Detail předmětu

Mobile Network Communication Systems

FEKT-MPA-KPMAk. rok: 2021/2022

V rámci kurzu bude pozornost soustředěna na mobilní systémy 4G (LTE/LTE-A) a nově nastupující heterogenní komunikační systémy označované jako 5G NR (New Radio). V průběhu přednášek budou studenti seznámeni s: (i) architektura konvergovaných sítí, transportní a přístupová část mobilních sítí 4G a 5G NR, (ii) definice komunikačních technologií a mechanismů dle 3GPP, (iii) charakteristika mobilních sítí LTE (EPS), (iv) přístupová část E-UTRAN, (v) protokolová architektura EPS, (vi) procedury v LTE síti, (vii) přenos hlasu v mobilní síti LTE, (viii) mobilní systémy 5G NR. Na teoretickou část kurzu MKPM budou navazovat laboratorní cvičení, kde studenti s využitím simulačního nástroje Network Simulator 3 (NS-3) ověření teoretické předpoklady přenosu dat v mobilních sítí 4G či 5G NR. 

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Hošek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

Studenti získají informace o problematice mobilních sítí z hlediska spojovacích, přenosových a signalizačních systémů. Také se blíže seznámí s datovými službami a jejich vlastnostmi a jejich dalším vývoji.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratorní cvičení. Předmět využívá E-learning (Moodle) a také platformu MS Teams. 

Způsob a kritéria hodnocení

The correct completion of all tasks in laboratories gives up to 30 points. The requirements on the completion of the tasks in laboratories are described in the annual supervisor’s notice. The maximum of 70 points can be gained during the final exam. 

Osnovy výuky

1) Basic principles of wireless data transmission in telecommunication systems (spectrum utilisation, modulation, self-repairing codes,...).
2) LTE/LTE-A mobile systems (3GPP Rel. 8 -- Rel. 12).
3) Next-generation mobile systems - key principles.
4) Next-generation mobile systems - modulations, frequency utilization, frequency sharing.
5) Next-generation mobile systems - edge computing, cloud services.
6) Low Power Wide Area Networks - key principles.
7) LPWAN - Narrowband Internet of Things (3GPP Rel. 13).
8) LPWAN - Narrowband data transmission using the Sigfox technology (ISM band).
9) LPWAN - Narrowband data transmission using the LoRa technology (ISM band).
10) 5G+ Applications: Tactile Internet - principles, implementation, use-cases
11) 5G+ Applications: Augmented and virtual reality - introduction, key principles.
12) AR/VR - Antenna systems with beam forming and beam steering capabilities.
13) High-speed data transmissions in 5G NR - IEEE 802.11ad standard utilizing mmWave communication. 

Učební cíle

Předmět si klade za cíl seznámit studenty s aktuálními informacemi v oblasti mobilních komunikačních systémů. V rámci kurzu MKPM bude pozornost soustředěna na mobilní systémy 4G (LTE/LTE-A) a nově nastupující heterogenní komunikační systémy označované jako 5G NR (New Radio). V průběhu přednášek budou studenti seznámeni s: (i) architektura konvergovaných sítí, transportní a přístupová část mobilních sítí 4G a 5G NR, (ii) definice komunikačních technologií a mechanismů dle 3GPP, (iii) charakteristika mobilních sítí LTE (EPS), (iv) přístupová část E-UTRAN, (v) protokolová architektura EPS, (vi) procedury v LTE síti, (vii) přenos hlasu v mobilní síti LTE, (viii) mobilní systémy 5G NR. Na teoretickou část kurzu MKPM budou navazovat laboratorní cvičení, kde studenti s využitím simulačního nástroje Network Simulator 3 (NS-3) ověření teoretické předpoklady přenosu dat v mobilních sítí 4G či 5G NR.

 

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-CAN magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPA-EAK magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPAD-CAN magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPC-EAK magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPC-IBE magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPC-TIT magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Hošek, Ph.D.
Ing. Pavel Mašek, Ph.D.

Osnova

1. Mobilní sítě - vlastnosti, služby, typy, problémy. Problémy mobility - handover, roaming, identifikace, zabezpečení komunikace.
2. Struktura mobilních sítí - základní prvky, jejich význam a funkce. Systém GSM - vývoj, fáze 1, 2, 2+, struktura, rozhraní. Služby mobilních sítí - hlasové služby, kódování hlasu - FR, HR, EFR; datové služby; zabezpečení přenosu na rádiovém rozhraní.
3. Přístupová síť GSM – základnový subsystém - BTS, BSC; rádiové rozhraní GSM – pásma a jejich dělení, fyzické komunikační kanály, techniky multiplexu a vícenásobného přístupu, fyzické datové struktury kanálů, logické kanály a jejich funkce.
4. Spojovací subsystém GSM - MSC, GMSC, registry HLR, VLR, EIR; podpora přenosu SMS. Signalizace v GSM - signalizační systém, autentizace uživatele, aktualizace polohy účastníka, průběhy realizace služeb.
5. Operační subsystém - provozní a servisní centrum, centrum managementu sítě, administrativní centrum, centrum služeb inteligentních sítí
6. Přenos dat v mobilních sítích – technologie CSD a HSCSD; paketový způsob komunikace v mobilních sítích, technologie GPRS – architektura sítě GPRS, funkce uzlů SGSN a GGSN.
7. Přístupová část sítě GPRS – sdílení rádiových prostředků s technologií GSM, fyzické a logické kanály, kódovací schémata, kontexty mobility a paketového přenosu dat. Technologie EDGE – modulační a kódová schémata, změny v architektuře sítě oproti síti GPRS.
8. Systémy třetí generace – vývoj, cíle, typy, pásma IMT-2000 – UMTS, CDMA2000. Technologie UMTS – architektura sítě, podtypy FDD, TDD.
9. Přístupová síť UMTS – uzly NodeB, RNC a jejich funkce; rádiové rozhraní – technologie WCDMA, princip. Handover v sítích UMTS – hard, soft, softer. Komunikační kanály v sítích UMTS – fyzické, transportní, logické kanály a jejich funkce.
10. Zvyšování přenosové kapacity a snižování latence v sítích 3G pro multimediální služby – technologie HSDPA, HSUPA, HSPA+.
11. Subsystém IMS – funkce, architektura, protokolová struktura, princip registrace a realizace služeb.
12. Technologie EPS (LTE) – all-IP architektura sítě, části LTE, EPC. Rádiové rozhraní – techniky OFDMA, SC-FDMA, adaptivní modulační a kódová schémata, kanálová architektura rádiové přístupové sítě – fyzické, transportní a logické kanály.
13. Páteřní část EPS – funkce uzlů MME, HSS, PCRF, S-GW a P-GW, rozhraní a protokolové architektury uživatelské a řídicí roviny. Signalizace – realizace řídicích procedur a datových služeb. Hlasová služba v síti EPS – techniky CSFB, VoLTE a SRVCC.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Master of Engineering Balaji Kirubakaran, MSc, Eng.
Ing. Pavel Mašek, Ph.D.

Osnova

1.Úvodní cvičení - pravidla a bezpečnost práce v laboratoři, seznámení s laboratorními úlohami
2.Selekce a reselekce buněk v GSM a GPRS
3.Signalizace v IMS (Internet Protocol Multimedia Subsystem)
4.Konfigurace a měření parametrů VoIP v mobilních datových sítích
5.Databáze experimentální mobilní sítě na FEKT VUT
6.Měření na rozhraní GSM Mo-bis a A-bis
7.Analýza informací na rádiovém rozhraní sítě GSM/GPRS
8.Analýza rádiového rozhraní a komunikace sítí UMTS
9.Odesílání SMS zpráv v PDU formátu
10.Vzdálená obsluha FTP serveru přes mobilní síť
11.Komunikace v sítích LTE
12.Náhradní cvičení
13.Zápočtový test

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz