Generuj PDF tej strony

Nazwa modułu:
Rok akademicki:
Wydział:
Kierunek:
Sieciowe systemy multimedialne
2016/2017
Kod: IIN-2-204-WO-s
Punkty ECTS:
5
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Informatyka
Poziom studiów:
Specjalność:
Studia II stopnia
Język wykładowy: Polski
Wytwarzanie oprogramowania
Forma i tryb studiów:
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Stacjonarne
Semestr: 2
Strona www: http://upel.agh.edu.pl/weaiie/course/view.php?id=99
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Czekierda Łukasz ([email protected])
Osoby prowadzące: dr inż. Czekierda Łukasz ([email protected])
dr inż. Kwolek Bartosz ([email protected])
Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM
Student, który zaliczył moduł zajęć
wie/umie/potrafi
Powiązania z EKK
Sposób weryfikacji efektów
kształcenia (forma zaliczeń)
M_W001
Student zna i rozumie podstawowe
pojęcia związane z problematyką
sieciowych systemów
multimedialnych
IN2A_W07, IN2A_W08,
IN2A_W10
Egzamin
M_W002
Student zna i rozumie
problematykę kodowania i
kompresji obrazu statycznego,
obrazu ruchomego i dźwięku
IN2A_W03, IN2A_W11
Egzamin, Kolokwium
M_W003
Student zna i rozumie
problematykę strumieniowania
mediów w sieciach
komputerowych oraz zna
podstawowe mechanizmy
zarządzania i sygnalizacji.
IN2A_W05, IN2A_W07,
IN2A_W08
Aktywność na zajęciach, Egzamin,
Kolokwium
Student umie korzystać z
dostępnych w sieci Internet
materiałów opisujących standardy
związane z zakresem modułu
IN2A_U01, IN2A_U02,
IN2A_U03
Zaliczenie laboratorium
Wiedza
Umiejętności
M_U001
1/6
Karta modułu - Sieciowe systemy multimedialne
M_U002
Student ma umiejętność budowy
efektywnych systemów transmisji
strumieniowych danych
multimedialnych w sieciach IP i
krytycznej oceny ich
funkcjonalności i wydajności
IN2A_U02, IN2A_U13,
IN2A_U17, IN2A_U18,
IN2A_U19
Aktywność na zajęciach,
Kolokwium, Odpowiedź ustna,
Studium przypadków , Wykonanie
ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_U003
Student umie zbudować i
skonfigurować sieć do realizacji
usług Voice over IP
IN2A_U05, IN2A_U12,
IN2A_U13, IN2A_U14,
IN2A_U16
Aktywność na zajęciach, Studium
przypadków , Wykonanie ćwiczeń
laboratoryjnych, Zaliczenie
laboratorium
IN2A_K03, IN2A_K04
Udział w dyskusji, Wykonanie
ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001
Student umie pracować w grupie
w celu budowy złożonych
konfiguracji sieciowych do
transmisji danych multimedialnych
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Konwersatori
um
Zajęcia
seminaryjne
Zajęcia
praktyczne
Zajęcia
terenowe
Zajęcia
warsztatowe
Student zna i rozumie
podstawowe pojęcia związane
z problematyką sieciowych
systemów multimedialnych
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M_W002
Student zna i rozumie
problematykę kodowania i
kompresji obrazu
statycznego, obrazu
ruchomego i dźwięku
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M_W003
Student zna i rozumie
problematykę
strumieniowania mediów w
sieciach komputerowych oraz
zna podstawowe mechanizmy
zarządzania i sygnalizacji.
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
M_U001
Student umie korzystać z
dostępnych w sieci Internet
materiałów opisujących
standardy związane z
zakresem modułu
-
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
M_U002
Student ma umiejętność
budowy efektywnych
systemów transmisji
strumieniowych danych
multimedialnych w sieciach IP
i krytycznej oceny ich
funkcjonalności i wydajności
-
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
E-learning
Ćwiczenia
projektowe
M_W001
Inne
Ćwiczenia
laboratoryjne
Forma zajęć
Ćwiczenia
audytoryjne
Student, który zaliczył moduł
zajęć wie/umie/potrafi
Wykład
Kod EKM
Wiedza
Umiejętności
2/6
Karta modułu - Sieciowe systemy multimedialne
M_U003
Student umie zbudować i
skonfigurować sieć do
realizacji usług Voice over IP
-
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
Kompetencje społeczne
M_K001
Student umie pracować w
grupie w celu budowy
złożonych konfiguracji
sieciowych do transmisji
danych multimedialnych
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład
1. Wprowadzenie do tematyki przedmiotu (2 godz.) Podstawowe definicje. Pojęcie
strumieniowania danych multimedialnych. Wymogi poszczególnych zastosowań
sieciowych systemów multimedialnych. Wielkość strumienia danych multimedialnych
a jego jakość i opóźnienie dostarczania. Znaczenie transmisji grupowej i mechanizmów
zapewniania jakości w funkcjonowaniu złożonych systemów multimedialnych.
Integracja z innymi systemami (telefonicznymi, telewizyjnymi).
2. Kodowanie obrazu statycznego i ruchomego (4 godz.) Charakterystyka
postrzegania obrazu przez człowieka. Podstawowe metody stosowane w kompresji
obrazu. Kodowanie entropijne, Wybrane metody słownikowe i substytucyjne.
Transformacja DCT. Transformacja falkowa. Standard JPEG i jego odmiany. Standard
JPEG 2000. Standard Cell-B. Charakterystyka obrazu ruchomego. Standard MJPEG.
Estymacja i kompensacja ruchu. Kompresja międzyramkowa. Standard H.261.
Najważniejsze cechy standardów MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.263, H.264, H.265.
3. Kodowanie dźwięku (3 godz.) Charakterystyka postrzegania dźwięku przez
człowieka. Głos a dźwięk szerokopasmowy. Próbkowanie, kwantyzacja. Twierdzenie
Nyquista. Kwantyzacja nierównomierna. Standard G.711. Mechanizmy kodowania
adaptacyjnego. Standard G.726. Kodowanie głosu przez jego modelowanie. Standardy
typu LPC – CELP, GSM, iLBC, G.729. Metody psychoaktustyczne. Standard MPEG-1
Audio. Porównanie parametrów poszczególnych standardów.
4. Opis sesji multimedialnych (1 godz.) Parametry opisu sesji multimedialnych. Format
Session Description Protocol (SDP). Multimedialne sesje ad-hoc. Protokół Session
Announcement Protocol (SAP).
5. Usługa wideo na żądanie i dostarczanie strumieni informacji multimedialnej na
żywo (live) (1 godz.) Charakterystyka strategii wideo na żądanie. Protokół Real Time
Streaming Protocol (RTSP).Rozwiązanie MPEG-DASH.
6. Zagadnienia transportu danych multimedialnych w sieciach komputerowych (4
godz.) Problematyka transportu danych multimedialnych w sieciach IP. Protokół RealTime Transport Protocol (RTP). Miksowanie strumieni informacji multimedialnej.
Synchronizacja mediów w sesjach multimedialnych. Nadzorowanie transmisji danych
multimedialnych. Protokół Real Time Control Protocol (RTCP). Stratna i bezstratna
transmisja w sieciach komputerowych. Adaptacja wielkości dostarczania danych
multimedialnych. Charakterystyka protokołu IP oraz protokołów transportowych – TCP,
UDP, SCTP i DCCP pod kątem przydatności w dostarczaniu danych multimedialnych.
Technika Multiprotocol Label Switcihng (MPLS). Transmisja nadmiarowa, korekcja
danych. Standard MPEG Transport System (TS). Rozwiązania Content Delivery
Networks (CDN).
7. Transmisja grupowa w sieciach IP (3 godz.) Charakterystyka transmisji grupowej i
3/6
Karta modułu - Sieciowe systemy multimedialne
jej podstawowe zastosowania. Adresacja grupowa IPv4 i IPv6. Odwzorowanie adresów
grupowych L3 na L2. Raportowanie zainteresowania odbiorem danych grupowych.
Protokół Internet Group Management Protocol (IGMP). Problem routingu multicast.
Podstawowe algorytmy komunikacji grupowej. Test RPF. Lista OIL. Drzewo najkrótszej
ścieżki i drzewo dzielone. Punkt spotkań. Realizacji transmisji grupowej w sieciach
lokalnych i rozległych. Protokół Protocol Intependent Multicast (PIM) i jego odmiany –
DM, SM i SSM. Bezpieczeństwo transmisji grupowej. Niezawodna transmisja grupowa.
8. Zapewnianie jakości usług w sieciach IP (2 godz.) Sposoby zapewniania jakości
usług w różnych warstwach modelu OSI/ISO. Zarządzanie zatorami i unikanie ich.
Podejście best-effort. Klasyfikacja ruchu sieciowego. Mechanizm DiffServ. Rezerwacja
zasobów na urządzeniach sieciowych. Protokół Resource Reservation Protocol (RSVP).
Mechanizm IntServ.
9. Transmisja głosu w sieciach IP. Technologia VoIP (2 godz.) Realizacja transmisji
głosu w sieciach PSTN. Telefonia komputerowa. Komutacja łączy i komutacja pakietów.
Zalety i wady prowadzenia komunikacji głosowej w sieciach pakietowych. Opóźnienie
w komunikacji VoIP i sposoby jego przeciwdziałaniu.
10. Środowiska tele- i wideokonferencyjne (5 godz.) Wymagania systemów tele- i
wideokonferencyjnych. Standard H.323. Standard SIP. Realizacja sesji multimedialnych
z kontrolą administracyjną. Uprawnienia w sesjach scentralizowanych i sposoby
zarządzania nimi. Platforma IP Multimedia Subsystem (IMS). Realizacja usług IPTV.
11. Standardy Digital Video Broadcasting (DVB) (1 godz.). Charakterystyka
poszczególnych odmian DVB: DVB-T, DVB-S, DVB-C, DVB-H. Radiodyfuzja, Multipleks.
Transmisja satelitarna. Kodowanie nadmiarowe i kody korekcyjne stosowane w
transmisjach DVB.
Ćwiczenia laboratoryjne
1. Kodowanie obrazu statycznego Reprezentacja kolorów. Kodowanie entropijne.
Transformacja DCT. Standard JPEG. Czynniki powodujące stratność JPEG. Kompresja
obrazu statycznego w Cell-B.
2. Sprzętowa i programowa kompresja obrazu ruchomego. Standard MJPEG, H.261.
MPEG-1, MPEG-2. Kompresja sprzętowa i programowa. Analiza jakości obrazu
generowanego przez urządzenia działające w sieci ATM i Ethernet.
3. Organizacja sesji multimedialnych Tworzenie i uczestnictwo w sesjach
multimedialnych. Protokoły RTSP i RTMP. Wykorzystanie sprzętowych i programowych
serwerów strumieniujących. Usługa VoD na urządzeniach Smart TV. Skalowalność
procesu dostarczania danych multimedialnych – Content Delivery Networks.
4. Transport danych multimedialnych (1) Analiza cech protokołów RTP i RTCP.
Synchronizacja wewnątrz strumienia i pomiędzy strumieniami. Wykorzystanie
mikserów RTP. Standard MPEG-TS.
5. Transport danych multimedialnych (2) Standard MPEG-DASH. Wykorzystanie
infrastruktur chmur publicznych do strumieniowania danych na żywo (Youtube).
Radiostacje internetowe.
6. Technologie transmisji sygnału TV. Analiza różnych możliwości dostarczania sygnału
telewizyjnego – wykorzystanie urządzeń obsługujących standardy DVB-T i DVB-S. IPTV.
Analiza możliwości wybranych syntetyzatorów mowy. Język SSML.
7. Profesjonalne systemy wideokonferencyjne na przykładzie Cisco TelePresence.
Sygnalizacja H.323 i SIP. Rola i możliwości mostków konferencyjnych. Rejestracja
przebiegu konferencji i publikacja zapisu konferencji.
8. Standard Web-RTC. Zagadnienia bezpośredniej komunikacji uczestników konferencji
multimedialnej w środowisku z mechanizmami translacji adresów (NAT/PAT).
9. Transmisja grupowa i routing multicast w sieciach IP Analiza działania protokołów
IGMP oraz PIM DM i SM w przykładowej sieci. Budowa drzew dzielonych i drzew
4/6
Karta modułu - Sieciowe systemy multimedialne
najkrótszej ścieżki, wybór punktu spotkań.
10. Zapewnianie jakości usług w sieciach IP Analiza różnych sposobów kolejkowania
na postrzeganą jakość transmisji danych multimedialnych w przykładowej sieci.
Implementacja architektury DIffServ oraz Inserv.
11. Wprowadzenie do technologii VoIP Implementacja systemu VoIP w przykładowej
sieci. Integracja z telefonią PSTN z wykorzystaniem bramek głosowych. Wykorzystanie
telefonów programowych i telefonów IP.
12. Rozwiązania VoIP zgodnie ze standardem H.323 Wykorzystanie elementów
architektury H.323 do budowy złożonego systemu VoIP. Konfiguracja gatekeepera
H.323 i obserwacja działania protokołu RAS. Tworzenie planów numeracyjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej
1. Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium
oraz egzaminu.
2. Na ocenę z laboratoriów mają wpływ dwa kolokwia oraz aktywność na zajęciach laboratoryjnych i
stopień przygotowania do nich.
3. Ocena końcowa jest wyznaczana na podstawie wzoru K=0,5• (L+E)-6• n, gdzie:K – oznacza
wyrażoną procentowo liczbę punktów braną przy określeniu oceny końcowej z modułu, E – oznacza
wyrażoną procentowo liczbę punktów uzyskanych na egzaminie w ostatnim terminie, do którego
student przystąpił, L – oznacza wyrażoną procentowo liczbę punktów uzyskanych z laboratorium w
ostatnim terminie, do którego student przystąpił, n – oznacza liczbę przystąpień do zaliczeń
poprawkowych (egzamin i laboratorium łącznie). UWAGA: jeśli L lub E są mniejsze niż 50%, wówczas K
= 0%; jeśli L i E są większe niż 50%, a K jest mniejsze niż 50%, wówczas K = 50%.
4. Zamiana K (wyrażonego procentowo) na ocenę odbywa się zgodnie z regulaminem studiów AGH.
Wymagania wstępne i dodatkowe
Znajomość podstaw funkcjonowania sieci komputerowych, urządzeń sieciowych i ich zadań. Znajomość
problematyki systemów rozproszonych.
Zalecana literatura i pomoce naukowe
1.
2.
3.
4.
5.
Sayhood K.: Kompresja danych – wprowadzenie. Wydawnictwo RM, Warszawa 2002
Schulzrinne H. i in.: RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications. RFC 3550
Schulzrinne H. i in.: Real Time Streaming Protocol. RFC 2326
Rosenberg J i in.: SIP: Session Initiation Protocol, RFC 3261
Estrin D. i in.: Protocol Independent Multicast – Sparse Mode: Protocol Specification, RFC 2362
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu
Nie podano dodatkowych publikacji
Informacje dodatkowe
Brak
5/6
Karta modułu - Sieciowe systemy multimedialne
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta
Obciążenie
studenta
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe
30 godz
Udział w wykładach
28 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć
30 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych
28 godz
Przygotowanie do zajęć
20 godz
Sumaryczne obciążenie pracą studenta
136 godz
Punkty ECTS za moduł
5 ECTS
6/6