Komunikace a distribuované systémy

Garant předmětu:

Jiří Novák

Přednášející:

Jan Holub, Jiří Novák

Cvičící:

Jan Sobotka, Michal Špaček, Ján Tomlain

Předmět zajišťuje:

katedra měření

Anotace:

Předmět je věnován principům komunikace v distribuovaných systémech (DS). Jsou popsána základní fyzická komunikační média a související modely komunikačních kanálů, analogové a číslicové modulace a jejich vlastnosti. Jsou představeny základní pojmy teorie informace, metody a kódy pro detekci a opravy chyb, metody utajování informace a způsoby jejich využití. Dále se studenti seznámí s algoritmy spojové vrstvy (adresace, řízení přístupu k médiu, řízení datového toku, ARQ metody, ...). V závěru jsou představeny nejrozšířenější technologie distribuovaných systémů, položeny základy protokolů Internetu a představeny typické aplikace distribuovaných systémů.

Požadavky:

Základy lineární algebry a matematické analýzy.

Osnova přednášek:

1. Úvod, základní pojmy, model ISO/OSI

2. Systémy s rozprostřenými parametry, fyzický kanál (metalický, optický a rádiový) a jeho vlastnosti

3. Modely komunikačních kanálů (AWGN, BSC, ...), úzkopásmové analogové a číslicové modulace

4. Komunikace v rozprostřeném spektru, DSSS, FHSS, OFDM

5. Entropie informačního zdroje, zdrojové a kanálové kódování, kapacita kanálu

6. Kódy pro detekci a opravy chyb (grupy a tělesa, lineární a cyklické kódy)

7. Utajování informace, symetrické a asymetrické šifrování

8. Aplikace šifrovacích algoritmů, distribuce klíčů, certifikáty, digitální podpis

9. Typy datových přenosů, multiplexování, metody řízení přístupu ke sdílenému médiu

10. Fyzické a logické topologie, ARQ metody, PDS a poč. sítě, základní technologie fyzických vrstev a jejich vlastnosti

11. Průmyslové distribuované systémy (virtual field device, object directory, ...)

12. Počítačové a senzorové sítě, energeticky optimální směrování, distribuované zpracování dat

13. Protokoly rodiny TCP/IP

14. Rezerva

Osnova cvičení:

Laboratorní cvičení jsou zaměřena na praktické osvojení si teoretických znalostí. Vyžadují domácí přípravu formou samostudia návodů a další doporučené literatury a následné zpracování protokolu hodnotícího naměřené či jinak získané výsledky, jejich shodu s teoretickými předpoklady a zdůvodňujícího případné rozdíly.

1. Úvod - bezpečnost v laboratoři, organizace cvičení.

2. Frekvenční spektra signálů.

3. CRC zabezpečení.

4. Parametry metalických kabelů.

5. Optické komunikace.

6. Modulace.

7. Analýza sítí TCP/IP.

8. Demonstrace EIA 485.

9. Plánování pokrytí bezdrátové sítě.

10. - 14. Individuální projekt

Cíle studia:

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními funkčními principy distribuovaných systémů tak, aby rozpoznali přednosti i nedostatky používaných komunikačních technologií, dokázali je správně využívat a dokázali je integrovat do rozsáhlejších systémů průmyslového řízení a sběru dat.

Studijní materiály:

[1] Stallings, W.: Data and Computer Communications, Prentice Hall 2013

[2] Mir, N.F.: Computer and Communication Networks, Prentice Hall 2014

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B3B38KDS

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kybernetika a Robotika 2016 (povinný předmět programu)