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. 2012/2013
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

Efekt 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 efekty kierunkowe: K_W04, K_W08, K_W10, K_W12, K_W14, K_W16
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W01, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07, T1A_W05, T1A_W08
Efekt 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 efekty kierunkowe: K_W01, K_W05, K_W08, K_W12, K_W15
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W02, T1A_W04, T1A_W01, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07, T1A_W06
Efekt 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 efekty kierunkowe: K_W04, K_W05, K_W08, K_W11, K_W12
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W02, T1A_W04, T1A_W01, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W02, T1A_W07, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07
Efekt PKC1-W4
Ma podstawową wiedzę na temat zjawisk obsługi masowej
Weryfikacja: egzamin, ćwiczenie 3
Powiązane efekty kierunkowe: K_W01, K_W08
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W01, T1A_W03, T1A_W04
Efekt PKC1-W5
Zna ogólną ideę i sposób prowadzenia działań eksploatacyjnych i utrzymaniowych węzła komutacyjnego
Weryfikacja: egzamin, ćwiczenie 6
Powiązane efekty kierunkowe: K_W08, K_W11, K_W12, K_W13
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W02, T1A_W07, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07, T1A_W02, T1A_W04, T1A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt 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 efekty kierunkowe: K_U08
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U10, T1A_U12
Efekt 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 efekty kierunkowe: K_U10, K_U14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13, T1A_U01
Efekt 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 efekty kierunkowe: K_U06, K_U09, K_U12
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U09, T1A_U05, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U13, T1A_U09, T1A_U14, T1A_U16

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt PKC1-K1
Potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: kolokwium, egzamin, laboratoria
Powiązane efekty kierunkowe: K_K03, K_K06
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03, T1A_K06