Локальні корпоративні мережі

Мета дисципліни: формування комплексу знань і здобуття навичок з принципів побудови й експлуатації сучасних мереж розподіленого керування, їх загальних характеристик, топології, апаратури та основних мережевих технологій. 

Завдання дисципліни:
вивчення принципів передачі інформації в мережах зв'язку, архітектурних принципів побудови мереж зв'язку та способів організації передавання даних;
використання різних мережевих технологій відповідно до вимог використання тих чи інших функцій розподіленої промислової мережи;
визначення загальних характеристик мережного програмного та апаратного забезпечення різного призначення;
використання загальних методів організації комп’ютерної мережі,  аналіз і управління мережним трафіком та його оптимізації;
формування у студентів стійких знань щодо архітектури побудови систем «Інтернет речей (IoT)»; 
формування вмінь та навичок моделювання технічних систем ІоТ;

Основні результати навчання 
 
Знати теорію та методи фундаментальних та загальноінженерних наук в об'ємі необхідному для розв'язання спеціалізованих задач та практичних проблем у галузі професійної діяльності.

Вміти застосовувати знання в галузі інформатики й сучасних інформаційних технологій, обчислювальної і мікропроцесорної техніки та програмування, програмних засобів для розв’язання спеціалізованих задач та практичних проблем у галузі професійної діяльності.
Вміти застосовувати сучасні досягнення у галузі професійної діяльності з метою побудови перспективних телекомунікаційних систем, інфокомунікаційних, телекомунікаційних мереж, радіотехнічних систем та систем телевізійного й радіомовлення тощо.

Вміти адмініструвати телекомунікаційні системи, інфокомунікаційні та телекомунікаційні мережи.

Здатність до створення, впровадження та застосування мережевих та Інтернет-технологій, розподілених сервісних платформ, інфокомунікаційних систем та мереж, коригування та модернізації розробок, забезпечуючи їх реалізацію з урахуванням вимог надійності, економічності та енергозбереження.

Здатність до розробки та налагоджування системного та прикладного програмного забезпечення для засобів та пристроїв телекомунікацій, інфокомунікаційних систем та мереж, радіотехнічних систем, систем телевізійного й радіомовлення, розподілених сервісних платформ тощо.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен:
знати:
структурно-функціональні та методичні принципи побудови мереж розподіленого керування;
типові моделі нейронних мереж, методи їх навчання, критерії оцінювання точності та адекватності нейромоделей; 
сучасні мови програмування та основні напрями задач, в яких вони застосовуються найбільш ефективно. Бути здатним до самостійного оволодіння мовою програмування, найбільш пристосованою для певної задачі та її надбудовами;
основи передачі дискретних даних;
базові технології та топології локальних мереж;
основи розрахунку Ethernet-мереж;
IP-протокол, IP-адресація;
формати пакетів і функції стека протоколів TCP/ІP;
програмне забезпечення комп’ютерних мереж;
принципи маршрутизації в складових мережах.
можливості моделювання Packet Tracer.
вміти:
створювати та налагоджувати бездротові мережі передачі даних; 
вибирати мережеві технології залежно від умов експлуатації;
тестувати, діагностувати та налагоджувати мережі розподіленого керування;
будувати та підключати сучасні дротові промислові мережі;
здійснювати попередню оцінку можливості застосування нейронної мережі для вирішення поставленої задачі; 
здійснювати підготовку та первинну обробку даних для їх обробки за допомогою нейронної мережі;
створювати моделі штучних нейронних мереж.
володіти:
методами аналізу і управління мережним трафіком та його оптимізації; навичками вибору типу мережевого обладнання різних мережних технологій та стандартів, синтезом штучних нейронних мереж та способом їх застосування для вирішення задач обробки інформації та технології моделювання штучних нейронних мереж на персональному комп’ютері.
 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; ЛР – лабораторна робота; КР – курсова робота; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
Л 1. Загальні положення побудови мереж розподіленого керування.
Загальні поняття мереж розподіленого керування. Класифікація і різновиди мереж розподіленого керування. Визначення промислових мереж розподіленого керування та їх градація. Функціональне призначення мереж розподіленого керування. Обмін даними. Критерії ефективності промислової інформаційної мережі.
ЛР 1. Комунікаційне обладнання мереж розподіленого керування. Частина 1
Перевірка тестером та підключення скрученої пари до розетки. 
СРЗ.
 
2 тиждень
Л 2. Загальні вимоги до мереж розподіленого керування.
Детермінованість, завадостійкість, надійність, живучість, простота, зручність інсталяції та обслуговування, вільна топологія.
ЛР 1. Комунікаційне обладнання мереж розподіленого керування. Частина 2
Під’єднання та налаштування маршрутизатора TP-Link.
СРЗ. К.
 
3 тиждень
Л 3. Мережі розподіленого керування в контексті модель OSI.
Багаторівневий підхід. Протокол. Інтерфейс. Стек протоколів. Поняття відкритої системи. Модель взаємодії відкритих систем OSI.
ЛР 2. Симуляція роботи  мережі в Cisco Packet Tracer. Частина 1
Мережі розподіленого керування в контексті модель OSI 
СРЗ. К.
 
4 тиждень
Л 4. Лінії зв’язку.
Типи ліній зв’язку. Апаратура ліній зв’язку. Комунікаційне обладнання мереж.
ЛР 2. Симуляція роботи  мережі в Cisco Packet Tracer. Частина 2
Типи ліній зв’язку. Апаратура ліній зв’язку.
СРС. К.

5 тиждень
Л 5. Прикладні сервіси, інтерфейс прикладного рівня. Забезпечення каналом зв’язку між вузлами.
Моделі взаємодії між прикладними процесами. Функції канального рівня мереж розподіленого керування.
ЛР 3. Прикладні сервіси мереж розподіленого керування.
Засоби моніторингу та аналізу мережевого трафіку. Сніфер Wireshark (Ethreal)
СРЗ. К.

6  тиждень
Л 6. Топологія мереж розподіленого керування.
Види топології, переваги і недоліки топологій. Вплив топології на параметри мережі.
ЛР 4. Визначення топології мережі розподіленого керування.
Моніторинг мережевих служб та пристроїв локальної мережі в LAN State.
СРЗ. К.
 
7 тиждень
Л 7. Методи доступу.
Децентралізований метод доступу Маркерне кільце. Централізований метод доступу Ведучий-Ведений. Централізований метод доступу з Арбітром шини. Множинний випадковий метод доступу. Гібридні методи доступу. Метод доступу TDMA.
ЛР 5. Протоколи дротового з'єднання елементів мережі.
Дослідження завадостійкості протоколів дротового з'єднання елементів мережі. Протоколи: 1-Wire, SPI – Serial Peripheral Interface, UART – Universal Asynchronous Receiver and Transmitter
СРЗ. К.
 
8 тиждень
Л 8. Фізичні інтерфейси передачі даних. Типи кабелів.
Інтерфейс RS-232. Інтерфейс RS-422 Інтерфейс RS-485 Інтерфейс «струмова петля».
Кабель скручена пара. Коаксіальний кабель. Волоконно-оптичний кабель.
МКР№1.
СРЗ. К.

9 тиждень
Л 9. Технологія Ethernet. Протокол TCP/IP.
Використання мережних ресурсів Windows. Утілити TCP/IP в ОС Windows.
ЛР 6. Кабель скручена пара.
Побудова дротових мереж за допомогою скрученої пари
СРЗ. К.

10 тиждень
Л 10. Технології бездротових мереж.
Протоколи з’єднання WIFI 802.11. Дослідження можливостей використання Bluetooth мережі для передачі даних та керування приладами.
ЛР 7. Підвищення ефективності бездротової промислової WLAN- мережі за допомогою хмарного сервісу "MOXA WLAN Calculator".
Оптимізація вузла бездротового зв'язку промислової телекомунікаційної мережі, що працює в режимі крапка-крапка за критерієм:
забезпечення максимальної швидкості передачі даних при заданій відстані;
мінімуму вартості.
СРЗ. К.

11 тиждень
Л 11. Загальна характеристика та основнi принципи побудови нейромереж. Використання нейромереж для розв’язання практичних задач.
Бiологiчнi нейрони та їх фiзичнi моделi. Математичнi моделi нейроелементiв. Поняття: синапс, ваговий коефіцієнт, поріг, дискримiнантна функцiя, функція активації, одношаровий персептрон. Загальне уявлення про навчання нейромереж. Характеристики процесу навчання. Вимоги до навчальних вибiрок даних. Нейроннi мережi у пакетi MATLAB.
ЛР 8. Дослідження завадостійкості  алгоритму автоматичного розпізнавання мовних команд керування.
Дослідження завадостійкості кореляційного алгоритму автоматичного розпізнавання мови та на базі нейронної мережі.

СРЗ. К.

12 тиждень
Л 12. Використання інфрачервоних променів для організації бездротової мережі.
Поняття про Манчестерське кодування. Протокол RC-5. 
ЛР 9. Дослідження ІЧ каналу керування. Частина 1
Манчестерське кодування на прикладі ІЧ протоколу RC-5. 
СРЗ. К.

13 тиждень
Л 13. Використання інфрачервоних променів для організації бездротової мережі.
Протокол NEC. 
ЛР 9. Дослідження ІЧ каналу керування. Частина 2.
ІЧ протокол NEC.
СРЗ. К.

14 тиждень
Л 14. Загальна характеристика та основнi принципи побудови нейромереж.
Бiологiчнi нейрони та їх фiзичнi моделi. Математичнi моделi нейроелементiв. Поняття: синапс, ваговий коефіцієнт, поріг, дискримiнантна функцiя, функція активації, одношаровий персептрон. Загальне уявлення про навчання нейромереж. Характеристики процесу навчання. Вимоги до навчальних вибiрок даних. Нейроннi мережi у пакетi MATLAB.
ЛР 10. Дослідження завадостійкості  алгоритму автоматичного розпізнавання мовних команд керування.
Дослідження завадостійкості кореляційного алгоритму автоматичного розпізнавання мови та на базі нейронної мережі.
СРЗ. К.

15 тиждень
Л 15. Використання нейромереж для розв’язання практичних задач.
Нейромережi в задачах захисту інформації. Нейромережi в задачах ідентифікації. Нейромережевi системи управління. Нейромережi у задачах прогнозування та оцінювання. Алгоритми розпізнання мовних команд керування блоками радіоелектронних систем. Використання мовного інтерфейсу в радіоелектронних системах.
МКР№2.
СРЗ. К.
 
Індивідуальна робота - курсова робота
 
Основною метою курсової роботи є закріплення навичок використання нейромереж для розв’язання практичних задач.
Завдання на курсову роботу видається на початку 3-го семестру. Студентам надаються індивідуальні теми, що мають практичний сенс. 
Тематика КР може охоплювати наступні  питання:
Інтелектуальний аналіз даних: використання нейромереж для видобування знань з даних;
Класифікація даних за допомогою нейромереж;
Розпізнавання образів за допомогою нейромереж;
Нейромережi у задачах прогнозування та оцінювання;
Кластерізація даних за допомогою нейромереж.

Захист курсової роботи проводиться на 15 тижні
 
Самостійна робота 

Самостійна робота складає 75 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт: підготовка до лекційних занять – 15 годин;  підготовка до лабораторних занять – 30 годин, виконання курсової роботи – 30 годин.
 
 
Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Для забезпечення оперативного контролю за успішністю та якістю рівня навчальних досягнень здобувачів вищої освіти дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та лабораторних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи. Модульні контрольні роботи №1 та №2 виконуються у вигляді тестів. Кожен з тестових білетів містить 20 запитань. До кожного запитання надається від 3 до 8 варіантів відповідей, один з яких відповідає поставленому запитанню. Запитання мають як теоретичну, так і практичну направленість. Комплект тестових білетів до кожного модулю складається з чотирьох варіантів. Правильна відповідь на кожне тестове запитання оцінюється максимум в 1 бал. Загальний бал за модульну контрольну роботу дорівнює кількості правильних відповідей.
 
 
 Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
Семестровий модуль № 1
ЛР 1. Оцінка за виконання – 6 балів (2 тиждень).
ЛР 2. Оцінка за виконання – 6 балів (3 тиждень).
ЛР 3. Оцінка за виконання – 6 балів (5 тиждень).
ЛР 4. Оцінка за виконання – 6 балів (6 тиждень).
ЛР 5. Оцінка за виконання – 6 балів (7 тиждень).
 
МКР №1. Модульна контрольна робота – 20 балів (8 тиждень). 
Перескладання можливе протягом 9-10 тижнів за розкладом консультацій.
Семестровий модуль № 2
ЛР 6. Оцінка за виконання – 6 балів (9 тиждень).
ЛР 7. Оцінка за виконання – 6 балів (10 тиждень).
ЛР 8. Оцінка за виконання – 6 балів (12 тиждень).
ЛР 9. Оцінка за виконання – 6 балів (13 тиждень).
ЛР 10. Оцінка за виконання – 6 балів (15 тиждень).
 
МКР №2. Модульна контрольна робота – 20 балів (15 тиждень).
Підсумковим контролем з дисципліни є залік.
Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач за всі виконані види робіт – 100 балів. 
Залік оцінюється за системою: «зараховано», «не зараховано». Оцінка «зараховано» виставляється за умови отримання не менш, ніж 60 балів за всі види робіт. Складання/перескладання заліку відбувається за встановленим деканатом розкладом.

Умови допуску до підсумкового контролю 

Залік виставляється здобувачу вищої освіти як сумарна оцінка за виконання всіх елементів навчальної дисципліни не менше ніж на 60%.

Курсова робота

Для оцінки якості виконання курсової роботи з дисципліни запроваджена 100 бальна шкала. Шкали оцінювання та визначення навчання наведені в наступній таблиці:

Шкала оцінювання
Визначення якості навчання
ICTS
Бали
100
5
A
90-100
5
ВІДМІННО ― відмінне виконання, або виконання лише з незначними помилками.
B
82-89
4
ДУЖЕ ДОБРЕ ― вище середнього рівня з кількома помилками.
C
75-81
ДОБРЕ ― в загальному правильно виконане завдання з незначною кількістю грубих помилок.
D
67-74
3
ЗАДОВІЛЬНО ― непогано, але зі значною кількістю недоліків.
E
60-66
ДОСТАТНЬО ― виконання задовольняє мінімальні критерії.
FX
34-59
2
НЕЗАДОВІЛЬНО ― потрібна додаткова праця над дисципліною
F
< 34
НЕЗАДОВІЛЬНО ― потрібне повторне вивчення дисципліни. 

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Виконаний не свій варіант завдання здобувачем не оцінюється.
 
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
 
Відсутність здобувача на модульній контрольній роботі відповідає оцінці «0». 

Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.

Заборонено використання будь-яких літературних джерел, конспектів лекцій, шпаргалок під час проходження модульних контролів з дисципліни.