440-2103/03 – Úvod do komunikačních technologií (ÚdKT)

Garantující katedraKatedra telekomunikační technikyKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Miroslav Vozňák, Ph.D.Garant verze předmětuprof. Ing. Miroslav Vozňák, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
MIC26 Ing. Libor Michalek, Ph.D.
MIC0357 Libor Michálek
NED086 Ing. Jan Nedoma, Ph.D.
ROZ132 Ing. Jan Rozhon, Ph.D.
REZ106 Ing. Filip Řezáč, Ph.D.
SKA109 Ing. Jan Skapa, Ph.D.
SEB74 Ing. Roman Šebesta, Ph.D.
VOZ29 prof. Ing. Miroslav Vozňák, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Klasifikovaný zápočet 3+2
kombinovaná Klasifikovaný zápočet 2+24

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Rozumět základním jednotkám, veličinám a technologiím v telekomunikacích. Učební výstupy jsou stanoveny tak, aby studenti byli schopni identifikovat, aplikovat a řešit úlohy z oblasti komunikačních technologií.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Student získává informace o principech přenosu informace v metalických, optických a bezdrátových sítích a porozumí používaným technologiím pro elektronickou komunikaci. V rámci kurzu je důraz kladen na architekturu sítí, nepoužívanější principy a protokoly. Pozornost je věnována rovněž multimédiím a zabezpečení přenosu informace. V závěru jsou zmíněny perspektivní technologie pro sítě Internetu věcí a M2M (Machine-to-Machine) komunikace.

Povinná literatura:

M. Vozňák, P. Číka, L. Michalek, F. Řezáč, J. Skapa, R. Šebesta, M. Dvorský: Úvod do komunikačních technologií, VŠB-TUO, 150 str., 2018. T. Anttalainen, J. Ville: Introduction to Communication Networks, Artech House Communications and Network Engineering Series, 367 p., 2014.

Doporučená literatura:

Horst,J., Rotter,H.: Infomační a telekomunikační technika. Europa-Sobatalez, 1. vyd., 399 str., 2004. M. Clark: Networks and Telecommunications, John Wiley & Sons, Ltd, 2nd edition, 973 p., 2001.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Každý student má možnost v průběhu semestru získat maximálně 100 bodů, z toho za: • vyřešení projektů 2x20 bodů, • laboratorní cvičení, čtyři bodované úlohy 4x5 bodů, • kontrolní testy 2x20 bodů

E-learning

https://lms.vsb.cz/login/index.php

Další požadavky na studenta

Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Osnova  1. Přenos signálu. Analogové a diskrétní signály, vlastnosti, základní pojmy a rozdělení. Simplexní, poloduplexní a duplexní komunikace, synchronní a asynchronní přenos a příklady použití. Techniky vícenásobného přenosu (prostorové, frekvenční, časové, kódové multiplexy). 2. Komunikační řetězec. Prvky komunikačního řetězce, přenosový kanál a jeho vlastnosti. Struktura sítí, síťové topologie, výhody a nevýhody, metody přístupu k přenosovému médiu (deterministické a stochastické). Architektura sítí, páteřní a přístupové sítě, praktické příklady. 3. Metalické sítě. Základní typy sdělovacích kabelů. Symetrická a nesymetrická vedení. Náhradní model vedení. Útlum, přeslech na blízkém a vzdáleném konci. Vliv kapacitní nerovnováhy na přenosovou funkci vedení. Můstkové metody zaměřování poruch na vedení. 4. Optické sítě. Výhody a nevýhody vzdušných optických tras. Princip přenosu světla optickým vláknem. Totální odraz a útlum v optických vláknech. Spektrální útlumová charakteristika a disperze v optických vláknech. Spektrum polovodičových zdrojů světla pro optické komunikace. WDM sítě. 5. Přístupové sítě. Přenosová technologie typu xDSL (IDSL, VDSL, ADSL, SDSL - vlastnosti a použití). Optovláknové FTTx přístupové technologie (pasivní a aktivní optické sítě). Průmyslový standard DOCSIS. 6. Bezdrátové sítě. Rozdělení rádiového spektra. Základy šíření rádiového signálu, radiokomunikační řetězec. Klasifikace bezdrátových sítí a přehled systémů využívajících rádiový kanál (Wi-Fi, Bluetooth, WiMax a ZigBee) a jejich vlastnosti.  7. Počítačové sítě I. Model a architektura TCP/IP, vztah k modelu RM OSI, datagram, paket, rámec, enkapsulace. Adresa MAC, adresace IPv4 a IPv6. Transportní protokoly TCP a UDP. Ethernet a jeho typy, struktura rámce. 8. Počítačové sítě II. Aktivní prvky, přepínač a směrovač, principy přepínání (správa tabulky MAC adres, STP protokol, VLAN), směrování a směrovací protokoly (RIP, OSPF a BGP). Další důležité prvky počítačové sítě, DHCP a DNS. Neveřejný adresní prostor a překlad adresa NAT. 9. Mobilní buňkové sítě. Generace mobilních sítí, prvky a architektura GSM, UMTS a LTE. Datové přenosy v mobilních sítích (HSCSD, GPRS, EDGE, HSPA). Heterogenní sítě, sdílení spektra a kognitivní rádio. Mobilní sítě 5G. Lokalizace pomocí mobilní sítě. 10. Multimediální komunikace I. Vlastnosti multimédií. Protokoly pro přenosu informace v reálném čase. Principy kódování řeči, kódování tvaru vlny a zdrojové kódování hovorových signálů. Řečové kodeky a jejich vlastnosti. 11. Multimediální komunikace II. Video, Barevné modely RGB, CMY, CMYK a YUV. Rozlišení HD, Full HD a UHD. Komprese a základní principy škálovatelné komprese. Přehled formátů, kódování a kontejnerů. Videokonferenční systémy, distribuce video obsahu a streamování videa. 12. Bezpečnost. Princip kryptografie a steganografie, cíle kryptografie. Symetrická a asymetrická kryptografie, příklady nejpoužívanějších šifrovacích algoritmů, hašovací funkce a digitální podpis. Budoucnost kryptografie - sítě s distribucí klíčů s využitím principů kvantové mechaniky. 13. Internet věcí. Základní principy M2M komunikace a nízkoenergetické senzorové IoT sítě. Přehled LPWAN technologií a jejich vlastnosti, NB-IoT, SigFox, LoRa a IQRF. Kampusová IoT síť VŠB-TUO dle specifikace LoRaWAN, praktické ukázky komponentů architektury, implementace senzorů a příkladů užití. 14. Trendy a vize. Perspektivní komunikační technologie, diskuze nad dalším vývojem, limity metalických, optických a bezdrátových sítí. Dynamické sdílení spektra v kognitivních sítích a další vize budoucnosti.

Podmínky absolvování předmětu

Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B2647) Informační a komunikační technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060010) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A150001) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A150003) Počítačové systémy pro průmysl 21. století P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A150001) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B3973) Automobilové elektronické systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060008) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0713A060004) Projektování elektrických systémů a technologií P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0713A060004) Projektování elektrických systémů a technologií K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060010) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060008) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0713A060005) Elektroenergetika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060012) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0914A060001) Biomedicínská technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0713A060005) Elektroenergetika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0914A060001) Biomedicínská technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060012) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku