Сымсыз байланыс технологиясы
Сипаттама: Пән қазіргі заманғы сымсыз байланыс жүйелерінің құрылу, жұмыс істеу және дамуының негізгі қағидаттарын зерттеуге бағытталған. Курста ұялы байланыс желілерінің (2G–5G) архитектурасы мен ерекшеліктері, тұрақты сымсыз қолжетімділік технологиясы (FWA), энергияны аз тұтынатын желілер (LPWAN), соның ішінде LoRaWAN, сондай-ақ Заттар интернеті (IoT) технологиялары қарастырылады. Ерекше назар құрылғылардың өзара әрекеттесуіне, қауіпсіздік мәселелеріне, радиожоспарлау және сымсыз шешімдерді әртүрлі салаларда қолдануға аударылады. Пәнді оқу нәтижесінде студенттер заманауи сымсыз желілерді жобалау, баптау және талдау бойынша тәжірибелік дағдыларды меңгереді.
Кредиттер саны: 5
Пререквизиты:
- Сандық байланыс технологиясы
- Электрлік байланыс теориясы
Пәннің еңбек сыйымдылығы:
| Жұмыс түрлері | сағат |
|---|---|
| Дәрістер | 15 |
| Практикалық жұмыстар | 30 |
| Зертханалық жұмыстар | |
| СӨЖО | 30 |
| СӨЖ | 75 |
| Қорытынды бақылау нысаны | емтихан |
| Қорытынды бақылауды жүргізу нысаны | Емтихан |
Компонент: Таңдау бойынша компонент
Цикл: Кәсіптік пәндер
Мақсат
- Студенттердің қазіргі заманғы сымсыз байланыс технологиялары, соның ішінде FWA, LoRaWAN және IoT саласындағы теориялық білімдері мен практикалық дағдыларын қалыптастыру, сондай-ақ әртүрлі мақсаттағы сымсыз байланыс жүйелерін жобалау, баптау және талдау қабілеттерін дамыту.
Міндет
- Қазіргі заманғы сымсыз байланыс жүйелерінің құрылу және жұмыс істеу қағидаттарын зерделеу
- FWA, LoRaWAN және IoT технологияларының архитектурасы мен ерекшеліктерімен танысу.
- Сымсыз желілерді жобалау, модельдеу және талдау әдістерін меңгеру.
- Сымсыз байланыс құралдары мен бағдарламалық қамтамасыз етуді қолдану дағдыларын қалыптастыру.
- Сымсыз жүйелердің қауіпсіздігі, тұрақтылығы және тиімділігі мәселелерін түсінуді дамыту.
Оқыту нәтижесі: білу және түсіну
- Сымсыз байланыс жүйелерінің құрылу және жұмыс істеу қағидаттарын біледі.
- FWA, LoRaWAN, NB-IoT және басқа да заманауи технологиялардың архитектурасы мен ерекшеліктерін түсінеді.
- 4G, 5G және келешектегі 6G желілерінің құрылымы мен жұмыс принциптерін біледі.
- Заттар интернеті (IoT) ортасында құрылғылардың өзара әрекеттесу ерекшеліктерін түсінеді.
- Сымсыз жүйелердің қауіпсіздігі мен сенімділігін қамтамасыз ету әдістерін біледі.
- Сымсыз байланыс технологияларының цифрландыру, «ақылды қалалар» және өнеркәсіптік автоматтандырудағы рөлін түсінеді.
Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану
- Сымсыз байланыс технологиялары саласындағы практикалық міндеттерді шешуде теориялық білімдерін қолдана алады.
- FWA, LoRaWAN және IoT негізінде қарапайым сымсыз желілерді жобалап, модельдей алады.
- Сымсыз жүйелердің параметрлері мен сипаттамаларын талдай алады.
- Деректерді сымсыз арналар арқылы беру үшін жабдықтар мен бағдарламалық құралдарды баптай алады.
- IoT құрылғыларымен және сымсыз желілермен жұмыс істеуде заманауи құралдар мен платформаларды қолдана алады.
- Сымсыз жүйелердің қауіпсіздігі мен тұрақтылығын қамтамасыз ету әдістерін қолдана алады.
Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру
- Белгілі бір жағдайларда әртүрлі сымсыз байланыс технологияларын (FWA, LoRaWAN, IoT) қолданудың тиімділігі мен орындығын бағалай алады.
- Сымсыз жүйелер мен байланыс технологияларының даму үрдістерін сыни тұрғыдан талдай алады.
- Сымсыз желілердің архитектурасын және параметрлерін таңдауда негізделген қорытынды жасай алады.
- Сымсыз жүйелердің қауіпсіздігі мен сенімділігіне байланысты тәуекелдерді бағалай алады.
- Әртүрлі салаларда сымсыз шешімдерді енгізу және пайдалану мәселелері бойынша кәсіби пікір қалыптастыра алады.
Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер
- Сымсыз байланыс технологиялары саласындағы жобаларды орындау барысында топта тиімді өзара әрекеттесе алады.
- Зерттеу және тәжірибелік жұмыстардың нәтижелерін ауызша және жазбаша түрде сауатты ұсына алады.
- Телекоммуникация саласындағы кәсіби терминологияны техникалық мәселелерді талқылау кезінде қолдана алады.
- Инженерлік шешімдер бойынша өз көзқарасын дәлелдеп, презентация және пікірталас жүргізе алады.
- Сымсыз жүйелерді әзірлеу мен енгізу кезінде әріптестермен және туыстас салалар мамандарымен тиімді қарым-қатынас жасай алады.
Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі
- Қазіргі заманғы сымсыз байланыс технологиялары саласында білімін өз бетінше жаңарта және тереңдете алады.
- FWA, LoRaWAN, IoT және 5G/6G тақырыптары бойынша жаңа үрдістер мен ғылыми жарияланымдарды талдай алады.
- Алынған білімді кәсіби және ғылыми тұрғыда әрі қарай дамыту үшін қолдана алады.
- Өзіндік білім алу мақсатында цифрлық білім беру ресурстарын және онлайн-платформаларды пайдалана алады.
- Өзінің білімдері мен дағдыларын сыни тұрғыдан бағалап, одан әрі оқуға қажеттілікті анықтай алады.
Оқыту әдістері
Интерактивті дәрістер — мультимедиялық презентациялар, бейнематериалдар және сымсыз жүйелердің жұмыс принциптерін виртуалды көрсету арқылы түсіндіру.
Мәселе негізіндегі оқыту (PBL – Problem-Based Learning) — FWA, LoRaWAN және IoT салаларындағы нақты инженерлік міндеттерді шешуге бағытталған тапсырмалар мен шағын жобаларды орындау.
Жобалық жұмыс және кейс-әдістер — сымсыз желілерді құруға арналған жеке немесе топтық жобаларды әзірлеу және қорғау.
Цифрлық симуляторлар мен виртуалды зертханалар — Cisco Packet Tracer, MATLAB, LoRaWAN Network Simulator сияқты бағдарламаларды пайдалану арқылы жүйелерді модельдеу.
Интерактивті тестілер мен онлайн платформалар — LMS (Moodle, Canvas, Google Classroom) жүйелері арқылы тестілеу мен тапсырмаларды орындау.
Бірлескен оқыту (Collaborative Learning) — топтық жұмыс, жобаларды бірлесе талқылау және тәжірибе алмасу.
Аралас және қашықтан оқыту элементтері — оффлайн және онлайн сабақтарды үйлестіру, бейнедәрістер, форумдар мен чаттар арқылы байланыс орнату.
Білім алушының білімін бағалау
Оқытушы ағымдағы бақылау жұмыстарының барлық түрлерін жүргізеді және академиялық кезеңде екі рет білім алушылардың ағымдағы үлгеріміне тиісті баға береді. Ағымдағы бақылау нәтижелері бойынша 1 және 2 рейтинг қалыптастырылады. Білім алушының оқу жетістіктері 100 балдық шкала бойынша бағаланады, Р1 және Р2 қорытынды бағасы ағымдағы үлгерім бағасынан орташа арифметикалық ретінде шығарылады. Академиялық кезеңде білім алушының жұмысын бағалауды пән бойынша тапсырмаларды тапсыру кестесіне сәйкес оқытушы жүзеге асырады. Бақылау жүйесі жазбаша және ауызша, топтық және жеке формаларды біріктіре алады.
| Кезең | Тапсырма түрі | Өлшем |
|---|---|---|
| 1 рейтинг | Практикалық сабак 1 | 0-100 |
| Практикалық сабак 2 | ||
| Практикалық сабак 3 | ||
| Практикалық сабак 4 | ||
| Практикалық сабак 5 | ||
| АБ 1 | ||
| 2 рейтинг | Практикалық сабак 1 | 0-100 |
| Практикалық сабак 2 | ||
| Практикалық сабак 3 | ||
| Практикалық сабак 4 | ||
| Практикалық сабак 5 | ||
| АБ 2 | ||
| Қорытынды бақылау | емтихан | 0-100 |
Жұмыс түрлері бойынша оқыту нәтижелерін бағалау саясаты
| Тапсырма түрі | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Өте жақсы | Жақсы | Қанағаттанарлық | Қанағаттанарлықсыз | |
| Аудиториядағы белсенділік (талқылауларға қатысу, жауап беру, шағын тесттер). Практикалық\/зертханалық жұмыстар. Аралық тесттер. Рубеждік бақылау. Қорытынды емтихан немесе зачет. | «Өте жақсы» бағасы оқу материалын терең меңгерген, оны тәжірибеде қолдана білетін, ойлау дербестігін және жоғары деңгейдегі талдау қабілетін көрсеткен студентке қойылады. Студент барлық тапсырмаларды толық әрі қатесіз орындайды, бастамашылдық танытады, өз көзқарасын дәлелді қорғайды, шығармашылық тұрғыдан ойлайды және өз бетінше зерттеу жүргізуге қабілетті. | «Жақсы» бағасы оқу материалын берік меңгерген және оны қалыпты жағдайларда қолдана алатын студентке қойылады. Тақырыпты жалпы түсінуге кедергі келтірмейтін ұсақ қателіктер жіберілуі мүмкін. Студент талдау қабілетін көрсетеді, жауаптарын дәлелдейді, тапсырмалардың басым бөлігін өз бетінше орындайды, бірақ кейде түсіндіруді немесе оқытушының қосымша көмегін қажет етеді. | «Қанағаттанарлық» бағасы оқу материалының негізгі бөлігін меңгерген, бірақ білімдері жүйесіз және тәжірибеде қолдануда қиналатын студентке қойылады. Жауаптарында қателіктер мен толық емес тұстар кездеседі. Студент тапсырмаларды жартылай орындайды және үнемі түсіндіру мен оқытушының қолдауын қажет етеді. | «Қанағаттанарлықсыз» бағасы оқу материалын меңгермеген және қажетті білім мен дағдыларды көрсете алмаған студентке қойылады. Жауаптар жоқ немесе үстірт, жүйесіз болады. Тапсырмалар орындалмайды немесе елеулі қателіктермен орындалады, бұл оқу нәтижелеріне қойылатын ең төменгі талаптарға жетуге мүмкіндік бермейді. |
Бағалау нысаны
Пән бойынша білім алушының білімін қорытынды бағалау 100 баллдық жүйе бойынша жүзеге асырылады және:
- Емтиханда алынған нәтиженің 40%;
- Ағымдағы үлгерімнің 60% - ы.
Қорытынды бағаны есептеу формуласы:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
мұндағы, Р1, Р2-тиісінше бірінші, екінші рейтингті бағалаудың сандық эквиваленттері;
Э - емтихандағы бағаның сандық баламасы.
Қортынды әріптік бағасы және оның балдық сандық эквиваленті:
Төрт балдық жүйе бойынша цифрлық баламаға сәйкес келетін білім алушылардың оқу жетістіктерін бағалаудың әріптік жүйесі:
| Әріптік жүйе бойынша бағалар | Балдардың сандық эквиваленті | Балдар (%-тік құрамы) | Дәстүрлі жүйе бойынша бағалар |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Өте жақсы |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Жақсы |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Қанағаттанарлық |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Қанағаттанарлықсыз |
| F | 0 | 0-24 |
Дәріс сабақтарының тақырыптары
- Сымсыз байланыс технологияларына кіріспе Негізгі қағидаттар, жіктелуі, жиілік спектрлері, стандарттар
- Сымсыз технологиялардың эволюциясы (2G → 5G → 6G)
- 4G және 5G желілерінің архитектурасы мен жұмыс істеу қағидаттары
- FWA (Fixed Wireless Access) технологиясы
- LPWAN (Low Power Wide Area Network) технологиялары
- LoRa және LoRaWAN: қағидаттары мен архитектурасы
- IoT протоколдары және құрылғылардың өзара әрекеттесуі
- IoT үшін сенсорлық желілер және деректерді жинау
- NB-IoT және LTE-M – операторлық желілердегі IoT стандарттары
- Қысқа қашықтықтағы сымсыз технологиялар
- Спутниктік байланыс және оның IoT пен FWA жүйелеріндегі рөлі
- Сымсыз желілердегі қауіпсіздік
- Сымсыз желілерді жоспарлау және оңтайландыру
- Қазіргі заманғы үрдістер: 6G, Massive IoT, ақылды қалалар
- Қазақстандағы сымсыз байланыс технологияларының даму перспективалары
Негізгі әдебиет
- Раппапорт Т. С. Беспроводная связь: принципы и практика — М.: Вильямс, 2021.
- Холмс М. 5G. Технологии мобильной связи нового поколения — М.: ДМК Пресс, 2022.
- Лауренс Харт, Жан-Франсуа Куто. Интернет вещей (IoT): архитектура и протоколы — М.: ДМК Пресс, 2021.
- Фарук О. Сети LPWAN: LoRa, LoRaWAN и другие технологии IoT — СПб.: БХВ-Петербург, 2022.
- Andrews, J. G., Buzzi, S., Choi, W., et al. What Will 5G Be? — IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2014.
Қосымша әдебиеттер
- LoRa Alliance. LoRaWAN Specification 1.1 — LoRa Alliance Technical Document, 2021.
- Fong, B., & Hui, R. Broadband Wireless Access and Local Networks: Mobile WiMAX and Beyond — Wiley, 2020.
- Misra, S., Maheswar, R., & Assi, C. Guide to Wireless Sensor Networks — Springer, 2020.
- Chen, S. & Zhao, J. The Requirements, Challenges, and Technologies for 5G of Terrestrial Mobile Telecommunication — IEEE Communications Magazine, 2021.
- Goldsmith, A. Wireless Communications — Cambridge University Press, 2020.
