Rok akademicki: 2012/2013 Kod: IIN SR-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Informatyka Specjalność: Systemy rozproszone i sieci komputerowe

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Sieciowe systemy multimedialne Rok akademicki: 2012/2013 Kod: IIN SR-s Punkty ECTS: 5 Wydział: Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Kierunek: Informatyka Specjalność: Systemy rozproszone i sieci komputerowe Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 2 Strona www: Osoba odpowiedzialna: Czekierda Łukasz (luke@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: Czekierda Łukasz (luke@agh.edu.pl) Kosiński Jacek (jgk@agh.edu.pl) 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) Wiedza M_W001 podstawowe pojęcia związane z problematyką sieciowych systemów multimedialnych IN2A_W07, IN2A_W08, IN2A_W10 Egzamin M_W002 problematykę kodowania i kompresji obrazu statycznego, obrazu ruchomego i dźwięku IN2A_W03, IN2A_W11 Egzamin, Kolokwium M_W003 problematykę strumieniowania mediów w sieciach komputerowych oraz zna podstawowe mechanizmy zarządzania i sygnalizacji. IN2A_W05, IN2A_W07, IN2A_W08 Aktywność na zajęciach, Egzamin, Kolokwium Umiejętności M_U001 Student umie korzystać z dostępnych w sieci Internet materiałów opisujących standardy związane z zakresem modułu IN2A_U01, IN2A_U02, IN2A_U03 Zaliczenie laboratorium 1 / 6

2 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 Kompetencje społeczne M_K001 Student umie pracować w grupie w celu budowy złożonych konfiguracji sieciowych do transmisji danych multimedialnych IN2A_K03, IN2A_K04 Udział w dyskusji, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 Umiejętności M_U001 M_U002 podstawowe pojęcia związane z problematyką sieciowych systemów multimedialnych problematykę kodowania i kompresji obrazu statycznego, obrazu ruchomego i dźwięku problematykę strumieniowania mediów w sieciach komputerowych oraz zna podstawowe mechanizmy zarządzania i sygnalizacji. Student umie korzystać z dostępnych w sieci Internet materiałów opisujących standardy związane z zakresem modułu Student ma umiejętność budowy efektywnych systemów transmisji strumieniowych danych multimedialnych w sieciach IP i krytycznej oceny ich funkcjonalności i wydajności / 6

3 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.) Definicja sieciowego systemu multimedialnego. Strumieniowanie mediów. 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 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, VC 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. 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 (1 godz.) Charakterystyka strategii wideo na żądanie. Protokół Real Time Streaming Protocol (RTSP). 6. Zagadnienia transportu danych multimedialnych w sieciach komputerowych (6 godz.) Problematyka transportu danych multimedialnych w sieciach IP. Protokół Real- Time 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). Charakterystyka poszczególnych odmian standardu Digital Video Broadcasting (DVB). Kodek a kontener danych multimedialnych. Opis podstawowych kontenerów danych multimedialnych. Przegląd alternatywnych mechanizmów transportu i sygnalizacji stosowanych w transmisji 3 / 6

4 danych multimedialnych. 7. Transmisja grupowa w sieciach IP (3 godz.) Charakterystyka transmisji grupowej i 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. QoS w sieciach ATM i FR. 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 (6 godz.) Wymagania systemów tele- i wideokonferencyjnych. Standard H.323. Standard SIP. Standardy obiektowej reprezentacji urządzeń i strumieni multimedialnych. Specyfikacja Streams for CORBA Component Model. Realizacja sesji multimedialnych z kontrolą administracyjną. Uprawnienia w sesjach scentralizowanych i sposoby zarządzania nimi. Platforma IP Multimedia Subsystem (IMS). Realizacja usług IPTV. 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 ruchomegostandard MJPEG, H.261. MPEG-1, MPEG-2. Kompresja sprzętowa i programowa. Analiza jakości obrazu generowanego przez urządzenia stanowiące wyposażenie laboratorium działające w sieci ATM i Ethernet. 3. Organizacja sesji multimedialnychtworzenie i uczestnictwo w sesjach multimedialnych, analiza formatu SDP i działania protokołu SAP. Protokół RTSP, wykorzystanie sprzętowych i programowych serwerów strumieniujących. 4. Transport danych multimedialnychanaliza cech protokołów RTP i RTCP. Synchronizacja wewnątrz strumienia i pomiędzy strumieniami. Wykorzystanie mikserów RTP 5. Technologia FlashElementy architektury Adobe Flash Platform: organizacja strumieniowania wideo, budowa aplikacji do komunikacji multimedialnej. 6. Transmisja grupowa i routing multicast w sieciach IPAnaliza działania protokołów IGMP oraz PIM DM i SM w przykładowej sieci. Budowa drzew dzielonych i drzew najkrótszej ścieżki, wybór punktu spotkań. 7. Zapewnianie jakości usług w sieciach IPAnaliza różnych sposobów kolejkowania na postrzeganą jakość transmisji danych multimedialnych w przykładowej sieci. Implementacja architektury DIffServ oraz Inserv. 8. Technologie transmisji sygnału TV. Syntetyzatory mowy.analiza różnych możliwości dostarczania sygnału telewizyjnego wykorzystanie urządzeń obsługujących standardy DVB-T i DVB-S. IPTV. Analiza możliwości wybranych syntetyzatorów mowy. Język SSML. 9. Wprowadzenie do technologii VoIP Implementacja prostego systemu VoIP w 4 / 6

5 przykładowej sieci. Integracja z telefonią PSTN z wykorzystaniem bramek głosowych. Wykorzystanie telefonów programowych i telefonów IP. 10. 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. 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. Sayhood K.: Kompresja danych wprowadzenie. Wydawnictwo RM, Warszawa Schulzrinne H. i in.: RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications. RFC Schulzrinne H. i in.: Real Time Streaming Protocol. RFC Rosenberg J i in.: SIP: Session Initiation Protocol, RFC 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

6 Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie do zajęć Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 30 godz 30 godz 35 godz 25 godz 20 godz 140 godz 5 ECTS 6 / 6