Detail předmětu

Datová komunikace

FEKT-BDAKAk. rok: 2009/2010

Teorie informace: Popis zdroje informace. Diskrétní sdělovací soustava. Přenos dat: Základní pojetí, data a signály, druhy přenosů, spolehlivost přenosu, kódování analogového a diskrétního signálu. Kódování snižující nadbytečnost: Prefixové kódy, Huffmanův kód, principy komprese dat. Protichybové kódování: Blokové kódy, stromové kódy, systém protichybového zabezpečení. Speciální modulace. Základy šifrování: Kryptografie a kryptoanalýza, kryptografický systém, metody klasické kryptologie. Šifrování veřejným klíčem. Zajištění bezpečnosti sítí. Šifrování v sítích. Kontrola přístupu. Autentizace uživatelů. Teorie hromadné obsluhy. Popis systému hromadné obsluhy: Charakteristiky SHO, Kendallova klasifikace a další charakteristiky SHO.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Výsledky učení předmětu

Student se seznámí podrobně se systémy přenosu dat a možnostmi realizace datové komunikace v těchto systémech. Probíraná látka je zaměřena především na kódování, jejich druhy a oblasti jejich využití. Rozsah studovaného materiálu je takový, aby student po úspěšném absolvování tohoto předmětu dokázal řešit obvyklé problémy, které se v této oblasti sdělovací techniky vyskytují.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Na konci každého laboratorního cvičení nebo cvičení na počítačích kontroluje vyučující zpracování výsledků realizovaného zadání a bodově je ohodnotí.Získané body z laboratorních měření a počítačových cvičení (max. 30 bodů za celý semestr)jsou pak součástí bodového hodnocení u zkoušky a tedy i klasifikace.
Zkouška je písemná. Maximální počet bodů je 70. Výsledné hodnocení je součet bodů za počítačová cvičení, laboratoře a písemnou zkoušku. Minimální přípustná hodnota je 50 bodů, maximální hodnota je 100 bodů.

Osnovy výuky

01.Základní poznatky z teorie informace. Zpráva a informace. Popis zdroje informace. Systémy pro přenos informace.
02.Kódování v systémech pro přenos informace. Problém příjemce a možnost jeho řešení.Kódování snižující nadbytečnost. Zabezpečovací kódování.
03.Blokové zabezpečovací kódy. Způsoby zadávání blokových kódů. Zabezpečení dat cyklickým kódem. Korekční kódy (Hammingův kód,Fireův kód,BCH kód).
04.Stromové zabezpečovací kódy. Třídění stromových zabezpečovacích kódů.Konvoluční kódy. Hagelbargerův kód (zabezpečovací schopnosti, způsoby realizace).
05.Přenos dat jako základ datové komunikace. Definice přenosu dat a její vysvětlení. Základní problémy přenosu dat a možnosti jejich řešení.
06.Systémy pro přenos dat SPD. Základní pojmy. Struktura SPD. Datová komunikace jako projev činnosti systému přenosu dat. Druhy SPD.Poloha SPD v nadřazených systémech. Druhy nadřazených systémů.
07.Datový signál. Vznik datového signálu. Kódy a abecedy.Třídění kódů.Abecedy používané k datové komunikaci. Rychlost a výkon zařízení pro přenos dat. Komprese datového signálu.
08.Datový kanál. Vznik datového kanálu z obecného telekomunikačního kanálu.Systém datového kanálu. Rušivé vlivy.Měření vlastností telekomunikačních kanálů pro systémy přenosu dat.
09.Datový spoj. Prvky a struktura systému datového spoje. Provozní charakteristiky datových spojů. Rozhraní v datovém spoji.
10.Spolehlivost datové komunikace. Vyjadřování spolehlivosti a možnosti jejího měření. Užívané metody zabezpečení proti chybám. Kódový zabezpečovací systém.
11.Šifrování způsob zabezpečení dat proti zcizení. Základní pojmy.Kryptografie a kriptoanalyza. Standard DES. Šifrování veřejným klíčem.
12.Modemy v systémech datové komunikace.Základní vlastnosti. Části modemů Modemy podle doporučení ITU.
13.Datová síť jako prostředek realizace datové komunikace. Základní typy komutací. Popis datové sítě. Veřejné a soukromé datové sítě. Prvky systému "Řízení přenosu". Vrstvový model řízení.

Učební cíle

Cílem kursu je seznámit studenty se základy datové komunikace, prostředky pro její realizaci a podmínkami pro uskutečňování v současných i perspektivních telekomunikačních systémech.

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-TLI , 2. ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1.Teorie informace. Zdroj informace: Množství informace, entropie, nadbytečnost. Diskrétní sdělovací soustava: Statické a dynamické vlastnosti zdroje, přenosový kanál, příjemce. Kódování: Princip realizace, význam pro přenos, příklady použití.
2.Přenos dat. Základní pojetí a terminologie: Kmitočet, spektrum, šířka pásma,rychlost přenosu, přenosový výkon. Data a signály, druhy přenosů a jejich příklady. Poškození dat při přenosu: Vnější vlivy, vnitřní vlivy. Spolehlivost přenosu. Přenosová media.
3.Kódování analogového a diskrétního signálu. Vysvětlení pojmu „analogová data“ a „digitální data“. Čtyři možné systémy pro přenos dat: Systém „digitální data a digitální signály“, „digitální data a analogové signály“,“analogová data a digitální signály“a „analogová data a analogové signály“. Oblasti použití a realizace těchto systémů.
4.Kódování snižující nadbytečnost. Základní metody: Prefixové kódy, Huffmanův kód. Složitější metody: Komprese bitové posloupnosti, jedno a dvouřádkové kódování u systému Telefax.
5.Protichybové kódování. Způsob modelování rušivých vlivů. Detekce a korekce chyb. Příklad dekódovací tabulky. Princip protichybového kódování. Zabezpečovací schopnost kódu. Třídění protichybových kódů.
6.Blokové kódy. Způsoby zadávání blokových kódů: Vytvářecí a kontrolní matice, vytvářecí mnohočleny. Zabezpečení dat cyklickým kódem: Model zabezpečovacího procesu, možnosti realizace kodéru a dekodéru. Příklady blokových kódů.
7.Stromové kódy. Třídění stromových kódů: Stromové kódy, mřížové kódy, konvoluční kódy. Způsoby zadávání konvolučních kódů: Vytvářecí mnohočleny, vytvářecí matice, zabezpečovací schopnosti kódů. Realizace kódovacího a dekódovacího procesu.
8.Protichybové kódové zabezpečovací systémy (PKZS). Příklad vzniku PKZS. Poloha PKZS v nadřazeném přenosovém systému. Požadavky kladené na PKZS a jejich řešení. Příklady PKZS.
9.Speciální modulace využívající principů protichybového zabezpečení. Systémy s vícestavovým fázovým klíčováním. Umělé zvyšování nadbytečnosti modulačního systému. Protichybové kódování v systému fázového klíčování.
10.Skramblovací techniky. Nutnost zajištění rovnoměrného rozložení energie signálu. Základní skrambler. Skramblery s N čítači pro N period. Spektrální vlastnosti výstupního signálu. Skramblery a fázování. Bezpečnost přenosu při skramblování.
11.Základy šifrování. Princip ochrany dat: Kryptografie a kryptoanalýza, kryptografický systém, šifrovací klíč, pravidla kryptologie.Metody klasické kryptologie. Šifrování veřejným klíčem.
12. Datová síť jako prostředek realizace datové komunikace. Základní typy spojů v datové síti: Dvoubodový spoj, mnohobodový spoj, kruhový spoj, podrobnější struktura dvoubodového spoje. Základní typy komutací v datových sítích: Komutace okruhů, komutace zpráv, komutace paketů. Typy datových sítí: Třídění podle existence podřízenosti, třídění podle délky spojů. Prvky systému datová síť: Multiplexory a koncentrátory, spojovací systémy, přenosové systémy. Řízení přenosu dat: Řídící postupy přenosu dat, princip vrstvového řízení. Zajištění bezpečnosti datových sítí: Vrstvový model TCP/IP, Bezpečná komunikace přes TCP/IP.
13.Teorie hromadné obsluhy. Popis systému hromadné obsluhy (SHO): Vlastnosti, struktura, význam jednotlivých částí. Charakteristiky SHO: Kendallova klasifikace SHO, další charakteristiky SHO. Příklady využívání teorie SHO v technické praxi: Propustnost uzlů sdělovacích sítí, projektování systémů údržby.

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Úvodní cvičení: Seznámení s náplní jednotlivých úloh, způsobem prezentace dosažených výsledků, organizace práce v laboratoři, kontrolní úlohy a jejich význam na celkovou klasifikaci. Bezpečnost práce v laboratoři.
1. Huffmanův kód
2. Lineární blokové kódy
2. Cyklický kód
4. Konvoluční kód
5. Matlab/Simulink - Communication blockset
Náhradní cvičení a časová rezerva pro možné změny během semestru.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Úvodní cvičení: Seznámení s náplní jednotlivých úloh, způsobem prezentace dosažených výsledků, organizace práce v laboratoři, kontrolní úlohy a jejich význam na celkovou klasifikaci. Bezpečnost práce v laboratoři. Použití poznatků z teorie informace v systémech datové komunikace.
Seznam úloh:
1. MSDSL modemy
2. ADSL modemy
3. MC35 GSM/GPRS modem
4. Modemy dle V.34
5. Konfigurace ADSL technologie a její zálohování pomocí ISDN, technologie WLAN
Náhradní cvičení a časová rezerva pro možné změny během semestru.
kódem.