Mobil kommunikációs hálózatok

A tantárgy angol neve: Mobile Communication Networks

Adatlap utolsó módosítása: 2017. június 28.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Mérnök informatikus szak, BSc képzés

Infokommunikáció szakirány
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIHIAC00 5 2/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Szabó Sándor,
4. A tantárgy előadója
Név:
Beosztás:
Tanszék, Int.:
 Dr. Fazekas Péter tudományos munkatárs HIT

 Az előadó eléréséhez szükséges adatok a tanszék honlapján megtalálhatók:

https://www.hit.bme.hu/portal/args/munkatarsak/oktatok_kutatok

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít VIHIAB01 Kommunikációs hálózatok 1 és VITMAB01 Kommunikációs hálózatok 2
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
(Szakirany("AMINinfokommHIT", _) VAGY
Szakirany("AMINinfokommTMIT", _) VAGY
Szakirany("AMIinfokom", _) VAGY
Szakirany("AMImob", _) VAGY
Szakirany("VIABI-INFC", _) )




ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIHIA317" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIHIA317", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

7. A tantárgy célkitűzése A tárgy célja, hogy gyakorlati megközelítésben a hallgatók számára bemutassa a napjainkban legelterjedtedtebb mobil- és vezetéknélküli  hálózatok és rendszerek működését, valamint az üzemeltetésükhöz, tervezésükhöz szükséges alapvető ismereteket. A tárgy célja továbbá a konkrét mobil hálózati példákon keresztül alapvető rádiós és vezetéknélküli kommmunikációs megoldások és ezek lehetőségeinek, használati módjainak bemutatása.
8. A tantárgy részletes tematikája 1. előadás: Bevezetés, mobil hálózati alapismeretek:
•    motivációk, információk a szakirányról, a szakirány logikai felépítése, a tárgyak közti összefüggés
•    a szakma elhelyezése a palettán: országos, EU, (-> világ) adatok a szakmára vonatkozóan: cégek száma, alkalmazott mérnökök száma, árbevétel, részesedés a GDP-ből, stb., a közeljövőre vonatkozó kilátások
•    a tárgy féléves tematikájának áttekintése, a tantárgy logikai keretének elmagyarázása, a kapcsolódó laborok indoklása, rövid bevezetése
mobil hálózatok általános felépítése, frekvenciaújrafelhasználás elve, cellás elv2. előadás: Mobilitásmenedzsment és csatorna alapismeretek
•    hálózatok tipikus felépítése, logikai és fizikai architektúra közti különbség szemléltetése valós hálózati példán
•    felhasználói mobilitásból eredő problémák és vázlatos megoldások: handover, mobilitás menedzsment
o    helyzetfrissítés, helyzet követés és helyzet predikció alapvető módszerei, alkalmazásuk a valós hálózatokban
o    hívásátadási eljárások fajtái, használatuk, tulajdonságaik
•    szükséges legalapvetőbb ismertetés szintjén: sávszéleség, vivőfrekvencia jelentése, zaj/interferencia jelentése, hatása; Shannon kapacitás; csillapítás, fading; moduláció; hibavédő kódolás; erősítés
3. előadás: 3G rendszerek
•    3G rádiós interfész alapvető ismertetése:
o    elérhető átviteli sebességek/csatornák, csomag/vonalkapcsolt megoldások
o    overheadek, gyakorlatban várható sebességek
o    UMTS -> HSPA -> HSPA+ továbbfejlesztések ilyen szintű ismertetése
•    3G hálózat felépítése és a berendezések szerepe, működése
o    új elem a rádiós hozzáférési hálózatban (UTRAN): RNC
o    felépítése, funkciói

4. előadás: 3G rendszerek 2.

•    HSPA fejlesztések hatása a 3G hálózati architektúrára
•    UTRAN hálózat topológiai, konfigurációs lehetőségek és megoldások
•    UMTS hálózati protokollok
o    protokoll architektúra fejlődése, a rétegek feladatai
o    jelenleg elterjedt megoldások
•    UMTS QoS osztályok, ezek praktikus megvalósítása
o    QoS támogatás HSPA-ban
o    QoS megvalósítása: ütemezés, erőforrás kezelés a hálózatban
5. előadás LTE rendszerek
•    LTE rádiós interfész alapvető ismertetése
o    OFDM alapvető szinten
o    elérhető átviteli sebességek/csatornák megoldások
o    overheadek, gyakorlatban várható sebességek
o    LTE -> LTE Advanced továbbfejlesztések ilyen szintű ismertetése
•    LTE hálózat felépítése és a berendezések szerepe, működése
o    új elemek a maghálózatban
o    felépítésük, funkciói, hardver/szoftver architektúrájuk
•    konkrét megvalósítási módozatok, példa hálózati felépítés az LTE megvalósításához (a szabványban adott logikai architektúrán túl)
o    a fenti 3G példára alapozva, mint evolúció/továbbfejlesztés, rámutatni a motivációkra
6. előadás: LTE rendszerek működése
•    LTE protokoll architektúra
o    LTE stack
o    az S1 alapvető jellemzése
o    az X2 interfész alapvető jellemzése
o    a maghálózati interfészek alapvető jellemzése
o    gyakorlati megvalósítások
•    újdonságok az LTE-Advanced szabványverziókban (2010 utáni) a rendszer működéséről
7. előadás Hálózat felügyelet, hálózat menedzsment csomagkapcsolt mobil hálózatban
•    hálózatmenedzsment alapfogalmak és értelmezésük
•    UMTS->HSPA->LTE fejlődés hatása a hálózatfelügyeleti rendszerekre
•    tipikus mobil hálózati adatforgalmi jellemzők
•    általános csomagkapcsolt hálózati KPIk jelentése, értékelése, értelmezése
•    speciális, az adott rendszerre jellemző KPIk és jelentésükMérés, tesztelés a mobil hálózatokhoz
8. előadás_ 802.11 WiFi hálózatok
•    802.11b,g,a,n,ac fizikai rétegek áttekintése elérhető bitsebesség és teljesítmény szempontjából
•    802.11e QoS képes közeghozzáférési protokoll működése

9. előadás: 802.11 hálózati megoldások
•    802.11 hálózat és protokoll rétegek
•    802.11 mesh hálózati működés, 802.11 mint backbone
•    WiFi wireless distribution system használata és lehetőségei
10. előadás:  Bluetooth és Bluetooth Low Energy hálózatok
o    hálózatszervezés, fő Bluetooth hálózatszervezési folyamatok
o    Bluetooth fejlesztői eszközök, rendelkezésre álló támogatások
o    Bluetooth verziók által nyújtott teljesítmény
11. előadás: Ad-hoc hálózatok, csoportosítás, használati lehetőségek
o    közeghozzáférés és útvonalválasztás ad-hoc hálózatokban
o    esettanulmány: ad-hoc hálózatok létrehozás WiFivel
•   
12-13. előadás: Speciális célú hálózati megoldások különleges környezetben
•    ipari hálózatok, (jármű) fedélzeti hálózatok
•    különbségek egy “felhasználói” hálózathoz képest
o    hálózati szempontból, illetve vezetéknélküli szempontból
•    ipari Internet hálózatok létrehozása és fejlesztések
14. előadás: A mobil/vezetéknélküli hálózatok jövője
•    5G hálózatok, a szabványosítás jelenlegi állapota, Release 15
o    a rendszerarchitektúra változása a szabványosítás alapján
o    forgalom növekedés, “kapacitás-kocka”: a kiszolgálás lehetséges módjai
o     attocellás hálózatok, magasabb sávokban: 60 GHz, 120 GHz;
o    masszív MIMO rendszerek; koordinált multipont átvitel; lehetőségek korlátai, hálózati szempontok
•    hálózati berendezések megvalósítása általános célú hardver platformokon, cloud mobil maghálózat, hálózatvirtualizáció
•    látható fényt használó rendszerek: LiFi
•    kvantum-kommunikáció: lehetőségek és kurrens fejlesztések

1. gyakorlat: Mobilitás-menedzsment és rádiós erőforrás-kezelési folyamatok leírása valós hálózati példákkal: paging, location update és handover.

2. gyakorlat: Konkrét megvalósítási módok, példa hálózati felépítés a 3G megvalósításához (a szabványban adott logikai architektúrán túl); a hálózati architektúra változása a 3G evolúcióban, néhány gyártói megoldás ismertetése. Tipikus folyamatok a 3G rendszerben.

3. gyakorlat: Működés, tipikus folyamatok az LTE rendszerben: handover folyamat, mobilitás menedzsment eljárások működése, session menedzsment. Példa számítások LTE teljesítőképességre.

4. gyakorlat: Mért minőség jellemzők a mobil hálózatokban valós példákon. Teljesítményők számolása és származtatása a mért jellemzőkből.

5. gyakorlat: NFC és RFID rövid áttekintés, alkalmazási és működési példák.

6. gyakorlat: Bluetooth LE fejlesztési példa.

7. gyakorlat: Edge computing és NFV allokációs mintapéldák, nyereség számítása.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) előadás és közös gyakorlat
10. Követelmények
  • A szorgalmi időszakban: 1db zárthelyi sikeres megírása (min. 40%)
  • A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga
  • Elővizsga: van

11. Pótlási lehetőségek A félév során  lehetőséget adunk a nagyzárthelyi pótlására.
A sikertelen pótzárthelyi a pótlási időszakban ismételten pótolható.

12. Konzultációs lehetőségek Igény esetén előzetesen egyeztetett időpontban konzultációt biztosítunk.
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra42
Félévközi készülés előadásra10
Félévközi készülés gyakorlatra
12
Felkészülés zárthelyire16
Házi feladat elkészítése0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
Vizsgafelkészülés40
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
Név:
Beosztás:
Tanszék, Int.:
 Dr. Fazekas Péter tudományos munkatárs HIT
IMSc tematika és módszer A tananyag mélyebb válogatott szakirodalmat és elsajátításához konzultációkat, ajánlunk. A szakterület irány mélyebben érdeklődőknek további ajánlott irodalmak állnak rendelkezésre, igény szerinti konzultáció mellett.
IMSc pontozás Szerezhető IMSc pont összesen: 20 (felkínált összes lehetőség: 26 pont)
Önkéntes többletfeladatok a megoldásával nagyzárthelyin 2*4, a vizsgán 2*6 IMSC pont szerezhető a számonkérés jeles szintű teljesítése esetén.
IMSc pontok szerezhetők kiemelkedő órai aktivitással a gyakorlaton (gyakoraltonként 1, max. 6 pont).