Eksploatowanie sieci telefonii komórkowych 312[02].Z2.03

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Grzegorz Lis Eksploatowanie sieci telefonii komórkowych 312[02].Z2.03 Poradnik dla nauczyciela Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

Recenzenci: dr inż. Marian Jerzy Korczyński mgr inż. Zbigniew Miszczak Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Ryszard Zankowski Konsultacja: mgr Małgorzata Sienna Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 312[02].Z2.03 Eksploatowanie sieci telefonii komórkowych, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik teleinformatyk. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007 1

SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 6 3. Cele kształcenia 7 4. Przykładowe scenariusze zajęć 8 5. Ćwiczenia 12 5.1. Łącze radiowe w systemach telefonii komórkowej 12 5.1.1. Ćwiczenia 12 5.2. Procedury zachodzące w systemach GSM 16 5.2.1. Ćwiczenia 16 5.3. Przetwarzanie sygnału mowy w telefonii komórkowej GSM 19 5.3.1. Ćwiczenia 19 5.4. Układ terytorialny sieci telefonii komórkowej 21 5.4.1. Ćwiczenia 21 5.5. Budowa sieci stałej i terminala abonenckiego w GSM 22 5.5.1. Ćwiczenia 22 6. Ewaluacja osiągnięć ucznia 7. Literatura 24 39 2

1. WPROWADZENIE Przekazujemy Państwu Poradnik dla nauczyciela, który będzie pomocny w prowadzeniu zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie technik teleinformatyk. W poradniku zamieszczono: wymagania wstępne, wykaz umiejętności, jakie uczeń powinien mieć już ukształtowane, aby bez problemów mógł korzystać z poradnika, cele kształcenia, wykaz umiejętności, jakie uczeń ukształtuje podczas pracy z poradnikiem, przykładowe scenariusze zajęć, przykładowe ćwiczenia ze wskazówkami do realizacji, zalecanymi metodami nauczania uczenia oraz środkami dydaktycznymi, ewaluację osiągnięć ucznia, przykładowe narzędzie pomiaru dydaktycznego, literaturę uzupełniającą. Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze szczególnym uwzględnieniem aktywizujących metod nauczania. Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od samodzielnej pracy uczniów do pracy zespołowej. Jako pomoc w realizacji jednostki modułowej dla uczniów przeznaczony jest Poradnik dla ucznia. Nauczyciel powinien ukierunkować uczniów na właściwe korzystanie z poradnika do nich adresowanego. Materiał nauczania (w Poradniku dla ucznia) podzielony jest na rozdziały, które zawierają podrozdziały. Podczas realizacji poszczególnych rozdziałów wskazanym jest zwrócenie uwagi na następujące elementy: materiał nauczania w miarę możliwości uczniowie powinni przeanalizować samodzielnie. Obserwuje się niedocenianie przez nauczycieli niezwykle ważnej umiejętności, jaką uczniowie powinni bezwzględnie posiadać czytanie tekstu technicznego ze zrozumieniem, pytania sprawdzające mają wykazać, na ile uczeń opanował materiał teoretyczny i czy jest przygotowany do wykonania ćwiczeń. W zależności od tematu można zalecić uczniom samodzielne odpowiedzenie na pytania lub wspólne z całą grupą uczniów, w formie dyskusji opracowanie odpowiedzi na pytania. Druga forma jest korzystniejsza, ponieważ nauczyciel sterując dyskusją może uaktywniać wszystkich uczniów oraz w trakcie dyskusji usuwać wszelkie wątpliwości, dominującą rolę w kształtowaniu umiejętności oraz opanowaniu materiału spełniają ćwiczenia. W trakcie wykonywania ćwiczeń uczeń powinien zweryfikować wiedzę teoretyczną oraz opanować nowe umiejętności. Przedstawiono dosyć obszerną propozycję ćwiczeń wraz ze wskazówkami o sposobie ich przeprowadzenia, uwzględniając różne możliwości ich realizacji w szkole. Nauczyciel decyduje, które z zaproponowanych ćwiczeń jest w stanie zrealizować przy określonym zapleczu technodydaktycznym szkoły. Prowadzący może również zrealizować ćwiczenia, które sam opracował, sprawdzian postępów stanowi podsumowanie rozdziału, zadaniem uczniów jest udzielenie odpowiedzi na pytania w nim zawarte. Uczeń powinien samodzielnie czytając zamieszczone w nim stwierdzenia potwierdzić lub zaprzeczyć opanowanie określonego zakresu materiału. Jeżeli wystąpią zaprzeczenia, nauczyciel powinien do tych zagadnień wrócić, sprawdzając czy braki w opanowaniu materiału są wynikiem niezrozumienia przez ucznia tego zagadnienia, czy niewłaściwej postawy ucznia w trakcie nauczania. W tym miejscu jest szczególnie ważna rola nauczyciela, gdyż od postawy nauczyciela, 3

sposobu prowadzenia zajęć zależy między innymi zainteresowanie ucznia. Uczeń niezainteresowany materiałem nauczania, wykonywaniem ćwiczeń nie nabędzie w pełni umiejętności założonych w jednostce modułowej. Należy rozbudzić wśród uczniów tak zwaną ciekawość wiedzy. Potwierdzenie przez ucznia opanowania materiału nauczania rozdziału może stanowić podstawę dla nauczyciela do sprawdzenia wiedzy i umiejętności ucznia z tego zakresu. Nauczyciel realizując jednostkę modułową powinien zwracać uwagę na predyspozycje ucznia, ocenić, czy uczeń ma większe uzdolnienia manualne, czy może lepiej radzi sobie z rozwiązywaniem problemów teoretycznych, testy zamieszczone w rozdziale Ewaluacja osiągnięć ucznia zawierają zadania z zakresu całej jednostki modułowej i należy je wykorzystać do oceny uczniów, a wyniki osiągnięte przez uczniów powinny stanowić podstawę do oceny pracy własnej nauczyciela realizującego tę jednostkę modułową. Każdemu zadaniu testu przypisano określoną liczbę możliwych do uzyskania punktów (0 lub 1 punkt). Ocena końcowa uzależniona jest od ilości uzyskanych punktów. Nauczyciel może zastosować test według własnego projektu oraz zaproponować własną skalę ocen. Należy pamiętać, żeby tak przeprowadzić proces oceniania ucznia, aby umożliwić mu jak najpełniejsze wykazanie swoich umiejętności. Metody polecane do stosowania podczas kształcenia modułowego to: pokaz, ćwiczenie (laboratoryjne lub inne), projektów, przewodniego tekstu. 4

312[02].Z2 Urządzenia i systemy telekomunikacyjne 312[02].Z2.01 Badanie urządzeń radiowo-telewizyjnych 312[02].Z2.02 Eksploatowanie systemów radiokomunikacyjnych 312[02].Z2.03 Eksploatowanie sieci telefonii komórkowych 312[02].Z2.04 Eksploatowanie telekomunikacyjnych systemów przewodowych Schemat układu jednostek modułowych w module 5

2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu nauczania jednostki modułowej uczeń powinien umieć: interpretować podstawowe pojęcia z zakresu elektroniki, czytać schematy ideowe i montażowe układów i podzespołów elektronicznych, wyjaśniać zjawiska związane z przesyłaniem sygnałów analogowych i cyfrowych, wyjaśniać zasady przetwarzania analogowo-cyfrowego sygnałów, wykonywać operacje logiczne i arytmetyczne na liczbach zapisanych w różnych kodach, wyjaśniać działanie mikroprocesora i jego bloków, wyjaśniać funkcje i zasady współpracy poszczególnych bloków systemu mikroprocesorowego, opisywać tryby pracy procesora, charakteryzować magistrale i sygnały sterujące mikroprocesora, wyjaśniać działanie układów wejścia/wyjścia, opisywać zasadę działania pamięci RAM i ROM, posługiwać się terminologią zawodową z zakresu telekomunikacji, wyjaśniać budowę i działanie systemów telekomunikacji przewodowej i bezprzewodowej, posługiwać się rysunkami, schematami i opisami dotyczącymi urządzeń i sieci telekomunikacyjnych, wykonywać montaż elementów i podzespołów urządzeń i sieci telekomunikacyjnych, użytkować systemy telekomunikacyjne oraz dokonywać ich przeglądów i napraw, stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska. 6

3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć: posłużyć się pojęciami z zakresu systemów telefonii komórkowej, wyjaśnić budowę i działanie urządzeń składowych infrastruktury stałej w sieciach telefonii komórkowej, wyjaśnić budowę i działanie poszczególnych elementów składowych telefonów komórkowych, posłużyć się opisami, rysunkami i schematami przedstawiającymi architekturę oraz procedury działania systemów telefonii komórkowych, skonfigurować systemy operacyjne telefonów komórkowych, przeprowadzić montaż elementów, podzespołów i urządzeń należących do infrastruktury stałej oraz stacji ruchomych w sieci telefonii komórkowej, wykonać przeglądy i regulacje urządzeń telefonii komórkowej, wykryć oraz usunąć usterki w telefonach komórkowych, wykonać pomiary parametrów elektrycznych i radiowych w urządzeniach sieci telefonii komórkowych, posłużyć się nazewnictwem anglojęzycznym dotyczącym systemów telefonii komórkowej, zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy dotyczące obsługi systemów telefonii komórkowych. 7

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ Scenariusz zajęć 1 Osoba prowadząca Modułowy program nauczania: Technik teleinformatyk 312[02] Moduł: Urządzenia i systemy telekomunikacyjne 312[02].Z2 Jednostka modułowa: Eksploatowanie sieci telefonii komórkowych 312[02].Z2.03 Temat: Problemy radiokomunikacyjne w systemach telefonii komórkowej. Cel ogólny: wyjaśnić zjawiska zachodzące podczas transmisji radiowej w GSM. Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć: rozróżnić negatywne zjawiska towarzyszące transmisji sygnałów radiowych, określić wpływ negatywnych zjawisk na jakość transmisji radiowej GSM, opisać mechanizmy samodostrajania się telefonów i stacji bazowych do abonenta aktywnego, obliczać przesunięcia pasma częstotliwości powstałe w wyniku zjawiska Dopplera. W czasie zajęć będą kształtowane następujące umiejętności ponadzawodowe: praca indywidualna, pracy w zespole. Metody nauczania uczenia się: dyskusja w grupie, pokaz. Formy organizacyjne pracy uczniów: uczniowie pracują w grupach 2 4-osobowych. Czas: 1 godzina dydaktyczna. Środki dydaktyczne: papier formatu A4 i pisaki, prezentacja komputerowa obrazująca budowę negatywne zjawiska rozchodzenia się fal radiowych podczas transmisji GSM, literatura zgodna z punktem 7 poradnika dla nauczyciela. Uczestnicy: uczniowie kształcący się w zawodzie technik teleinformatyk. Przebieg zajęć: 1. Wprowadzenie do zajęć. 2. Uświadomienie celów lekcji. 3. Plan lekcji. A. Wielodrogowa propagacja fal radiowych. - Wstęp należy opisać zjawiska ugięcia, odbicia i rozpraszania fali radiowej. 8

- Uczniowie otrzymują rysunki z naniesionymi przeszkodami na danym obszarze działania telefonii komórkowej. - Uczniowie pracując w małych grupach rysują kierunki rozchodzenia się fal radiowych od stacji bazowej do abonenta i odwrotnie. B. Efekt cienia radiowego. - Wstęp należy omówić wpływ propagacji wielodrogowej sygnału radiowego na przesunięcia fazowe i tłumienie fali wypadkowej. - Uczniowie pracując w małych grupach określają dla podanych parametrów transmisji najbardziej niekorzystny sposób poruszania się abonenta mobilnego. C. Efekt Dopplera. - Wstęp nauczyciel omawia wpływ zjawiska Dopplera na zmianę odbieranej częstotliwości. - Uczniowie pracując w małych grupach określają przesunięcie pasma odbieranych częstotliwości od kierunku i prędkości poruszania się abonenta. 4. Podsumowanie lekcji. - Uczniowie rozróżniają negatywne zjawiska towarzyszące transmisji sygnałów radiowych. - Uczniowie wskazują negatywny wpływ opisanych zjawisk na jakość transmisji radiowej GSM. - Uczniowie opisują mechanizmy samodostrajania się telefonów i stacji bazowych do abonenta aktywnego. 5. Ocena poziomu osiągnięć uczniów i ocena ich aktywności. 9

Scenariusz zajęć 2 Osoba prowadząca. Modułowy program nauczania: Technik teleinformatyk 312[02] Moduł: Urządzenia i systemy telekomunikacyjne 312[02].Z2 Jednostka modułowa: Eksploatowanie sieci telefonii komórkowych 312[02].Z2.03 Temat: Karta SIM abonenta GSM. Cel ogólny: Identyfikowanie karty SIM abonentów sieci GSM. Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć: rozróżnić rodzaje zabezpieczeń stosowanych w sieciach GSM, sporządzić algorytm postępowania podczas tworzenia procedury podpisu elektronicznego, wyjaśnić sposób identyfikowania abonentów sieci GSM, obliczyć wartość podpisu elektronicznego SRES. Metody nauczania uczenia się: metoda przewodniego tekstu. Formy organizacyjne pracy uczniów: uczniowie pracują w grupach 2 4-osobowych. Czas: 2 godziny dydaktyczne. Środki dydaktyczne prezentacja komputerowa przedstawiająca sposób tworzenia podpisu elektronicznego i sprawdzania karty SIM abonenta, instrukcja pracy metodą tekstu przewodniego, pytania prowadzące, papier formatu A4, pisaki. Uczestnicy: uczniowie kształcący się w zawodzie technik teleinformatyk. Zadanie dla ucznia Przeprowadź proces wyliczania wartości podpisu elektronicznego SRES na podstawie 8-bitowego hasła H oraz 24-bitowego ciągu losowego RAND generowanego przez AuC. Przebieg zajęć: Faza wstępna 1. Określenie tematu zajęć. 2. Wyjaśnienie uczniom tematu, szczegółowych celów kształcenia. 3. Zaznajomienie uczniów z pracą metodą tekstu przewodniego. 4. Podział grupy uczniów na zespoły. Faza właściwa Praca metodą tekstu przewodniego. 10

Faza I Informacje Pytania prowadzące: 1. Na czym polega procedura tworzenia podpisu elektronicznego? 2. W jaki sposób identyfikujemy karty SIM? 3. Na czym polega sumowanie modulo2 wielomianów? 4. Jak ocenić długość otrzymanego wyniku? Faza III Ustalenie 1. Uczniowie pracując w zespołach określają ciągi H i RAND. 2. Uczniowie ustalają sposób szyfrowania podpisu SRES. 3. Uczniowie konsultują z nauczycielem poprawność ustaleń. Faza IV Wykonanie 1. Uczniowie opisują kroki procesu mnożenia wielomianów. 2. Uczniowie oceniają długość otrzymanego wyniku. Faza V Sprawdzanie 1. Uczniowie sprawdzają poprawność procedury tworzenia podpisu elektronicznego. Faza VI Analiza końcowa Uczniowie wraz z nauczycielem wskazują, które etapy rozwiązania zadania sprawiły im trudności. Nauczyciel powinien podsumować całe zadanie, wskazać, jakie umiejętności były ćwiczone, jakie wystąpiły nieprawidłowości i jak ich unikać na przyszłość. 11

5. ĆWICZENIA 5.1. Łącze radiowe w systemach telefonii komórkowej 5.1.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Oblicz gęstość mocy sygnału nadawanego przez maszt telefonii komórkowej w paśmie 900 MHz, znajdujący się poza terenem miejskim. Obserwator znajduje się w odległości: a) 1 km, b) 2 km od anteny nadawczej. Moc sygnału nadawanego przez izotropową antenę nadawczą wynosi 100 W. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na teren w którym rozchodzą się fale elektromagnetyczne. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapisać wszystkie posiadane dane liczbowe niezbędne do wykonania zadania, 2) zapisać zależność pozwalającą na obliczenie gęstości mocy sygnałów, 3) ustalić, jaka jest wartość zysku kierunkowego anteny nadawczej, 4) dokonać obliczenia gęstości mocy w odległości 1 km od anteny odbiorczej, 5) dokonać obliczenia gęstości mocy w odległości 2 km od anteny odbiorczej, 6) porównać otrzymane wyniki, 7) przeanalizować wyniki pod kątem dopuszczalnego poziomu mocy wg. IRPA, 8) sformułować odpowiedź i wnioski. Zalecane metody nauczania uczenia się: ćwiczenie, dyskusja. Środki dydaktyczne: zeszyt, długopis, kalkulator, wzór na gęstość mocy, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. Ćwiczenie 2 Wyznacz moc i poziom mocy sygnału dostarczanego do izotropowej anteny odbiorczej, znajdującej się w odległości a) 1 km, b) 2 km od nadajnika GSM. Pozostałe parametry pobierz z ćwiczenia 1. 12

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na rodzaj anteny odbiorczej. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapisać wszystkie posiadane dane liczbowe niezbędne do wykonania zadania, 2) zapisać zależność pozwalającą na obliczenie mocy sygnału radiowego dostarczanego do anteny odbiorczej oraz odpowiadającego jej poziomu mocy, 3) dokonać obliczenia mocy odbieranej w odległości 1 km od anteny nadawczej, 4) dokonać obliczenia mocy odbieranej w odległości 2 km od anteny nadawczej, 5) dokonać obliczenia poziomu mocy odbieranej w odległości 1 km od anteny nadawczej, 6) dokonać obliczenia poziomu mocy odbieranej w odległości 2 km od anteny nadawczej, 7) porównać otrzymane wyniki, 8) przeanalizować wyniki, 9) sformułować odpowiedź i wnioski. Zalecane metody nauczania uczenia się: pogadanka, dyskusja. Środki dydaktyczne: zeszyt, długopis, kalkulator, wzór na gęstość mocy, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. Ćwiczenie 3 Oblicz wymagane odstrojenie odbiornika radiowego telefonu GSM od częstotliwości nośnych 950 MHz i 1850 MHz w sytuacji, gdy telefon odbierający sygnały a) znajduje się w spoczynku, b) porusza się z prędkością 50 km/h w kierunku do anteny nadawczej, c) porusza się z prędkością 50 km/h w kierunku od anteny nadawczej, d) porusza się z prędkością 100 km/h w kierunku do anteny nadawczej, e) porusza się z prędkością 100 km/h w kierunku od anteny nadawczej. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. W obliczeniach należy uwzględnić efekt Dopplera. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapisać wszystkie posiadane dane liczbowe niezbędne do wykonania zadania, 2) zapisać zależności pozwalające na obliczenie przesuniętych częstotliwości nośnych, 3) dokonać obliczeń przesuniętych częstotliwości nośnych, 4) porównać otrzymane wyniki, 13

5) przeanalizować wyniki, 6) sformułować odpowiedź i wnioski. Zalecane metody nauczania uczenia się: pogadanka, ćwiczenie. Środki dydaktyczne: zeszyt, długopis, kalkulator, wzór na gęstość mocy, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. Ćwiczenie 4 Sprawdź, jaka jest poprawna treść przesłanego pakietu informacyjnego X 1 X 0 X 2, którego poszczególne segmenty rozpoznane przez obwody wejściowe odbiornika są następujące: Z 1 = 111110000011111000001111100000111110000011111000001010101 Z 2 = 101010101010101010101010101010101010101010101010101010101 natomiast sekcja treningowa zamiast ciągu ma postać X 0 = 11001110001100111000110011 Z 0 = 11101110111011101110111011 Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na to, że pakiet danych składa się z trzech części. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) wyznaczyć poprawną wartość sekcji treningowej X 0, 2) wyznaczyć ciąg charakteryzujący parametry kanału radiowego Y, 3) na podstawie otrzymanego ciągu Z 1 obliczyć poprawną sekcję X 1, 4) na podstawie otrzymanego ciągu Z 2 obliczyć poprawną sekcję X 2, 5) zapisać pełną treść poprawnego pakietu informacyjnego. Zalecane metody nauczania uczenia się: pogadanka, ćwiczenie, dyskusja. 14

Środki dydaktyczne: zeszyt, długopis, komputer osobisty, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. 15

5.2. Procedury zachodzące w systemach GSM 5.2.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Przeprowadź proces wyliczenia wartości podpisu elektronicznego SRES na podstawie 8-bitowego hasła H oraz 24-bitowego ciągu losowego RAND generowanego przez AuC. Proces szyfrowania przeprowadź metodą sumowania modulo 2 wielomianów 8-bitowego i 24-bitowego ze współczynnikami 0 i 1. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na zabezpieczenia szyfrowanych informacji w stosunku do postronnych obserwatorów. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapisać zaproponowany ciąg H, 2) zapisać zaproponowany ciąg RAND, 3) zapisać wszystkie kroki procesu mnożenia wielomianów, 4) zapisać wynik, 5) ocenić długość otrzymanego wyniku, 6) ocenić prawdopodobieństwo przypadkowego otrzymania identycznego ciągu SRES nie znając H lub nie znając RAND. Zalecane metody nauczania uczenia się: pogadanka, ćwiczenie, dyskusja. Środki dydaktyczne: literatura przedstawiająca sposób mnożenia wielomianów, komputer PC z programem dydaktycznym, papier, długopis, kalkulator, ołówek, linijka, inne przybory kreślarskie. Ćwiczenie 2 Oblicz dostępne pasmo w łączu radiowym GSM dla potrzeb abonenta, który jako jedyny na obszarze komórki posiadającej 8 kanałów częstotliwościowych i 30 abonentów aktywnych (w stanie rozmowy) zajmujących czas trwania rozmów w 50% uruchamia dostęp do Internetu poprzez usługę GPRS. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na dobór metody dostępu do nośnika dla danej topologii sieci. 16

Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) obliczyć ilość całkowicie wolnych kanałów użytkowych w terenie komórki, 2) obliczyć dostępne pasmo związane z całkowicie wolnymi kanałami użytkowymi, 3) obliczyć dostępne pasmo związane z procentowym wykorzystaniem pasma kanałów używanych przez abonentów aktywnych, 4) obliczyć łączne pasmo dostępne dla transmisji danych. Zalecane metody nauczania uczenia się: ćwiczenie, dyskusja. Środki dydaktyczne: zeszyt do ćwiczeń, ołówek, długopis, kalkulator, literatura fachowa. Ćwiczenie 3 Zakładamy, że polski abonent GSM, mieszkaniec Warszawy, znajduje się na terenie Niemiec. Korzystając z własnego telefonu komórkowego telefonuje do swojego kolegi, mieszkańca Łodzi, abonenta tej samej sieci GSM, który z kolei przebywa we Francji. Zapisz w punktach, jak przebiegać będzie procedura zestawiania połączenia pomiędzy wymienionymi abonentami polskiej sieci telefonii komórkowej GSM oraz jaka będzie droga zestawienia tego połączenia. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na konsekwencje zachowania tajemnicy co do aktualnej lokalizacji każdego z abonentów podczas zestawiania połączeń z telefonów GSM. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapisać wszystkie wymagane informacje wstępne, 2) zapisać w punktach procedurę poszukiwania abonenta B i zestawienia połączenia między abonentami, 3) zapisać w punktach, jaką trasą zamknie się droga połączenia pomiędzy abonentami. Zalecane metody nauczania uczenia się: pogadanka, ćwiczenie, dyskusja. Środki dydaktyczne: zeszyt, 17

długopis, komputer osobisty, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. Ćwiczenie 4 Abonent sieci GSM, poruszający się samochodem, pozostaje aktywny (prowadzi rozmowę telefoniczną) z użyciem zestawu słuchawkowego. Zapisz, jakie warunki muszą zostać spełnione, aby podczas przekraczania granicy komórek połączenie nie zostało zerwane. Zapisz ponadto w punktach, jakie kroki będą wykonane przez system i pozostający w stanie aktywnym telefon komórkowy. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na to, że decyzja o zerwaniu połączenia jest ostatecznością w procesie decyzyjnym. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) omówić w punktach proces przełączania aktywnego abonenta pomiędzy sąsiednimi stacjami bazowymi, przyłączonymi do tego samego BSC, 2) zapisać, jakie warunki muszą zostać spełnione, aby system mógł utrzymać trwające połączenie. Zalecane metody nauczania uczenia się: ćwiczenie, dyskusja. Środki dydaktyczne: zeszyt, długopis, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. 18

5.3. Przetwarzanie sygnału mowy w telefonii komórkowej GSM 5.3.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Zapisz w punktach, jakim procesom przetwarzania podlega sygnał mowy powstający na wyjściu mikrofonu telefonu komórkowego oraz jaką rolę spełnia, jakie ma zalety i jakie ma wady każdy z procesów. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na konieczność kodowania protekcyjnego i szyfrowania sygnału mowy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) przeanalizować kolejność etapów przetwarzania sygnałów mowy wraz z głównymi, charakteryzującymi je parametrami, 2) przeanalizować zasadność zastosowania każdego z etapów przetwarzania, 3) przeanalizować podstawowe parametry wejściowe i wyjściowe każdego z etapów przetwarzania sygnału mowy, 4) przeanalizować zalety i wady każdego z etapów, 5) zapisać w punktach, zgodnie z poleceniem, kolejne etapy przetwarzania sygnału mowy wraz z wymaganymi informacjami dodatkowymi. Zalecane metody nauczania uczenia się: pogadanka, ćwiczenie, dyskusja. Środki dydaktyczne: przybory do pisania, zeszyt, komputer wraz z materiałami dydaktycznymi, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. Ćwiczenie 2 Przeprowadź kodowanie protekcyjne dowolnego ciągu użytkowego o długości 260 bitów zgodne ze standardem GSM. Użyj programu komputerowego jako edytora. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapisać dowolny ciąg danych, 2) przygotować ciąg kodujący dla etapu I zgodnie ze standardem GSM, 3) przygotować ciąg kodujący dla etapu II zgodnie ze standardem GSM, 4) przeprowadzić kodowanie w etapie I, 19

5) przeprowadzić kodowanie w etapie II, 6) zapisać otrzymany ciąg 456 bitowy jako wynik kodowania protekcyjnego. Środki dydaktyczne: stanowisko komputerowe z pakietem programów biurowych, papier, przybory do pisania, kalkulator. 20

5.4. Układ terytorialny sieci telefonii komórkowej 5.4.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Oblicz pojemność sieci telefonii komórkowej w sytuacji, gdy maszty stacji bazowych zawierających zestawy anten dookólnych rozmieszczone są równomiernie, a promień zasięgu każdej z anten nadawczych wynosi 500 m. Zakładamy, że każda ze stacji bazowych dysponuje 10 kanałami częstotliwościowymi w pasmach GSM. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na możliwość wykorzystania tych samych częstotliwości w sieci komórkowej. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) obliczyć powierzchnię jednej komórki, 2) ustalić, jaka jest liczba kanałów użytkowych wykorzystywanych w tej komórce, 3) wyznaczyć wartość pojemności sieci telefonii komórkowej na tym terenie. Zalecane metody nauczania uczenia się: ćwiczenie, dyskusja. Środki dydaktyczne: papier, przybory do pisania, kalkulator lub komputer osobisty, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. Ćwiczenie 2 Ustal wymaganą przez danego operatora GSM liczbę dostępnych kanałów radiowych, jeżeli promień pojedynczej komórki wynosi 200 m, a pojemność sieci nie może być mniejsza, niż 240 kanałów użytkowych na każdy km 2. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) zapisać dane niezbędne do wykonania ćwiczenia, 2) obliczyć powierzchnię jednej komórki (w przybliżeniu kształt koła), 3) ustalić wymaganą liczbę kanałów częstotliwościowych dla każdej stacji BTS, 4) ustalić liczbę wymaganych kanałów radiowych posiadanych przez operatora tej sieci. Środki dydaktyczne: papier, przybory do pisania, kalkulator, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. 21

5.5. Budowa sieci stałej i terminala abonenckiego w GSM 5.5.1 Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Naszkicuj z pamięci schemat blokowy, pokazujący układ elementów infrastruktury stałej sieci telefonii komórkowej GSM. Zaznacz na wykonanym rysunku następujące elementy: MSC, BSC, BTS, HLR, VLR, OMC. Zapisz pełne nazwy poszczególnych elementów w języku angielskim oraz w języku polskim. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania. Należy zwrócić uwagę na bieżącą aktualizację danych nt. wszystkich abonentów tymczasowych obsługiwanych przez centralę. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) sporządzić rysunek, 2) oznaczyć skrótami i nazwami wszystkie elementy. Zalecane metody nauczania uczenia się: pokaz, ćwiczenie, pogadanka. Środki dydaktyczne: papier, przybory do pisania, przybory do rysowania, komputer osobisty, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. Ćwiczenie 2 Przeanalizuj schemat blokowy aparatu telefonicznego GSM, zaprezentowany na rys. 27. Ustal przeznaczenie każdego z pokazanych tam bloków składowych. Przeanalizuj również wszystkie dostępne porty, styki i interfejsy. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien: 1) przeanalizować schemat blokowy aparatu telefonicznego GSM, 22

2) ustalić rolę każdego z wymienionych wyżej elementów składowych, 3) sporządzić listę elementów składowych i opisać krótko znaczenie każdego z nich. Wyposażenie stanowiska pracy: papier, przybory do pisania, literatura zgodna z punktem 7 poradnika. 23

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego Test 1 Test dwustopniowy do jednostki modułowej Eksploatowanie sieci telefonii komórkowych Test składa się z zadań wielokrotnego wyboru, z których: - zadania 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 14, 15, 17, 18, 19, 20 są poziomu podstawowego, - zadania 3, 9, 12, 13, 16 są poziomu ponadpodstawowego. Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak uczeń otrzymuje 0 punktów. Proponuje się następujące normy wymagań uczeń otrzymuje następujące oceny szkolne: - dopuszczający za rozwiązanie co najmniej 10 zadań z poziomu podstawowego, - dostateczny za rozwiązanie co najmniej 15 zadań z poziomu podstawowego, - dobry za rozwiązanie 18 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu ponadpodstawowego, - bardzo dobry za rozwiązanie 19 zadań, w tym 4 z poziomu ponadpodstawowego. Klucz odpowiedzi: 1. c, 2. d, 3. a, 4. a, 5. a, 6. c, 7. b, 8. c, 9. a, 10. c, 11. a, 12. d, 13. d, 14. b, 15. a, 16. d, 17. a, 18. b, 19. d, 20. d. Plan testu Nr zad. 1 2 3 4 5 6 Cel operacyjny (mierzone osiągnięcia ucznia) Zdefiniować pojęcia z zakresu systemów telefonii komórkowej Zdefiniować pojęcia dotyczące łączności bezprzewodowej Wyjaśnić budowę i działanie urządzeń składowych infrastruktury stałej w sieciach telefonii komórkowej Wyjaśnić budowę i działanie baz danych obsługujących sieć telefonii komórkowej Dokonać analizy działania elementów składowych toru radiowego telefonów komórkowych Wyjaśnić budowę i działanie układów przetwarzania danych telefonów komórkowych Kategoria celu Poziom wymagań Poprawna odpowiedź A P c A P d B PP a B P a C P a B P c 24

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Posłużyć się opisami, rysunkami i schematami przedstawiającymi architekturę systemów telefonii komórkowych Czytać opisy, rysunki i schematy przedstawiające procedury działania systemów telefonii komórkowych Dokonać analizy opisów, rysunków i schematów przedstawiających procedury działania systemów telefonii komórkowych Opracować algorytm przeprowadzania montażu elementów, podzespołów i urządzeń należących do infrastruktury stałej w sieci telefonii komórkowej Opracować algorytm przeprowadzania montażu elementów, podzespołów i urządzeń należących do stacji ruchomych w sieci telefonii komórkowej Opracować algorytm wykonania przeglądów i regulacji urządzeń infrastruktury stałej w sieci telefonii komórkowej Opracować algorytm wykonania przeglądów i regulacji urządzeń mobilnych w sieci telefonii komórkowej Wykryć oraz usunąć usterki w telefonach komórkowych Opracować algorytm wykonania pomiarów parametrów elektrycznych w urządzeniach sieci telefonii komórkowych Opracować algorytm wykonania pomiarów parametrów radiowych w urządzeniach sieci telefonii komórkowych Zidentyfikować nazwy anglojęzyczne z zakresu telefonii komórkowej Rozpoznać nazwy anglojęzyczne z zakresu telefonii komórkowej Zidentyfikować nazwy anglojęzyczne z zakresu telefonii komórkowej Zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy dotyczące obsługi systemów telefonii komórkowych B P b B P c C PP a C P c C P a C PP d C PP d C P b C P a C PP d A P a A P b A P d A P d 25