty techniczne
- Kod przedmiotu:
- PKC
- Semestr nominalny:
- 7 / rok ak. 2018/2019
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- Bilans nakładu pracy przeciętnego studenta:
-- udział w wykładach: 15 x 2 godz. = 30 godz.
-- przygotowanie do wykładów (przejrzenie notatek): 15 x 30 min. = 7.5 godz.
-- udział w konsultacjach w semestrze (przy założeniu, że student czterokrotnie korzysta z 1 godz. konsultacji): 4 godz.
-- przygotowanie do kolokwium: 8 godz.
-- udział w laboratoriach: 6 x 5 godz. = 30 godz.
-- przygotowanie do laboratoriów: 6 x 4 godz. = 24 godz.
-- przygotowanie do egzaminu: 12 godz.
-- konsultacje przed egzaminem: 2 godz.
Łączny nakład pracy studenta wynosi zatem:
30 + 7.5 + 4 + 8 + 30 + 24 + 12 + 2 = 117.5 godzin, co odpowiada 5 punktom ECTS.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- Nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
30 + 4 + 12 (udział nauczyciela w laboratorium) + 2 = 48, co odpowiada ok. 2 punktom ECTS
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- Nakład pracy studenta związany z zajęciami praktycznymi:
30 godz. (laboratorium), co odpowiada ok. 1 punktowi ECTS
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium30h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Od studentów oczekuje się podstawowej znajomości zagadnień obwodów elektrycznych, układów cyfrowych i zasad określania architektury funkcjonalnej systemów. Przedmiot podstawowy - brak wymagań szczególnych.
- Limit liczby studentów:
- 60
- Cel przedmiotu:
- 1. Ukształtowanie zrozumienia związków pomiędzy cechami usług telekomunikacyjnych a wariantowymi koncepcjami i środkami ich realizacji.
2. Zapoznanie studentów z kanonem koncepcji i technik stosowanych w tradycyjnych systemach telekomunikacyjnych z komutacją łączy: telefonicznych (PSTN) i zintegrowanych (ISDN).
3. Ukształtowanie podstawowych umiejętności rozpoznawania, jakościowego i ilościowego opisywania oraz powiązywania ze sobą zjawisk zachodzących w procesie realizacji usługi, zwłaszcza dotyczących sygnalizacji i komutacji.
- Treści kształcenia:
- Wykład:
(2h) Wprowadzenie. Pojęcie systemu, jego granica, cel (misja) i struktura wewnętrzna. System telekomunikacyjny "naiwny", zcentralizowany, rozproszony. Dzielenie się wspólnymi zasobami. Struktura sieci: aparaty końcowe, węzły komutacyjne, łącza abonenckie i międzycentralowe.
(2h) Pojęcia: usługa (jej przywołanie); sesja usługowa (jej ustanowienie), połączenie (jego zestawianie). Klasy usług: interaktywne (konwersacyjne, messaging, information retrieval) i rozsiewcze. Usługi przenoszenia i teleusługi. Usługi podstawowe i dodatkowe. Usługa powszechna. Usługi a sposoby ich skutecznej realizacji. Pojęcie komutacji. Komutacja łączy-kanałów, pakietów, wiadomości. Koncepcje alternatywne: zestawianie połączeń w systemach ze wspólnym medium transmisyjnym. Techniki zwielokrotnienia. Technologie dostępu.
(3h) Wewnętrzna struktura węzła komutacyjnego. Główny paradygmat działania sieci PSTN/ISDN: autonomia węzłów. "Krok" procesu łączeniowego. Scenariusz obsługi połączenia w sieci. Scenariusz obsługi zgłoszenia w węźle: wykrywanie zgłoszenia, preselekcja, zestawianie łącza, zaliczanie, rozłączanie. Funkcje elementarne systemu sterowania: przepatrywanie, realizacja procesu sekwencyjnego, odwołanie do bazy danych, wysterowanie sprzętu.
(2h) Koordynacja w systemie rozproszonym: sygnalizacja i jej protokoły. Problemy projektowania i implementowania protokołu sygnalizacyjnego: cykl życia, defekty konstrukcji protokołu, języki opisu (SDL, MSC), standaryzacja.
(2h) Sygnalizacja abonencka analogowa w sieci telefonicznej PSTN. Postać sygnałów. Budowa klasycznego aparatu telefonicznego. Zespoły przyłączeniowe (abonenckie zespoły liniowe).
(2h) Transmisja sygnału rozmównego w sieci PSTN. Układ rozgałęźny, transmisja dwutorowa, zjawiska sprzężeń i echa. Transmisja cyfrowa: abonenckie zespoły liniowe klasy BORSCHT, przekształcenie PCM.
(2h) Komutacja sygnału dyskretnego. Komutator czasowy - koncepcja, schemat ideowy, zastosowania. Potrzeba komutacji sygnałów w wielu strumieniach zwielokrotnionych - komutator przestrzenny. Struktury złożonych pól komutacyjnych. Własności strukturalne pól wielosekcyjnych - twierdzenie Closa. Synchronizacja strumienia: mechanizm porządkujący - bufor elastyczny, zjawisko poślizgów. Synchronizacja sieci.
(2h) Podstawy teorii ruchu telekomunikacyjnego. Miary ruchu, wzory Erlanga, elementy projektowania sieci.
(4h) Sieć ISDN. Geneza, charakterystyczne cechy, realizowane usługi przenoszenia i wspierane teleusługi. Sygnalizacja DSS1: koncepcja, realizacja fizyczna, protokoły warstwy 1, 2 i 3. Aparaty końcowe i urządzenia zakończeniowe o rozszerzonej funkcjonalności.
(4h) Sygnalizacja międzycentralowa. Systemy CAS i CCS. Zagadnienia współpracy (interworking) protokołów sygnalizacyjnych. Protokół sygnalizacji międzycentralowej ISUP: elementy syntaktyczne, standaryzowane procedury sygnalizacyjne a pragmatyka ich użycia. Struktura i pozostałe protokoły systemu sygnalizacji SS7. Zestawianie połączeń i realizacja usług dodatkowych z użyciem współpracujących protokołów ISUP i DSS1.
(1h) Ewolucja i struktury alternatywne: koncepcja i zastosowania sieci inteligentnej, sieci hybrydowe. Niezawodność: wymagania i mechanizmy.
Laboratorium:
Ćwiczenie 1: Komutacja elektroniczna
Praktyczna ilustracja działania cyfrowych pól komutacyjnych dla komutacji kanałów (łączy), z wykorzystaniem programu symulacyjnego. Obserwacja i analiza działania elektronicznych komutatorów czasowych i przestrzennych oraz pól komutacyjnych o złożonej strukturze. Zadaniem studentów jest odpowiednie wysterowanie pól komutacyjnych o różnej budowie tak, by zostały zrealizowane podane przez prowadzącego plany numeracji.
Ćwiczenie 2: Alternatywne struktury realizacji usług telekomunikacyjnych
Realizacja kontrolowanego przenoszenia strumienia cyfrowego pomiędzy wybranymi portami – struktury ze wspólnym medium transmisyjnym i sterowaniem rozproszonym (jak w klasie sieci LAN). Obserwacja zachowania systemu w zadawanych warunkach, na bazie symulacji komputerowych (dla struktur magistralnych i pierścieniowych). Przewidywanie i analiza własności systemu. Identyfikacja aspektu zaobserwowanego zachowania, który nie jest zgodny z właściwym, standardowym algorytmem dostępu do medium (przez co utrwalony zostaje obraz tego co, jest zgodne ze standardami).
Ćwiczenie 3: Zależności ruchowe
W ćwiczeniu studenci stosują elementy teorii ruchu do projektowania sieci wiązek łączy, na przykładzie sieci z alternatywnym, hierarchicznym kierowaniem ruchu. Wykorzystywany jest własny, komputerowy system projektowania sieci. Podczas ćwiczenia studenci utrwalają znajomość podstawowych elementów teorii systemów masowej obsługi, w których m.in. zachodzą zjawiska blokady. Dodatkowo, studenci uzyskują informacje o rzeczywistym koszcie poszczególnych elementów sieci i porównują łączne koszty struktur wariantowych.
Ćwiczenie 4: Specyfikacja, weryfikacja, walidacja zachowania systemu sterowania węzła
Ćwiczenie dotyczy zagadnienia weryfikacji i walizacji w projektowaniu i implementowaniu systemów elekomunikacyjnych. Dana jest specyfikacja zachowania rozproszonego systemu sterowania węzła, wyrażona formalnie. Studenci konfrontują proces obsługi zgłoszenia, zaobserwowany w systemie symulacyjnym, z zadaną specyfikacją oraz z wcześniej poznanym przebiegiem wzorcowym. Dla ułatwienia, studenci mogą posiłkować się przy tym obserwacją zachowania systemu rzeczywistego, zainstalowanego w laboratorium. Zadanie polega na identyfikowaniu usterek (przypadków niewłaściwego zachowania systemu) i ich przyczyn: błędów koncepcyjnych i defektów specyfikacji, klasyfikowaniu takich działań jako walidacji bądź weryfikacji oraz proponowaniu stosownych korekt specyfikacji.
Ćwiczenie 5: Protokoły sygnalizacyjne DSS1 i ISUP
Zapoznanie się z centralą abonencką ISDN (DGT 3450), terminalami abonenckimi ISDN (telefonicznymi i wideotelefonicznymi) i monitorami sygnalizacji (własne - Mondis, Tektronix). Przewidywanie, obserwacja i analiza przebiegu sygnalizacji abonenckiej DSS1 i międzycentralowej ISUP przy realizacji usług, w warunkach rzeczywistych, w działającej instalacji ISDN, z użyciem monitorów sygnalizacji.
Ćwiczenie 6: Konfigurowanie i eksploatacja systemu telekomunikacyjnego.
Zapoznanie się z funkcjonalnością i oprogramowaniem eksploatacyjno-utrzymaniowym węzła komutacyjnego, na bazie zintegrowanego systemu telekomunikacyjnego ISDN / PSTN / VoIP typu DGT 3450 Millenium. Tworzenie konfiguracji dla struktur sprzętowych i logicznych oraz usług centrali, zgodnie ze wskazanymi założeniami i celami. Aplikowanie zmodyfikowanej konfiguracji i obserwowanie jej efektów.
- Metody oceny:
- Sprawdzanie osiągnięcia założonych celów kształcenia w zakresie oceny sumatywnej jest realizowane poprzez:
- sprawdzanie wiedzy i umiejętności wykazanych na kolokwium i egzaminie pisemnym o charakterze testu zamkniętego, z elementami otwartymi (zadanie problemowe); w razie wątpliwości sprawdzanie następuje w formie indywidualnego egzaminu ustnego;
- sprawdzanie wiedzy, umiejętności i kompetencji społecznych wykazanych podczas ćwiczeń laboratoryjnych: krótkie kolokwium wstępne, uzupełniająca ocena bieżąca, sprawozdanie z ćwiczenia
Sprawdzanie osiągnięcia założonych celów kształcenia w zakresie oceny formatywnej następuje poprzez interaktywne elementy wykładów oraz podczas bezpośrednich kontaktów ze studentem w ramach konsultacji.
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- [1] A.Jajszczyk: Wstęp do telekomutacji. WNT, 1990 (wydanie preferowane), 1998
[2] K.Brzeziński: Sieci lokalne. Oficyna Wydawnicza PW, 1995
[3] K.Brzeziński: Istota sieci ISDN. Oficyna Wydawnicza PW, 1999
[4] M.Dąbrowski (red.): Sterowanie i oprogramowanie w telekomunikacyjnych sieciach zintegrowanych. WKiŁ, 1990
[5] G.Danilewicz, W.Kabaciński: System Sygnalizacji nr 7. WKŁ, 2005
[6] Materiały wykładowe i instrukcje do ćwiczeń, udostępniane studentom w postaci elektronicznej.
- Witryna www przedmiotu:
- https://studia.elka.pw.edu.pl/
- Uwagi:
- Limit liczby studentów jest ścisły i nieprzekraczalny.
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka PKC1-W1
- Zna sposób realizacji usług w sieci z komutacją łączy (PSTN i ISDN) , jego genezę i uwarunkowania (także
Weryfikacja: kolokwium, egzamin, ćwiczenie 1 i 5
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W04, K_W08, K_W10, K_W12, K_W14, K_W16
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG, III.P6S_WG.o, I.P6S_WK
- Charakterystyka PKC1-W2
- Ma podstawową wiedzę na temat roli, rodzajów, mechanizmów, sposobów wyrażania w standardach, a także elementów projektowania i implementowania protokołów sygnalizacyjnych
Weryfikacja: kolokwium, egzamin, ćwiczenie 4 i 5
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W05, K_W08, K_W12, K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG, III.P6S_WG.o
- Charakterystyka PKC1-W3
- Zna ogólną budowę elementów sieci i aparatów końcowych oraz zadania i zasady działania ich podstawowych wewnętrznych części (obwodów, podsystemów), w tym - pól komutacyjnych
Weryfikacja: kolokwium, egzamin, ćwiczenie 1 i 4
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W12, K_W04, K_W05, K_W08, K_W11
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG
- Charakterystyka PKC1-W4
- Ma podstawową wiedzę na temat zjawisk obsługi masowej
Weryfikacja: egzamin, ćwiczenie 3
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG
- Charakterystyka PKC1-W5
- Zna ogólną ideę i sposób prowadzenia działań eksploatacyjnych i utrzymaniowych węzła komutacyjnego
Weryfikacja: egzamin, ćwiczenie 6
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W08, K_W11, K_W12, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka PKC1-U1
- Potrafi krytycznie odnieść sposób realizacji usług w sieciach z komutacją łączy do zasad i technik stosowanych w systemach telekomunikacyjnych innych typów
Weryfikacja: egzamin, ćwiczenie 2 i 5
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o
- Charakterystyka PKC1-U2
- Potrafi rozpoznać i zaklasyfikować elementy syntaktyczne i proceduralne protokołów sygnalizacyjnych oraz zinterpretować przebiegi sygnalizacji abonenckiej i międzycentralowej PSTN/ISDN w typowych scenariuszach realizacji usług
Weryfikacja: kolokwium, egzamin, ćwiczenie 4 i 5
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U10, K_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.2.o
- Charakterystyka PKC1-U3
- Potrafi wyrazić matematycznie podstawowe prawa rządzące zjawiskami obsługi masowej oraz wykorzystać te prawa w prostych zadaniach projektowania (wymiarowania) sieci łączy, z uwzględnieniem aspektu ekonomicznego
Weryfikacja: egzamin, ćwiczenie 3
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U06, K_U09, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.4.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka PKC1-K1
- Potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: kolokwium, egzamin, laboratoria
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K03, K_K06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_KO