Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»



Скачать 146.67 Kb.
Дата30.06.2013
Размер146.67 Kb.
ТипРабочая учебная программа

Министерство науки и образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский физико-технический институт (государственный университет)»

МФТИ (ГУ)
«Утверждаю»

Проректор по учебной работе

_______________ Д.А.Зубцов

«___»______________ 20___ г.

Рабочая УЧЕБНАЯ Программа
По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей

По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»

Профиль подготовки: инфокоммуникационные и вычислительные системы и технологии

Факультет радиотехники и кибернетики

Кафедра проблем передачи и обработки информации

Курсы: 4 (бакалавриат)

Семестры: весенний Дифференцированный зачёт: 8 семестр

Трудоёмкость: вариативная часть – 1 зач.ед.,

в том числе:

лекции: вариативная часть – 32 часа

самостоятельная работа: вариативная часть – 14 часов

ВСЕГО АУДИТОРНЫХ часов 32
Программу составил д.т.н., доцент А.И. Ляхов
Программа обсуждена на заседании кафедры 28 мая 2012 года

Заведующий кафедрой А.П. Кулешов

академик РАН

Объем учетной нагрузки и виды отчетности





Вариативная часть, в том числе:

1 зач.ед.


Лекции

32 часа


Самостоятельные занятия

14 часов


Промежуточная аттестация


нет

Итоговая аттестация


дифференцированный зачет в 8-м семестре

ВСЕГО

1 зач.ед. (46 часов)



  1. Цели и задачи дисциплины



Цель дисциплиныовладение студентами основными математическими методами, применяемыми для оценки производительности современных локальных, городских и персональных широкополосных беспроводных сетей, их протоколов и компонент.


Задачи:

  • изучение математического аппарата, применяемого для оценки производительности современных беспроводных сетей и основанного на различных разделах теории вероятностей и математического анализа;

  • обучение студентов приемам формального описания работы беспроводных сетей, их протоколов и компонент; выработка умения выделять наиболее существенные особенности работы современных беспроводных сетей, их протоколов и компонент с целью разработки их математических моделей, обеспечивающих приемлемые точность и ресурсоемкость оценки производительности;

  • оказание консультаций студентам в проведении собственных теоретических и экспериментальных исследований телекоммуникационных сетей и систем.



  1. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата



Дисциплина «Математические методы оценки производительности беспроводных сетей» включает в себя разделы, которые могут быть отнесены к вариативной части цикла Б.3 УЦ ООП.

Дисциплина «Математические методы оценки производительности беспроводных сетей» базируется на циклах Б.2 и Б.3 в базовой и вариативной частях.

  1. Компетенции, формированию которых способствует освоение дисциплины



Освоение дисциплины «Математические методы оценки производительности беспроводных сетей» способствует формированию следующих общекультурных и общепрофессиональных интегральных компетенций бакалавра:

а) общекультурные (ОК):

  • способность анализировать научные проблемы и физические процессы, использовать на практике фундаментальные знания, полученные в области естественных наук (ОК-1);

  • способность осваивать новую проблематику, терминологию, методологию и овладевать научными знаниями и навыками самостоятельного обучения (ОК-2);

  • способность логически точно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, формулировать свою точку зрения; владение навыками ведения научной и общекультурной дискуссий (ОК-4).

б) профессиональные (ПК):

  • способность применять в своей профессиональной деятельности знания, полученные в области физических и математических дисциплин, включая дисциплины: информатика, программирование и численные методы; физические основы получения, хранения, обработки и передачи информации; высшая математика (ПК-1);

  • способность понимать сущность задач, поставленных в ходе профессиональной деятельности, и использовать соответствующий физико-математический аппарат для их описания и решения (ПК-3);

  • способность использовать знания в области физических и математических дисциплин для дальнейшего освоения дисциплин в соответствии с профилем подготовки (ПК-4);

  • способность применять теорию и методы математики для построения качественных и количественных моделей (ПК-8);

  • способность работать в коллективе исполнителей над решением конкретных исследовательских и инновационных задач (ПК-9).



  1. Знания, умения и навыки, формированию которых способствует освоение дисциплины



Освоение дисциплины «Математические методы оценки производительности беспроводных сетей» способствует формированию комплекса знаний и навыков, благодаря которым обучающийся должен

а) знать:

  • основные подходы к формализации работы современных беспроводных сетей, их протоколов и компонент;

  • основные понятия и утверждения теории оценки производительности беспроводных сетей;

  • базовые математические модели современных беспроводных сетей, их протоколов и компонент;

б) уметь:

  • строить математические модели функционирования беспроводных сетей, учитывающие особенности современных протоколов уровня доступа к среде и протоколов сетевого уровня;

  • применять математический аппарат различных разделов теории вероятностей и математического анализа для построения математических моделей беспроводных сетей и их эффективного решения;

в) владеть:

  • навыком освоения большого объема информации;

  • навыками постановки научно-исследовательских задач и аналитического моделирования процессов и явлений в области широкополосных беспроводных сетей.



  1. Структура и содержание дисциплины



Лекции

№ п.п.

Тема

Число аудиторных часов

Число часов самостоятельной работы

1

Вводная лекция: понятие модели, цели моделирования беспроводных сетей, виды моделей, простые примеры моделей и способы их решения.

2

1

2

Модели сети IEEE 802.11 c идеальным каналом. Формулы расчета показателей производительности сети IEEE 802.11 с идеальным каналом при известной вероятности передачи (базовый метод доступа и механизм RTS/CTS). Учет вида распределения длин пакетов. Оценка вероятности передачи станции в сети IEEE 802.11 с помощью цепи Маркова (модель Бьянки) и распределения числа попыток.

6

2

3

Модель сети IEEE 802.11 с централизованным управлением: режим PCF.

2

1

4

Оценка производительности локальных беспроводных сетей с протоколом IEEE 802.11 в условиях помех.

2

1

5

Моделирование схемы дифференцированного обслуживания (EDCA) в сетях IEEE 802.11. Расчет показателей производительности и оценка вероятностей коллизий для разных категорий доступа.

4

2

6

Моделирование механизмов запроса полосы в городских сетях IEEE 802.16. Оценка вероятности коллизии запросов и среднего времени регистрации пакета на базовой станции.

4

2

7

Моделирование и оптимизация надежной многоадресной передачи в широкополосных беспроводных сетях IEEE 802.11 и 802.16.

2

1

8

Моделирование механизмов синхронизации в одношаговых и многошаговых сетях WiMedia.

2

1

9

Mesh-сети. Математическая модель механизма управления соединениями в многошаговых сетях с протоколом IEEE 802.11.

2

1

10

Mesh-сети. Протокольная модель интерференции прямых соединений в сетях с протоколом IEEE 802.11 – 5 случаев. Эффект от использования разных межкадровых интервалов. Синхронная и асинхронная работа станций. Преодоление коллизий. Работа в отсутствии виртуального механизма контроля несущей.

4

1

11

Mesh-сети. Математическая модель передачи мультимедийного трафика методом детерминированного доступа.

2

1

ВСЕГО

32 часа

14 часов

ИТОГО

46 часов



Виды самостоятельной работы

№ п.п.

Темы

Количество часов

1

Изучение теоретического курса – выполняется самостоятельно каждым студентом по итогам каждой из лекций, результаты контролируются преподавателем на лекционных занятиях, используются конспект лекций, учебники, рекомендуемые данной программой.

Подготовка к дифференцированному зачету.

10

2

Решение задач по заданию преподавателя – решаются задачи, выданные преподавателем, используются конспект лекций, учебники, рекомендуемые данной программой.

4

ВСЕГО

14 часов



  1. Образовательные технологии




п/п

Вид занятия

Форма проведения занятий

Цель

1

Лекция

Изложение теоретического материала

Получение теоретических знаний по дисциплине

2

Самостоятельная работа студента

Самостоятельная работа

Получение дополнительных знаний и подготовка к зачету



  1. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов



Перечень контрольных вопросов для сдачи дифференцированного зачета в 8-ом семестре

п.п.

Тема

1

Понятие модели, цели моделирования беспроводных сетей, примеры моделей.

2

Формулы расчета показателей производительности сети IEEE 802.11 с идеальным каналом при известной вероятности передачи (базовый метод доступа и механизм RTS/CTS). Учет вида распределения длин пакетов.

3

Оценка вероятности передачи станции в сети IEEE 802.11 с помощью цепи Маркова (модель Бьянки) и распределения числа попыток.

4

Оценка производительности локальных беспроводных сетей с протоколом IEEE 802.11 в условиях помех.

5

Оценка вероятностей коллизий для разных категорий доступа в сетях IEEE 802.11 с дифференцированным качеством обслуживания.

6

Расчет показателей производительности при известных вероятностях коллизий в сетях IEEE 802.11 с дифференцированным качеством обслуживания.

7

Модели сети IEEE 802.11 с централизованным управлением: режим PCF.

8

Моделирование механизмов запроса полосы в городских сетях IEEE 802.16: оценка вероятности коллизии запросов.

9

Моделирование механизмов запроса полосы в городских сетях IEEE 802.16: оценка среднего времени регистрации пакета при известной вероятности коллизии запросов.

10

Моделирование механизма передачи биконов в сетях WiMedia.

11

Протокольная модель интерференции прямых соединений в сети 802.11. Случай: A передает B, С передает D; все в зоне устойчивого приема друг друга, кроме A и D, которые в зоне интерференции друг друга.

12

Протокольная модель интерференции прямых соединений в сети 802.11. Случай: A передает B, С передает D; все в зоне устойчивого приема друг друга, кроме A и D, которые не слышат друг друга.

13

Протокольная модель интерференции прямых соединений в сети 802.11. Случай: A передает B, С передает D; A и D не слышат друг друга, A и C и B и D в зоне интерференции друг друга; B и C в зоне устойчивого приема друг друга.

14

Протокольная модель интерференции прямых соединений в сети 802.11. Случай: A передает B, С передает D; A и D не слышат друг друга, A и C не слышат друг друга, B и D не слышат друг друга, B и C в зоне устойчивого приема друг друга.

15

Протокольная модель интерференции прямых соединений в сети 802.11. Случай: A передает B, С передает D; A и D не слышат друг друга, A и C не слышат друг друга, B и D не слышат друг друга, B и C в зоне интерференции друг друга.

16

Математическая модель механизма управления соединениями в многошаговых сетях с протоколом IEEE 802.11.

17

Математическая модель передачи мультимедийного трафика методом детерминированного доступа.

18

Моделирование многоадресной передачи в широкополосных беспроводных сетях IEEE 802.11 и 802.16.



  1. Материально-техническое обеспечение дисциплины




Необходимое оборудование для лекций и практических занятий: доска, ноутбук и мультимедийное оборудование (проектор или плазменная панель).

Обеспечение самостоятельной работы: электронные ресурсы.


  1. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины



Основная литература




  1. Вишневский В.M., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.Л. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. М.: Техносфера, 2005.

  2. Bianchi G. Performance Analysis of the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function // IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2000. Vol. 18. P. 535-548.

  3. Вишневский В.M., Ляхов А.И., Якимов М.Ю. Оптимизация работы высокоскоростной беспроводной сети в условиях помех // Электросвязь, 2007. №8. С. 16-19.

  4. Vishnevsky V.M., Lyakhov A.I., Safonov A.A., Mo S.S., Gelman A.D. Study of Beaconing in Multi-Hop Wireless PAN with Distributed Control // IEEE Transactions on Mobile Computing, 2008. Vol. 7. № 1, pp. 113-126.

  5. Ляхов А.И., Лукин Д.В. Аналитическая модель передачи данных в сети IEEE 802.16 // Автоматика и телемеханика, 2009. № 11. С. 87-100.

  6. Lyakhov A. Yakimov M. Analytical Study of QoS Oriented Multicast in Wireless Networks // EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking. 2011. V.11. Article ID 307507.

  7. Shvets E., Lyakhov A., Safonov A., Khorov E. Analytical model of IEEE 802.11s MCCA based streaming in the presence of noise // ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review. 2011. V. 39. No. 2. P. 38-40.

  8. Ляхов А.И., Пустогаров И.А., Гудилов А.С. Проблема неравномерного распределения пропускной способности канала в сетях IEEE 802.11 // Информационные процессы, 2008. Т. 8. № 3. C. 149-167. См. также: A. Lyakhov, I. Pustogarov and A. Gudilov. Direct links in IEEE 802.11: Analytical study of unfairness problem // Automation & Remote Control, 2008. Vol. 69. № 9, pp. 1630-1645.

  9. Dongxia Xu, Taka Sakurai, and Hai L. Vu. An access delay model for IEEE 802.11e EDCA // IEEE Transactions on Mobile Computing, 2009. Vol.8, pp.261-275.

10. Кирьянов А.Г., Ляхов А.И., Сафонов А.А., Хоров Е.М. Метод оценки эффективности механизмов управления соединениями в беспроводных самоорганизующихся сетях // Автоматика и телемеханика. 2012. № 5. С. 39–56.

Похожие:

Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Технологии канального уровня беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»

Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Технологии физического уровня беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
Дисциплина «Технологии физического уровня беспроводных сетей» включает в себя разделы, которые могут быть отнесены к вариативной...
Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Технологии цифровой сотовой связи и телевидения По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»

Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Имитационное моделирование сетей и систем беспроводной связи По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
Цель дисциплины – освоение студентами избранных глав теории моделирования и элементов статистической обработки результатов
Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Математическая статистика По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
Цель дисциплины – освоение студентами основных понятий и методов математической статистики
Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Криптографические методы защиты информации в компьютерных системах и сетях По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
По дисциплине: Криптографические методы защиты информации в компьютерных системах и сетях
Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Теория оптимизации По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
Дисциплина «Теория оптимизации» включает в себя разделы, которые могут быть отнесены к вариативной части цикла
Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Проектирование и архитектура программных систем По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
Цель дисциплины – получение теоретических знаний о принципах, технологии, методах и средствах проектирования архитектуры программных...
Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Основы проектирования на fpga по направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
Дисциплина «Основы проектирования на fpga» включает в себя разделы, которые могут быть отнесены к вариативной части цикла
Рабочая учебная программа По дисциплине: Математические методы оценки производительности беспроводных сетей По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика» iconРабочая учебная программа По дисциплине: Основы управления проектами По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»
Дисциплина «Основы управления проектами» включает в себя разделы, которые могут быть отнесены к вариативной части цикла
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org