Nazwa modułu: Sieciowe systemy multimedialne Rok akademicki: 2012/2013 Kod: IIN-2-104-SK-n Punkty ECTS: 4 Wydział: Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Kierunek: Informatyka Specjalność: Systemy komputerowe Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 1 Strona www: http://upel.agh.edu.pl/weaiie/mod/resource/view.php?id=3275 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 M_W002 problematykę kodowania i kompresji obrazu statycznego, obrazu ruchomego i dźwięku IN2A_W03, IN2A_W11 M_W003 problematykę strumieniowania mediów w sieciach komputerowych oraz zna podstawowe mechanizmy zarządzania i sygnalizacji. IN2A_W05, IN2A_W07, IN2A_W08 Aktywność na zajęciach, 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 / 5
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,, 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 audytoryjne laboratoryjne 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 2 / 5
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 (1 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 (2,5 godz.) Charakterystyka postrzegania obrazu przez człowieka. Podstawowe metody stosowane w kompresji obrazu. Kodowanie entropijne. Transformacja DCT. Standard JPEG i jego odmiany. 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-1. 3. Kodowanie dźwięku (1,5 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. 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 (0,5 godz.) Charakterystyka strategii wideo na żądanie. Protokół Real Time Streaming Protocol (RTSP). 6. Zagadnienia transportu danych multimedialnych w sieciach komputerowych (2,5 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. 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. 7. Transmisja grupowa w sieciach IP (2 godz.) Charakterystyka transmisji grupowej i jej podstawowe zastosowania. Adresacja grupowa IPv4. Odwzorowanie adresów 3 / 5
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 i SM. 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 (1 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 (2 godz.) Wymagania systemów tele- i wideokonferencyjnych. Standard H.323. Elementy standardu SIP. laboratoryjne 1. Kodowanie obrazu statycznego (2 godz.) 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 (2 godz.) Standard 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 multimedialnych (2 godz.) Tworzenie i uczestnictwo w sesjach multimedialnych, analiza formatu SDP i działania protokołu SAP. Protokół RTSP, wykorzystanie sprzętowych i programowych serwerów strumieniujących. 4. Transport danych multimedialnych (2 godz.) Analiza cech protokołów RTP i RTCP. Synchronizacja wewnątrz strumienia i pomiędzy strumieniami. Wykorzystanie mikserów RTP 5. Transmisja grupowa i routing multicast w sieciach IP (2 godz.) Analiza działania protokołów IGMP oraz PIM DM i SM w przykładowej sieci. Budowa drzew dzielonych i drzew najkrótszej ścieżki, wybór punktu spotkań. 6. Zapewnianie jakości usług w sieciach IP (2 godz.) Analiza różnych sposobów kolejkowania na postrzeganą jakość transmisji danych multimedialnych w przykładowej sieci. Implementacja architektury DIffServ oraz Inserv. 7. Wprowadzenie do technologii VoIP (2 godz.) Implementacja prostego systemu VoIP w przykładowej sieci. Integracja z telefonią PSTN z wykorzystaniem bramek głosowych. Wykorzystanie telefonów programowych i telefonów IP. 8. Rozwiązania VoIP zgodnie ze standardem H.323 (2 godz.) 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 Ocena końcowa z przedmiotu zostanie wystawiona na podstawie rezultatu uzyskanego z laboratorium procentowo wyrażona liczba punktów z laboratorium uzyskana przez studenta w ostatnim terminie obniżona o liczbę przystąpień do zaliczenia w terminie poprawkowym (0, 1 lub 2) pomnożoną przez wartość 7,5 zostanie zamieniona na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. W przypadku gdy 4 / 5
ocena z laboratorium jest pozytywna, a po obniżeniu staje się negatywna, wówczas oceną końcową jest dst. Wymagania wstępne i dodatkowe 1. Znajomość podstaw funkcjonowania sieci komputerowych, urządzeń sieciowych i ich zadań. 2. Znajomość problematyki systemów rozproszonych. Zalecana literatura i pomoce naukowe 1. Sayhood K.: Kompresja danych wprowadzenie. Wydawnictwo RM, Warszawa 2002 2. Schulzrinne H. i in.: RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications. RFC 3550 3. Schulzrinne H. i in.: Real Time Streaming Protocol. RFC 2326 4. Rosenberg J i in.: SIP: Session Initiation Protocol, RFC 3261 5. 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 Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie do zajęć Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 16 godz 56 godz 16 godz 32 godz 120 godz 4 ECTS 5 / 5