440-2103/03 – Úvod do komunikačních technologií (ÚdKT)
Garantující katedra | Katedra telekomunikační techniky | Kredity | 6 |
Garant předmětu | prof. Ing. Miroslav Vozňák, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Miroslav Vozňák, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky