Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Mobil kommunikációs rendszerek

    A tantárgy angol neve: Mobile Communication Systems

    Adatlap utolsó módosítása: 2017. június 27.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki szak, BSc képzés

    Infokommunikációs rendszerek szakirány

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHIAC04 5 2/1/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Szabó Sándor, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
    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 Infokommunikáció; Informatika 2.
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    (Szakirany("AVINmultimed", _) VAGY
    Szakirany("AVINinfokomm", _) VAGY
    Szakirany("AVINnagyfr", _) )

    VAGY Training.code=("5NAA7")

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

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:
    Kötelező: -
    Ajánlott: Infokommunikáció; Informatika 2.

    7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célja, hogy a hallgatók megismerjék napjaink korszerű mobil és vezetéknélküli rendszereinek működését és lehetőségeit, elsősorban a villamosmérnöki szempontból érdekes és gyakorlatias szempontok alapján, úgymint: rádiós interfészek alapvető működése és folyamatai, berendezések hardveres felépítése és működése. Hangsúlyt fektetünk az eszközökben/berendezésekben tényleges gyártói megvalósítások ismertetésére és ezek alkalmazására.
    8. A tantárgy részletes tematikája Előadások
    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,
    •    mobil hálózatok általános felépítése, frekvenciaújrafelhasználás elve, cellás elv
    •    hálózatok tipikus felépítése, logikai és fizikai architektúra közti különbség szemléltetése valós hálózati példán
    2. előadás Mobil és vezetéknélküli alapismeretek
    •    felhasználói mobilitásból eredő problémák és vázlatos megoldások
    •    szükséges legalapvetőbb fogalmak a rádiós csatornáról és rádiós átvitelről bevezetés/átismétlés szintjén: jelek komplex alapsávi leírása, sávszéleség, vivőfrekvencia jelentése, zaj/interferencia jelentése, hatása; Shannon kapacitás; csillapítás, fading; moduláció; középfrekvencia; feljkeverés; szűrés; digitális szűrés; hibavédő kódolás; erősítés, stb:
    3. előadás 3G
    •    3G hálózat felépítése és a berendezések szerepe, működése
    •    3G rádiós interfész működése: új rádiós paradigma: szórt spektrumú rendszerek
    o    a szórt spektrumú rendszerek működése, fajtái általában
    o    kódosztás a 3G-ben: ortogonális és zagyváló kódok használata
    o    3G rádiós interfész működése : moduláció, kódolás, fizikai jelfeldolgozás, csatornák, logikai csatornák, transzport csatornák, időrés és keretszerkezet, elérhető bitsebességek
    4. előadás 3G, 3G továbbfejlesztések:
    •    3G rádiós interfész továbbfejlesztései: HSDPA, HSUPA, HSPA+: átviteli sebesség növelésének módjai, a rádiós megoldások újdonságai
    o    korábbi paradigmák: AMC, QoS, kódosztás, ütemezés alkalmazása a 3G továbbfejlesztésében
    •    új rádiós paradigma: MIMO
    o    MIMO működésének alapelvei
    o    a HSPA –beli használat és paraméterek alapján elmagyarázva
    5. előadás LTE rendszer
    •    LTE hálózat: új eszközök, ezek felépítése, működése, LTE hálózati interfészek és működésük.
    •    Az LTE és a korábbi rendszerek közötti együttműködés módjai. Korábbi speciális, vagy gyártói megoldások megjelenése az LTE rendszerben.
    •    Újdonság a rádióhálózati architektúrában: távoli rádiós fejegységek használata (RRU). CPRI interfész, OBSAI bázisállomás architektúra.
    6. előadás: LTE rádiós interfész
    •    Áttekintés: FDM, OFDMA alapelve, működése.
    •    LTE rádiós interfész paramétereivel, mint példával bemutatva: letöltési irány, feltöltési irány
    •    AMC, ütemezés, QoS, MIMO az LTE rádiós interfészen
    •   
    7-8. előadás LTE-Advanced: az igazi 4G
    •    új paradigma: vivőaggregáció
    o    megvalósítása a bázisállomás hardveren, jelfeldolgozási nehézségek, hardveres korlátok
    o    visszatekintés: dual-carrier HSPA megoldás a 3G fejlesztéseknél
    •    új MIMO működési módok és hatásuk
    •    relézési módok és várható teljesítőképességük
    •    Keskenysávú átvitel (NB-IoT) és D2D átvitel az LTE rádiós interfészen
    9-10. előadás Helyi hálózatok: a 802.11 szabványcsalád (WiFi)
    •    a szabványok áttekintése: a számos betűjelzés melyike mit takar, a szabvány hatásköre (mit definiál)
    •    a 802.11 b,g,a,n,ac -> fejlődési vonalon a fizikai átvitel jellemzése
    o    frekvenciasáv, moduláció, kódolás, szükséges jelfeldolgozás, elérhető átviteli sebességek
    11. előadás Helyi hálózatok: Bluetooth
    o    Bluetooth rádiós interfész működése: moduláció, keretszerkezet, frekvencia-ugratás, hálózatszervezés
    o    különbségek a Bluetooth szabványverziókban
    o    elérhető átviteli sebességek hogyan adódnak
    12. ea Személyes hálózatok
    •    RFID
    o    alapvető működés, RFID használata, lehetőségei, különböző működési módok
    o    elérhető fejlesztői környezetek
    •    NFC
    o    alapvető működés, NFC használata, lehetőségei, átviteli sebességek
    o    elérhető fejlesztői környezetek
    13. előadás: Energiahatékonyság a mobil hálózatokban, LTE/LTE-Advanced példán keresztül
    •    aktuális adatok a mobil hálózatok energiafogyasztásáról
    o    mobil bázisállomás fogyasztásának modellje, mobil állomás telephely fogyasztásának modellje
    •    mobil hálózati energiahatékonysági metrikák
    •    fogyasztás csökkentésének módjai és hatékonysága

    14. előadás A közeljövő mobil/vezetéknélküli hálózati jövője (részletes tananyag évente frissítendő)
    •    5G hálózatok: 3GPP Release 15 pillanatnyi állása
    o    forgalom növekedés, “kapacitás-kocka”: a kiszolgálás lehetséges módjai
    o    “Internet of Things” paradigmából adódód speciális forgalmi és felhasználói körülmények: gép-gép kommunikáció, tömeges számú végpontból álló hálózatok (szenzor), stb; ezek követelményei, hatása a vezetéknélküli hálózatra
    o    masszív MIMO rendszerek; koordinált multipont átvitel; lehetőségek, korlátok
    •    felhő alapú rádiós hozzáférési hálózat (cloud RAN) koncepció
    •    kvantum-kommunikáció: lehetőségek és kurrens fejlesztések
    Gyakorlatok:
    1. gyakorlat: Példák lefedettség és elérhető sebesség számításokra általános esetben, egyszerű teljesítményegyensúly számítások.
    2. gyakorlat: 3G kódkiosztás, SINR és átviteli sebesség számítások, kódosztásos rendszerek hatásainak elemzése számpéldákkal.
    3. gyakorlat: LTE rádiós teljesítőképesség, lefedettség és kapacitás számítások.
    4. gyakorlat: LTE szinkronizációs, bejelentkezési és mérési eljárások a rádiós interfészen.
    5. gyakorlat: Saját rádiós átvitel fejlesztése: USRP bemutatása, USRP architektúra bemutatása a korábbi, bázisállomások hardveres felépítésére vonatkozó tanulmányok fényében, open source könyvtárak, egy-két mintafejlesztés bemutatása
    6. gyakorlat: Fejlesztési példa Bluetooth és/vagy NFC/RFID eszközökre.
    7. gyk: Számítási példákkal illusztrált terhelés-számítási és erőforrás-allokációs példák: cloud RAN erőforrás-megtakarítás; MMTC terhelés; 1-1 szemelvény a 3GPP R’15 NR dokumentumokból.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás és közös gyakorlat, a gyakorlatokra a hallgatóknak a kapcsolódó előadások anyagából fel kell készülniük.
    10. Követelmények •    A szorgalmi időszakban: 1db nagyzárthelyi legalább elégséges osztályzatra (a pontszám 40%-a) való megírása.
    •    A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga
    •    Elővizsga: van

    11. Pótlási lehetőségek A meg nem írt vagy sikertelen nagyzárthelyi pótolható a szorgalmi időszakban. További egy ismételt pótlási lehetőség a pótlási időszakban.
    12. Konzultációs lehetőségek Igény esetén előzetesen egyeztetett időpontban konzultációt biztosítunk.
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra7
    Félévközi készülés gyakorlatra
    7
    Felkészülés zárthelyire30
    Házi feladat elkészítése0
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
    Vizsgafelkészülés34
    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).