Радиофизический факультет

Скачать 129.06 Kb.

Название	Радиофизический факультет
Дата публикации	24.02.2015
Размер	129.06 Kb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Журналистика > Документы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Радиофизический факультет

Кафедра бионики и статистической радиофизики

УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета
____________________Якимов А.В.

«18» мая 2011 г.

Учебная программа
Дисциплины С3.Б24 «Беспроводные системы связи и их безопасность»
по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»

Нижний Новгород

2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины

Цель курса:

ознакомление с основными принципами построения систем мобильной связи и беспроводного Интернета и обеспечения их безопасности;
ознакомление с основными стандартами современных и перспективных систем мобильной связи и беспроводного Интернета.

Изучение курса предполагает:

усвоение общих закономерностей построения современных систем радиосвязи и обеспечения их безопасности;
получение навыков в нахождении основных характеристик современных систем радиосвязи;
усвоение основных стандартов современных систем радиосвязи.

2. Место дисциплины в структуре программы специалиста

Дисциплина «Беспроводные системы связи и их безопасность» относится к дисциплинам базовой части профессионального цикла основной образовательной программы по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», преподается в 7 семестре.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Изучение дисциплины «Беспроводные системы связи и их безопасность» обеспечивает овладение следующими общекультурными компетенциями:

способностью к логически правильному мышлению, обобщению, анализу, критическому осмыслению информации, систематизации, прогнозированию, постановке исследовательских задач и выбору путей их решения на основании принципов научного познания (ОК-9);
способностью самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях, непосредственно не связанных со сферой деятельности, развития социальных и профессиональных компетенций, изменения вида своей профессиональной деятельности (ОК-10).

Изучение дисциплины «Беспроводные системы связи и их безопасность» обеспечивает овладение следующими профессиональными компетенциями:

способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и применять соответствующий физико-математический аппарат для их формализации, анализа и выработки решения (ПК-1);
способностью применять математический аппарат, в том числе с использованием вычислительной техники, для решения профессиональных задач (ПК-2);
способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного общества, применять достижения современных информационных технологий для поиска и обработки больших объемов информации по профилю деятельности в глобальных компьютерных системах, сетях, в библиотечных фондах и в иных источниках информации (ПК-3);
способностью применять методологию научных исследований в профессиональной деятельности, в том числе в работе над междисциплинарными и инновационными проектами (ПК-5);
способностью к эксплуатации современного телекоммуникационного оборудования и приборов (ПК-9);
способностью применять основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки и передачи информации (ПК-10);
способностью осуществлять подбор, изучение, анализ и обобщение научно-технической информации, нормативных и методических материалов по методам обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных систем (ПК-11);
способностью применять современные методы исследования с использованием компьютерной техники (ПК-12);
способностью выявлять тенденции развития информационной безопасности телекоммуникационных систем (ПК-14);
способностью формулировать задачи и проводить исследования телекоммуникационных систем и оценивать их эффективность (ПК-15);
способностью планировать и проводить экспериментальное исследование телекоммуникационных систем (ПК-16);
способностью оценивать технические возможности и вырабатывать рекомендации по построению систем и сетей передачи информации общего и специального назначения (ПК-17);
способностью проектировать защищённые телекоммуникационные системы и проводить анализ проектных решений по обеспечению безопасности телекоммуникационных систем (ПК-19);
способностью участвовать в проведении экспериментально-исследовательских работ при аттестации телекоммуникационных систем с учетом нормативных требований по защите информации (ПК-23);
способностью эксплуатировать системы и средства обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных систем (ПК-32);
способностью определять технические характеристики телекоммуникационных систем (ПК-34);
способностью использовать и реализовывать алгоритмы обработки информации и сигналов в подвижных цифровых защищенных телекоммуникационных системах связи (ПСК-8.1);
способностью понимать и использовать принципы работы и методы эксплуатации систем подвижной цифровой защищенной связи (ПСК-8.2);
способностью выбирать методы и разрабатывать алгоритмы принятия решений для обеспечения безопасности систем подвижной цифровой защищенной связи (ПСК-8.3);
способностью модифицировать аппаратное и программное обеспечение узлов и устройств систем подвижной цифровой защищенной связи (ПСК-8.4).

В результате изучения дисциплины студенты должны

знать:

общие закономерности построения современных систем радиосвязи и обеспечения их безопасности;
основные стандарты современных систем радиосвязи;

приобрести навыки:

нахождения основных характеристик современных систем радиосвязи.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

Виды учебной работы	Всего часов	Семестры
Общая трудоемкость дисциплины	180	7
Аудиторные занятия	68	68
Лекции	34	34
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	34	34
Другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа	76	76
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графическая работа
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	экзамен (36)	экзамен (36)

5. Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№п/п	Раздел дисциплины	Лекции	ПЗ (или С)	ЛР
1.	Стандарты для систем мобильной связи	12		17
2.	Стандарты для систем доступа в Интернет и локальных сетей	14
3.	Стандарты, основанные на OFDM технологии	8		17

5.2. Содержание разделов дисциплины
I. Стандарты для систем мобильной связи.

1.1. Стандарт IS-95 для систем с кодовым разделением пользователей.

Физические основы кодового разделения пользователей в широкополосных системах связи. Метод прямого расширения спектра. Длинный и короткий псевдослучайные коды. Коды Уолша. Сверточные кодеры на базовой и мобильной станциях. Перемежитель (интерливер). Используемые модуляции. RAKE-приемник. Процедура управления мощностью. Основные параметры стандарта CDMA стандарта IS-95 для линий от базовой станции к пользователю и от пользователя к базовой станции. Основные методы разнесенной передачи.

1.2. Стандарты UMTS, UTRA и UTRAN.

Основные параметры стандартов Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) и Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN).

1.3. GSM-стандарт для систем мобильной связи.

Структура гиперкадра, мультикадра, кадра и временного окна. Каналы передачи данных. Каналы контроля, синхронизации и других служебных команд. Гауссова частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом. Основные характеристики.
II. Стандарты для систем доступа в Интернет и локальных сетей

2.1. Сети Ethernet.

Виды топологий и разновидности стандарта, метод управления доступом CSMA/CD. 1G Ethernet и перспективы развития.

2.2. Основные параметры физического уровня стандарта IEEE 802.11a (Wi-Fi).

Структура фрейма. Временная и частотная структура субфреймов “PREAMBLE”,“SIGNAL” и “DATA”. Процедура формирования фрейма. Шифрование (дешифрование) данных. Сверточное кодирование и перфорирование (punchuring). Перемежение данных (interleaving и deinterleaving). Модуляция данных. Формирование OFDM-символа. Используемые диапазоны частот (channelization). Спектр излучаемого сигнала.

2.3. Уровень доступа к среде в стандартах семейства IEEE 802.11.

Обзор топологий беспроводных локальных сетей. Независимые зоны обслуживания (ad-hoc сети). Зоны обслуживания с точкой доступа. Понятие скрытого узла. Механизм «множественного доступа с контролем несущей и предотвращением коллизий». Управляющие фреймы стандарта (фреймы RTS, CTS и АСК). Функционирование под управлением распределённой координационной функции.

2.4. Стандарты для локальных сетей.

Основные спецификации беспроводных персональных сетей Bluetooth. Метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты. Режимы работы и безопасность. Топология сетей Token Ring. Маркерный метод доступа. Сравнение Token-Ring и Ethernet. Принципы построения сенсорных сетей ZigBee: программное и аппаратное обеспечение, типы узлов, формат кадра данных.
III. Стандарты, основанные на OFDM технологии.

3.1. Основные особенности OFDM технологии.

Понятия многолучевого распространение сигналов и межсимвольной интерференции. OFDM модуляция. Модуляция и демодуляция OFDM сигнала c использованием быстрого преобразования Фурье. Использование циклического префикса для сохранения ортогональности поднесущих OFDM сигнала в многолучевом канале. Модель OFDM системы связи в частотной области. Выбор параметров OFDM системы. Ортогональное частотное мультиплексирование пользователей OFDMA. Параметры OFDMA модуляции, используемой в нисходящем канале системы связи LTE.

3.2. Основные особенности DFTS-OFDM технологии.

Недостатки OFDM модуляции. Модуляция DFTS-OFDM. Структуры передатчика и приемника системы связи, использующей DFTS-OFDM модуляцию. Мультиплексирование многих пользователей с помощью DFTS-OFDM модуляции. Параметры модуляции DFTS-OFDM, применяемой в восходящем канале системы связи LTE.

3.3. Алгоритмы пространственной обработки сигналов для узкополосных систем связи.

SIMO алгоритмы. MISO алгоритмы со знанием канала на передатчике. MISO алгоритмы без знания канала на передатчике, пространственно-временное кодирование. MIMO алгоритмы со знанием канала на передатчике. MIMO алгоритмы без знания канала на передатчике.

3.4. MIMO-OFDM системы связи.

Алгоритмы пространственной обработки сигналов, применяемые в системах связи LTE. Пространственно-частотное кодирование. Режимы пространственного мультиплексирования сигналов на одного или нескольких пользователей.
6. Лабораторный практикум.

№п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1.	1	Основные методы кодирования дискретных сообщений
2.	3	Методы разнесенной передачи

7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

Прокис Д. Цифровая связь. Пер. с англ. – М: Радио и связь, 2000. 800с.
Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Пер. с англ. – М:, Вильямс, 2003. 1104 с.
Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Теоретические основы обработки сигналов в беспроводных системах связи. Монография. – Нижний Новгород: ННГУ, 2011. – 368 с.
Кааранен Х., Ахтиайнен А., Лаитинен Л. Сети UMTS. Архитектура, мобильность и сервисы – М.: Техносфера, 2007 – 464 с.

б) дополнительная литература:

LTE. The UMTS Long Term Evolution. From theory from practice // Edited by Sesia S., Toufik I., Baker M. – Wiley, 2009 – 611 p.
Dahlman E., Parkvall S., Skold J., Beming P. 3G Evolution. HSPA and LTE for Mobile Broadband – 2nd edition – Academic Press, 2008 – 608 p.
Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Юрчук А.Б. Сети мобильной связи LTE. Технологии и архитектура – М.: Эко-Трендз, 2010 – 284 с.
Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 2000.
Olsson M., Sultana S., Rommer S., Frid L., Mulligan C. SAE and the Evolved Packet Core. Driving the Mobile Broadband Revolution – Academic Press, 2009 – 440 p.
Perahia E., Stacey R. Next Generation Wireless LANs: Throughput, Robustness and Reliability in 802.11n – Cambridge University Press – 368 p.

8. Вопросы для контроля

Расширение спектра сигнала в CDMA системе связи.
Принцип работы Rake приемника в CDMA системе связи.
Сверточное помехоустойчивое кодирование и перемежение (интерливинг) в CDMA системе связи.
Управление мощностью (Power Control) в CDMA системе связи.
Разнесенная передача в CDMA системе связи.
Понятие ортогональности поднесущих. Формирование и прием OFDM-сигнала.
Основные параметры физического уровня стандарта IEEE 802.11a. Структура фрейма.
Временная и частотная структура субфреймов “PREAMBLE”,“SIGNAL” и “DATA”.
Сверточное кодирование, перфорирование и модуляция в стандарте IEEE 802.11a.
Виды топологий беспроводных локальных сетей. Понятие о скрытом узле.
Механизм «множественного доступа с контролем несущей и предотвращением коллизий» в стандарте 802.11.
Структура гиперкадра, мультикадра, кадра и временного окна в GSM-стандарте.
Каналы передачи данных. Каналы контроля, синхронизации и других служебных команд в GSM-стандарте.
Гауссова частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом в GSM-стандарте.
Сети Ethernet: виды топологий и разновидности стандарта, метод управления доступом CSMA/CD. 1G Ethernet и перспективы развития.
Основные спецификации беспроводных персональных сетей Bluetooth. Метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты. Режимы работы и безопасность.
Топология сетей Token Ring. Маркерный метод доступа. Сравнение Token-Ring и Ethernet.
Принципы построения сенсорных сетей ZigBee: программное и аппаратное обеспечение, типы узлов, формат кадра данных.
OFDM модуляция. Модуляция и демодуляция OFDM сигнала c использованием быстрого преобразования Фурье. Использование циклического префикса для сохранения ортогональности поднесущих OFDM сигнала в многолучевом канале.
Модель OFDM системы связи в частотной области. Выбор параметров OFDM системы.
Ортогональное частотное мультиплексирование пользователей OFDMA. Параметры OFDMA модуляции, используемой в нисходящем канале системы связи LTE.
Недостатки OFDM модуляции. Модуляция DFTS-OFDM. Структуры передатчика и приемника системы связи, использующей DFTS-OFDM модуляцию.
Мультиплексирование многих пользователей с помощью DFTS-OFDM модуляции. Параметры модуляции DFTS-OFDM, применяемой в восходящем канале системы связи LTE.
Алгоритмы пространственной обработки сигналов для узкополосных систем связи. SIMO алгоритмы. MISO алгоритмы со знанием канала на передатчике. MISO алгоритмы без знания канала на передатчике, пространственно-временное кодирование.
MIMO алгоритмы со знанием канала на передатчике. MIMO алгоритмы без знания канала на передатчике.
MIMO-OFDM системы связи. Алгоритмы пространственной обработки сигналов, применяемые в системах связи LTE. Пространственно-частотное кодирование. Режимы пространственного мультиплексирования сигналов на одного или нескольких пользователей.

9. Критерии оценок

Превосходно	Превосходная подготовка с очень незначительными погрешностями
Отлично	Подготовка, уровень которой существенно выше среднего с некоторыми ошибками
Очень хорошо	В целом хорошая подготовка с рядом заметных ошибок
Хорошо	Хорошая подготовка, но со значительными ошибками
Удовлетворительно	Подготовка, удовлетворяющая минимальным требованиям
Неудовлетворительно	Необходима дополнительная подготовка для успешного прохождения испытаний
Плохо	Подготовка совершенно недостаточная

10. Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки

Курсовые работы не предусмотрены.
Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем».

Авторы программы ____________ Ермолаев В.Т.

____________ Флаксман А.Г.

Программа рассмотрена на заседании кафедры 28 марта 2011 года протокол № 15

Заведующий кафедрой ___________________ Мальцев А.А.

Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года

протокол № 05/10

Председатель методической комиссии_________________ Мануилов В.Н.

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Радиофизический факультет Дисциплины 02 «Полупроводниковые лазеры в оптической связи и измерительных системах»		Радиофизический факультет Дисциплины р12 «Взаимодействие электронных потоков с электромагнитными полями»
	Радиофизический факультет Данная дисциплина относится к общепрофессиональным дисциплинам федерального компонента, преподается в 9 семестре		Радиофизический факультет Данная дисциплина относится к дисциплинам специализации федерального компонента, преподается в 6 и 7 семестрах
	Радиофизический факультет ...		Радиофизический факультет Цель курса – сформировать у студентов представления о квантовомеханических закономерностях, лежащих в основе современной физики и...
	Радиофизический факультет Целью преподавания дисциплины «Дискретная математика» является подготовка специалистов к деятельности в сфере разработки, исследования...		Радиофизический факультет Содержание дисциплины направлено на расширение знаний электродинамики плазменных процессов, обусловленных ионизационной нелинейностью...
	Радиофизический факультет Цель изучения дисциплины состоит в освоении студентами методологии и технологии моделирования (в первую очередь компьютерного) информационных...		Радиофизический факультет Содержание дисциплины направлено на углубленное изучение методов физики твердого тела, знакомство с некоторыми современными проблемами...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Факультет русской филологии и журналистики. Факультет истории и юриспруденции. Факультет татарской и сопоставительной филологии....		Радиофизический факультет Дисциплина базируется на знаниях студентов, приобретенных в курсах общей физики, полупроводниковой электроники, электродинамики и...
	Радиофизический факультет Большое внимание в курсе уделено сопутствующему математическому описанию указанных процессов и их использованию для расчета основных...		Радиофизический факультет Дисциплина «Физическая электроника» относится к дисциплинам базовой части профессионального цикла основной образовательной программы...
	Радиофизический факультет Основное внимание при чтении лекций уделяется приближенным методам решения задач распространения и рассеяния скалярных волн в средах...		Радиофизический факультет Содержание дисциплины направлено на изучение разделов аналитической геометрии и высшей алгебры, необходимых для понимания других...

Радиофизический факультет

Похожие: