Detail předmětu

Datová komunikace

FEKT-BDAKPovinnýBakalářský (první cyklus)Ak. rok: 2015/2016Letní semestr1, 2. ročník6  kreditů

V předmětu se studenti seznámí s principy datových přenosů. Předmět zahrnuje problematiku teorie informace, popis zdroje informace, diskrétní sdělovací soustavy. Dále se věnuje přenosu dat, a to v základním pojetí, popisu dat a signálů, druhům přenosů, spolehlivosti přenosu, kódování analogového a diskrétního signálu. Podrobněji je pak zaměřen na kódování: Kódování snižující nadbytečnost - prefixové kódy, Huffmanův kód, principy komprese dat. Protichybové kódování: Blokové kódy, stromové kódy, turbo kódy, zřetězené kódy, systém protichybového zabezpečení. Rovněž v neposlední řadě je věnován i modulacím signálu, základům šifrování a dalším problematikám přenosu dat.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je, mimo jiné, schopen:
- vysvětlit pojmy informace, množství informace a nadbytečnost
- vyhodnotit statické vlastnosti zdroje informace, zejména nadbytečnosti a navrhnout vhodný kód pro její snížení
- vysvětlit pojem kapacita kanálu, Shannonův vztah, a umět jí určit pro diskrétní i analogový kanál
- popsat princip protichybového zabezpečení systémy FEC a ARQ
- vysvětlit princip protichybového zabezpečení s pomocí kódů
- vysvětlit pojmy hammingova vzdálenost a váha
- určit detekční a opravné schopnosti kódu
- vysvětlit princip zabezpečení pomocí protichybových blokových, cyklických, stromových a zřetězených kódů
- umět zabezpečit data dříve uvedenými kódy na základě zadané vytvářecí matice, či polynomu
- umět nalézt zapojení kodéru a dekodéru blokového, cyklického či stromového kódu
- vytvořit stromový, mřížový a stavový diagram stromového kódu
- popsat princip dekódování Viterbiho algoritmem
- uvést metody přenosu v základním a přeloženém pásmu
- uvést a popsat některé linkové kódy a jejich využití
- uvést a popsat základní typy klíčování i kombinované metody
- uvést a popsat princip přenosu na jedné a více nosných s příklady aplikací
- uvést základní pojmy z problematiky šifrování, typy kryptografických systémů
- uvést služby zajišťované kryptografickými systémy
- uvést příklady a porovnat symetrické a asymetrické kryptografické systémy

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl plně ovládat vybrané partie z matematiky, a to zejména: Výpočty, úpravu rovnic a nerovnic s logaritmy, zvládat maticový počet, zejména násobení vektorů s maticí, zvládat početní operace s mnohočleny (polynomy), zejména dělení, převod do binární soustavy a výpočty v binární soustavě. Student byt měl mít zkušenosti s vytvářením jednoduchých funkcí v programovém prostředí MATLAB.

Doporučená nebo povinná literatura

ŠILHAVÝ, P. Datová komunikace. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2012. s. 1-211. ISBN: 978-80-214-4455-3. (CS)
ŠILHAVÝ, P. Datová komunikace - Laboratorní cvičení. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2013. s. 1-84. ISBN: 978-80-214-4725-7. (CS)
ŠILHAVÝ, P. Přenos dat a kódování pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2013. s. 1-107. ISBN: 978-80-214-4827-8. (CS)
MORELOS-ZARAGOZA, Robert H. The art of error correcting coding. Chichester : John Wiley & Sons, 2002. 221 s. ISBN 04-714-9581-6. (EN)
BIGGS, Norman L. Codes : an introduction to information communication and cryptography. London : Springer, 2008. 273 s. ISBN 978-184-8002-722. (EN)
SKALAR, B.. Digital Communications, Fundamentals and applications, Prentice-Hall, 2003, ISBN 0-13-084788-7. (EN)
GITLIN, Richard D; HAYES, Jeremiah F; WEINSTEIN, Stephen B. Data communications principles. New York : Plenum Press, 1992. 733 s. ISBN 03-064-3777-5. (EN)
GLAVIEUX, Alain. Channel coding in communication networks : from theory to turbocodes. London : ISTE, 2007. 418 s. ISBN 19-052-0924-x. (EN)
MOON, Todd K. Error correction coding : mathematical methods and algorithms. Hoboken : John Wiley & Sons, 2004. 756 s. ISBN 04-716-4800-0. (EN)
LIN, Shu; COSTELLO, Daniel J. Error control coding : fundamentals and applications. 2nd ed. Upper Saddle River : Pearson Prentice Hall, 2004. 1260 s. ISBN 01-304-2672-5. (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

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.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Základní poznatky z teorie informace.
2. Systémy přenosu informace.
3. Přenos dat.
4. Kódování snižující nadbytečnost.
5. Protichybové kódování.
6. Blokové kódy.
7. Blokové cyklické kódy.
8. Stromové kódy.
9. Turbo kódy.
10. Protichybové kódové systémy.
11. Modemy v systémech datové komunikace.
12. Základy šifrování.

Laboratorní cvičení:
1. Modemy VDSL2
2. Modemy ADSL2 a ADSL2+
3. Konfigurace ADSL přípojky
4. Pasivní optické sítě PON
5. ADSL modemy – odolnost vůči rušení
6. Konfigurace VDSL přípojky
7. PLC modemy
8. Sériová rozhraní RS232, USB a I2C

Počítačová cvičení:
1. Úvodní cvičení, MATLAB
2. Teorie informace, Huffmanův kód
3. Lineární blokové kódy
4. Cyklické kódy
5. Konvoluční kódy
6. Zápočtový test

Cíl

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

Laboratorní a počítačová cvičení jsou povinna, řádně omluvená zmeškaná cvičení lze po domluvě nahradit. Vymezení kontrolované výuky a časový harmonogram jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor