Настройки отображения

Размер шрифта:
Цвета сайта
Изображения

Параметры

Гетерогенные сети и услуги

Выпускающая кафедра: сетей связи и передачи данных, факультет ИКСС

1. Описание программы

Программа «Гетерогенные сети и услуги» имеет своей целью дать магистру образование европейского уровня, которое будет способствовать трудоустройству в современные компании и/или поступлению в аспирантуру с уровнем знаний, гарантирующим успешную работу над кандидатской диссертацией.

В рамках дисциплин данного профиля изучаются общие подходы к построению современных сетей связи, принципы взаимодействия использующихся технологий, сквозные решения для обеспечения качества восприятия.

Изучаются сверхплотные сети, к ним относятся, например, сети 4G (частично), сети 5G, системы позиционирования пятого поколения. В таких сетях появляется новый вид взаимодействия между терминалами D2D (Device-to-Device), который предусматривает взаимодействие между близлежащими элементами сети без участия базовой станции. Архитектура зоны базовой станции изменяется с радиальной на ячеистую, что требует и новых методов расчета и планирования сетей, а также иных подходов к оценке качества обслуживания. Сверхбольшое число элементов в сетях в связи с наличием триллионной клиентской базы породило появление сетей с низким энергопотреблением и потерями (LLN, Low energy and Lossy networks), характеристики и стандарты для которых также анализируются в курсе.

Помимо сугубо сетевых вопросов в рамках профиля всесторонне рассматриваются многоканальные телекоммуникационные системы, являющиеся, наряду с системами коммутации, основой всех существующих, а также проектируемых и строящихся сетей связи.

Ни одна из современных сетей связи не обходится без использования многоканальных систем. Следует заметить, что данная область бурно развивается, разрабатываются и внедряются многоканальные системы, обеспечивающие передачу информации со скоростями Тбит/с.

Приобретенные студентами знания и навыки необходимы для формирования специалистов современного европейского уровня. Каждый выпускник профиля будет иметь научные публикации.

Данный профиль ориентирован на подготовку специалистов по научно-исследовательской и проектной деятельности, что предоставляет широкие возможности по трудоустройству в ведущих телекоммуникационных компаниях, включая зарубежные.

Магистров, специализирующихся в данном направлении, приглашают на работу как в телекоммуникационные компании, так и к производителям современного оборудования, например, Электролюкс, Самсунг и т.п.

Поскольку в рамках обучения магистры имеют возможность за счет отличного имиджа кафедры публиковать результаты своих исследований в ведущих зарубежных изданиях, высока вероятность продолжить свое обучение в аспирантуре в европейских университетах.

2. Актуальность и значимость программы

Актуальность программы состоит в том, что магистры изучают теоретически и практически новые технологии телекоммуникаций, которые являются как основой построения современных сетей и систем связи, так и оказывают первостепенное влияние на создание эффективной цифровой экономики.

Магистранты знакомятся с последними достижениями науки в области сетевых технологий.

Значимость программы состоит в ее межотраслевом характере.

3. Цель программы.

Целью программы является подготовка специалистов европейского уровня по научно-исследовательской, проектной и организационно-управленческой деятельности в области сетевых технологий, что предоставляет широкие возможности по трудоустройству в ведущих телекоммуникационных компаниях, включая зарубежные.

4. Дисциплины.

Содержание специальных дисциплин профиля «Гетерогенные сети и услуги»:

  • Проблемы построения оптических цифровых систем передачи и сетей синхронизации.
  • IP-протоколы в гетерогенных сетях.
  • Качество восприятия в гетерогенных сетях.
  • Технологии широкополосной передачи данных.
  • Архитектура и технологии сверхплотных и низкопотребляющих сетей.

5. Руководитель магистерской программы, преподаватели

Андрей Евгеньевич Кучерявый, заведующий кафедрой сетей связи и передачи данных, доктор технических наук, профессор, почетный член НТОРЭС им. А.С.Попова. Автор более 300 научных работ. Вице-президент 11 Исследовательской Комиссии МСЭ-Т и одновременно председатель рабочей группы 11 ИК. Дисциплина - Архитектура и технологии сверхплотных и низкопотребляющих сетей.

Харитонов Владимир Христианович, доцент каф. ССиПД, кандидат технических наук. Дисциплина – IP-протоколы в гетерогенных сетях. Более подробная информация и фото на сайте кафедры

Маколкина Мария Александровна, доцент каф. ССиПД, кандидат технических наук, степень phD. Дисциплина - Качество восприятия в гетерогенных сетях.

Когновицкий Олег Станиславович – профессор, доктор технических наук. Дисциплина - Технологии широкополосной передачи данных.

Матюхин Александр Юрьевич, доцент каф. ССиПД, кандидат технических наук. Дисциплина - Проблемы построения оптических цифровых систем передачи и сетей синхронизации.

6. Техническое обеспечение (аудитории, лаборатории и пр.)

Лаборатория Интернета Вещей была создана в 2012 году на базе кафедры Сетей связи и передачи данных СПбГУТ. На сегодняшний день является ведущей в России лабораторией, занимающейся комплексным исследованием Интернета Вещей.

Научный руководитель лаборатории профессор Кучерявый Андрей Евгеньевич. С 2013 года научно-педагогическая школа проф. Кучерявого А.Е. "Интернет вещей и самоорганизующиеся сети" включена в Реестр ведущих научных и научно-педагогических школ Санкт-Петербурга в соответствии с решением Президиума Научно-технического совета при Правительстве Санкт-Петербурга Комитет по науке и высшей школе.

Основные задачи лаборатории:

  • разработка концептуальных основ применения Интернета Вещей;
  • разработка Интернет Вещей на базе новейших модулей;
  • исследование трафика Интернета Вещей на базе модельных сетей;
  • разработка алгоритмов самоорганизации для летающих сенсорных сетей;
  • комплексное тестирование Интернет Вещей;
  • тестирование взаимодействия Интернет вещей с сетями связи общего пользования;
  • тестирование совместимости Интернет Вещей;
  • исследования уязвимости Интернета Вещей;
  • исследование влияния Интернет Вещей на трафик пользователя;
  • разработка решений по совместному использованию Интернета Вещей, виртуальной реальности и дополненной реальности;
  • разработка методов идентификации интернет вещей;
  • разработка методов защиты и идентификации Интернет Вещей (электронный водяной знак, сетевая стеганография, создание уникального профиля трафика);
  • разработка методов мониторинга на базе Летающей сенсорной сети;
  • разработка методов идентификации и регулирования воздушного движения БПЛА в умных городах;
  • разработка методов гарантирования сбора данных с распределенных сенсорных полей.

В лаборатории развернута 5-ти сегментная модельная сеть, что позволяет проводить комплексное тестирование как реальных, так и виртуальных параметров Интернета Вещей. Кроме того, создан лабораторный стенд для захвата и последующего анализа сетевого трафика на любом участке модельной сети. Структурная схема модельной сети представлена на рис.1.

Рис.1 – Структурная схема модельной сети лаборатории Интернета Вещей

 

На базе лаборатории ведутся инициативные работы по следующим направлениям:

  • разработка программного генератора трафика Интернета Вещей с заданными параметрами потока;
  • разработка объективных методов контроля качества на основе эмоций пользователя;
  • разработка методов и создание программно-аппаратных средств захвата трафика Интернета Вещей;
  • методы управления устройствами Интернета Вещей на базе нейроинтерфейсов, приложений виртуальной и дополненной реальности.

Возможности лаборатории

В лаборатории возможно проводить исследования и тестирование для следующих технологий: Ethernet, WiFi, ZigBee, 6LoWPAN, RPL, Bluetooth Low Energy, Lora, RFID, NFC, SAW, для этих целей имеются соответствующие радиомодули с интерфейсами UART, SPI и т.д.

Для отработки практических задач сбора и отправки данных на базе технологий Ethernet, WiFi, Bluetooth имеется комплект одноплатных компьютеров для прототипирования Интернет Вещей – Intel Galileo, Intel Edison в количестве 15 шт, а также более 40 сенсоров и исполнительных механизмов на базе комплектов Grove starter kit plus – Intel IoT Edition.

Для исследования беспроводных сенсорных сетей имеются отладочные комплекты XBee DevelopmentKit, состоящие из модулей DIGI XBee Pro Series 2, а также отладочные комплекты Silicon Labs EM35x Development Kit на базе модулей (E351, E357) с прошивкой компании Telegesis.

Для проведения исследований локального позиционирования объектов в помещении имеется комплект разработчика Nanotron development kit на базе отладочных плат (nanoPAN5375). Данный комплект позволяет использовать технологию IEEE 802.15.4a для передачи данных от удаленных узлов со скоростью до 2 Мбит/c, осуществлять визуализацию передвижение узла относительно неподвижных элементов сети, а также создавать SWARM сети на базе специального программного обеспечения.

Для взаимодействия с сетями связи общего пользования применяется шлюз ZigBee-Ethernet (Telegesis Ethernet Access Point EAP-E), который позволяет осуществлять передачу данных их беспроводной сенсорной сети в IP-сеть.

Для диагностики функционирования сетей связи имеется комплект оборудования, позволяющий проводить мониторинг на всех уровнях модели OSI.

Для мониторинга кабельной инфраструктуры имеется анализатор Fluke Networks DTX 1800, для мониторинга сетевых проблем имеется анализатор Fluke Networks EtherScope Series II NetworkAssistant.

Для решения задач захвата и последующего анализа сетевого трафика имеются:

— мониторинговый ответвитель – NetOptics TAP;

— аппаратный сниффер для сетей WiFi — Proxim Orinoco 8494;

— аппаратный сниффер для сетей ZigBee – Ember ZSniffer;

— программный сниффер Tamosoft CommView WiFi.

Для анализа качества облуживания в сетях связи имеется следующее оборудование:

— аппаратный тестер MAKС-EM/МАКС-EMB, позволяющий проводить тестирование сети на соответствие Рекомендациям RFC2544 и Y.1564.

— программная платформа ProLan Administrator, которая позволяет проводить тестирование сети на соответствие нормам Приказа Минкомсвязи;

Для проведения бенчмарк тестов как самих Интернет Вещей, так и каналов связи используется программное обеспечение IXIA IxChariot.

Для возможности тестирования сетей в условиях «плохих каналов» имеется программный комплекс, позволяющий имитировать задержки, потери, снижение скорости передачи и др. с помощью программного обеспечения IXIA IxChariot.

7. Темы выпускных работ

1.    Исследование использования каналов стандарта 802.11 (диапазона 2,4 ГГц) в городских условиях.
2.    Исследование методов декодирования помехоустойчивых циклических кодов  максимальной длины с использованием мягких решений.
3.    Моделирование и анализ трафика SDN.
4.    Разработка моделей и методов управления устройствами Интернета Вещей на базе облачных платформ в локальном исполнении.
5.    Разработка программы и методики комплексного тестирования фрагмента сети связи пятого поколения 5G/IMT-2020.
6.    Исследование особенностей построения уличных сетей Wi-Fi.
7.    Анализ и моделирование алгоритма адаптивной обработки сигналов в системах со спектральным уплотнением.
8.    Исследование трафика в самоорганизующихся гетерогенных сетях.
9.    Исследование трафика дополненной реальности и его требований к качеству обслуживания.
10.    Исследование влияния объединения каналов на работу сети Wi-Fi.
11.    Исследование параметров трафика устройств дополненной реальности в mesh-сети.
12.    Исследование трафика и функционирования самоорганизующихся сетей связи.
13.    Разработка моделей и методов мониторинга и управления сетевой инфраструктурой на базе машинного обучения.
14.    Разработка и исследование методов оценки качества восприятия для дополненной реальности в сетях пятого поколения.

8. Основными компетенциями являются:

  • Способность осваивать современные и перспективные направления развития ИКТиСС;
  • Способность реализовывать новые принципы построения инфокоммуникационных систем и сетей  различных типов передачи, распределения, обработки и хранения информации;
  • Готовность  учитывать при проведении исследований, проектировании, организации  технологических процессов и эксплуатации инфокоммуникационных систем, сетей и устройств мировой  опыт в вопросах технического регулирования, метрологического обеспечения и безопасности  жизнедеятельности;
  • Готовность к обеспечению мероприятий по управлению качеством при проведении  проектно-конструкторских и научно-исследовательских работ, а также в организационно-управленческой  деятельности в организациях отрасли в соответствии с требованиями действующих стандартов, включая  подготовку и участие в соответствующих конкурсах, готовностью и способностью внедрять системы  управления качеством на основе международных стандартов;
  • Способность к расширению сферы эффективного применения инфокоммуникационных технологий во всех областях деятельности в условиях информационного общества;
  • Способность исследовать и создавать Интернет Вещи;
  • Способность к разработке моделей различных технологических процессов и проверке их  адекватности на практике, готовностью использовать пакеты прикладных программ анализа и синтеза  инфокоммуникационных систем, сетей и устройств;
  • Способность к проектированию, строительству, монтажу и эксплуатации технических средств  инфокоммуникаций, направляющих сред передачи информации.

9. Трудоустройство и востребованность

Данный профиль ориентирован на подготовку специалистов по научно-исследовательской и проектной деятельности, что предоставляет широкие возможности по трудоустройству в ведущих телекоммуникационных компаниях, включая зарубежные. Выпускники способны работать на уровне современных требований на государственных предприятиях и в научно-исследовательских институтах радиоэлектронного, связного, телекоммуникационного и IT-профиля, а также, в крупных отечественных или зарубежных компаниях и частных фирмах.

10. Практика и стажировка

Практические навыки студенты получают на ведущих предприятиях отрасли, в том числе в научно-исследовательских лабораториях и центрах, а также у производителей и разработчиков телекоммуникационного оборудования и программного обеспечения.