Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Cellular Systems
Course of study:
2014/2015
Code:
ITE-1-608-s
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Teleinformatics
Semester:
6
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Wągrowski Michał (wagrowski@kt.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Wągrowski Michał (wagrowski@kt.agh.edu.pl)
Module summary

Przegląd kolejnych generacji systemów komórkowych, budowa i organizacja działania systemów GSM/GPRS, UMTS/HSPA, LTE/LTE-A, planowanie i optymalizacja radiowej sieci dostępowej.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Posiada odpowiednie zdolności interpersonalne, umożliwiające pracę w zespole przy realizacji złożonego projektu TE1A_K02, TE1A_K03, TE1A_K04 Execution of a project,
Execution of laboratory classes,
Involvement in teamwork,
Presentation,
Report
Skills
M_U001 Umie, posługując się narzędziem planistycznym, przeprowadzić analizę ruchową i geograficzną terenu oraz zaplanować strukturę i konfigurację stacji bazowych w kontekście zdefiniowanych wymagań jakości usług. TE1A_U02, TE1A_U22, TE1A_U24, TE1A_U01, TE1A_U10, TE1A_U15, TE1A_U07, TE1A_U20, TE1A_U06, TE1A_U14, TE1A_U04, TE1A_U03, TE1A_U05 Presentation,
Oral answer,
Report,
Execution of laboratory classes
M_U002 Umie zaplanować i przeprowadzić symulacje komputerowe interfejsu radiowego sieci komórkowej oraz zinterpretować otrzymane wyniki. TE1A_U17, TE1A_U02, TE1A_U01, TE1A_U10, TE1A_U15, TE1A_U07, TE1A_U20, TE1A_U06, TE1A_U14, TE1A_U04, TE1A_U03, TE1A_U05 Presentation,
Report,
Execution of laboratory classes,
Oral answer
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie metody współdzielenia zasobów transmisyjnych w sieci o strukturze komórkowej. TE1A_W06, TE1A_W07, TE1A_W17, TE1A_W04, TE1A_W09 Test
M_W002 Zna architekturę i rozumie zasadę działania systemów komórkowych kolejnych generacji. TE1A_W23, TE1A_W21, TE1A_W14, TE1A_W06, TE1A_W07, TE1A_W13, TE1A_W08, TE1A_W15, TE1A_W17, TE1A_W04, TE1A_W09, TE1A_W18 Test
M_W003 Zna metodykę planowania radiowych sieci dostępowych. TE1A_W23, TE1A_W21, TE1A_W14, TE1A_W07, TE1A_W13, TE1A_W08, TE1A_W15, TE1A_W17, TE1A_W22, TE1A_W09, TE1A_W18 Test,
Presentation,
Project,
Report,
Execution of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Posiada odpowiednie zdolności interpersonalne, umożliwiające pracę w zespole przy realizacji złożonego projektu - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Umie, posługując się narzędziem planistycznym, przeprowadzić analizę ruchową i geograficzną terenu oraz zaplanować strukturę i konfigurację stacji bazowych w kontekście zdefiniowanych wymagań jakości usług. - - + - - - - - - - -
M_U002 Umie zaplanować i przeprowadzić symulacje komputerowe interfejsu radiowego sieci komórkowej oraz zinterpretować otrzymane wyniki. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie metody współdzielenia zasobów transmisyjnych w sieci o strukturze komórkowej. + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna architekturę i rozumie zasadę działania systemów komórkowych kolejnych generacji. + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna metodykę planowania radiowych sieci dostępowych. + - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:

1. Wprowadzenie, historia rozwoju i podstawowe właściwości systemów komórkowych.
2. Projektowanie sieci o strukturze komórkowej, modele siatkowe, analiza interferencji w sieciach 1G i 2G, modele symulacyjne, pomiary, wskaźniki jakości.
3. Krótka charakterystyka systemów 1G na przykładzie standardu NMT, architektura systemu i struktura sieci GSM, numeracja.
4. GSM: organizacja transmisji w kanałach radiowych, kanały fizyczne i logiczne, omówienie wybranych procedur.
5. GSM: przetwarzanie sygnału mowy, transmisja danych, usługi.
6. Systemy 2,5G: HSCSD, GPRS, EDGE.
7. Oddziaływanie urządzeń telefonii komórkowej na ludzi i środowisko.
8. Systemy 3G: standaryzacja, IMT2000, usługi, architektura i podstawowe właściwości systemu UMTS.
9. WCDMA: rozpraszanie widma, wielodostęp kodowy, współdzielenie zasobów, kody rozpraszające, zysk przetwarzania.
10. WCDMA: transmisja w kanałach radiowych, techniki nadawania i odbioru.
11. UMTS: kanały logiczne, transportowe i fizyczne.
12. UMTS: procedury zarządzania zasobami radiowymi.
13. Planowanie i optymalizacja sieci UMTS, systemy 3.5G – HSDPA/HSUPA.
14. 4G – LTE, LTE-A oraz kierunki rozwoju sieci komórkowych – systemy 5G.

Laboratory classes:

1. Zapoznanie się z pakietem oprogramowania służącym do projektowania podsystemu radiowego sieci komórkowej, struktura projektu, konfiguracja środowiska pracy, konfiguracja map cyfrowych, wykorzystanie dostępnych baz danych, tworzenie widoków
2. Zapoznanie się z wyposażeniem stacji bazowej – sprzęt aktywny, okablowanie, anteny, wymagania instalacyjne
3. Modelowanie stacji bazowych, definicja parametrów, tworzenie wzorców, zasady prowadzenia symulacji, dokładność obliczeń
4. Ogólne podejście do projektowania struktury radiowej sieci dostępowej, optymalizacja liczby i konfiguracji stacji bazowych, badanie zasięgu radiowego stacji bazowych w zależności od warunków terenowych ich lokalizacji oraz konfiguracji parametrów nadajników i anten, testowanie wykorzystania różnych modeli propagacyjnych, analiza i optymalizacja kształtu komórek, sporządzanie statystyk dla
zadanych obszarów mapy
5.Badanie zależności wielkości pokrycia radiowego od częstotliwości nośnej dla pojedynczej stacji bazowej i dla struktury sieci
6. Konfiguracja systemów GSM, UMTS, LTE, plany kanałowe, przydział zasobów radiowych stacjom bazowym, analiza interferencji
7. Analiza ruchu generowanego dla usługi głosowej oraz dla pakietowej transmisji danych, modelowanie obciążenia sieci, wymiarowanie sieci i stacji bazowych z uwzględnieniem typowych ograniczeń sprzętowych, weryfikacja przydziału zasobów radiowych stacjom bazowym (ilościowa na podstawie prawdopodobieństwa blokady w komórkach oraz jakościowa na podstawie analizy interferencji współkanałowych)
8. Wykorzystanie modułu AFP do automatycznego przydziału kanałów w systemie GSM, planowanie przydziału zasobów radiowych względem wymagań ruchowych z użyciem AFP i generowanych raportów
9. Wyznaczanie wskaźników jakości sieci na zadanych trasach przemieszczania się użytkowników, definiowanie kryteriów dla przełączeń stacji ruchomych (handover)
10. Projektowanie połączeń typu backhaul dla stacji bazowych na bazie łączy radiowych typu punkt-punkt, analiza najistotniejszych aspektów poprawnej budowy i pracy radiolinii
11. Wykonanie całościowego projektu sieci radiowej na zadanym obszarze, z wykorzystaniem ograniczonych zasobów transmisyjnych, opracowanie dokumentacji oraz prezentacja wyników symulacji dla systemu GSM, UMTS oraz LTE

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 88 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 28 h
Realization of independently performed tasks 15 h
Participation in laboratory classes 28 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 15 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie zaliczenia z części praktycznej (zadania realizowane w ramach laboratorium) oraz z części teoretycznej (wiedza z wykładu weryfikowana poprzez kolokwium zaliczeniowe, przewidywany jest dodatkowy termin poprawkowy kolokwium zaliczeniowego).
2. Obliczamy średnią arytmetyczną ocen z części praktycznej i teoretycznej.
3. Wyznaczamy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.71 then OK:=5.0 else
if sr>4.21 then OK:=4.5 else
if sr>3.71 then OK:=4.0 else
if sr>3.21 then OK:=3.5 else OK:=3

Prerequisites and additional requirements:

Wiadomości z zakresu przedmiotów „Media transmisyjne” i „Techniki radiowe”.

Recommended literature and teaching resources:

1. W. Ludwin: Telefonia komórkowa, 1994.
2. W. Ludwin: Projektowanie sieci komórkowych w aspekcie ruchowym. WNT, Warszawa 1982.
3. W. Hołubowicz, P. Płóciennik: Cyfrowe systemy telefonii komórkowej GSM 900, GSM 1800, UMTS, 1998.
4. Kołakowski, J. Cichocki: UMTS – System telefonii komórkowej trzeciej generacji. WKiŁ, Warszawa 2003, 2007.
5. H. Holma, A. Toskala: WCDMA for UMTS (…), Wiley, 2000, 2002, 2004, 2010; LTE for UMTS (…), Wiley, 2010.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

- Karolina Chruściel, Jakub Skrzypiec, Jacek Wszołek, Marek Sikora, Wiesław Ludwin, Michał Wągrowski, Janusz Gozdecki, Krzysztof Łoziak, Nowa adaptacyjna metoda estymacji stosunku mocy sygnał/szum w środowisku radia programowalnego, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne nr 6, s. 613–616, KKRRiT 2016, Kraków
- Anna Ludwig, Michał Wągrowski, Piotr Sitarz, Wpływ warunków propagacyjnych na działanie systemu LTE, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne nr 6, s. 325–328, KKRRiT 2016, Kraków
- Mateusz Winiarski, Michał Wągrowski, Bezpieczeństwo i integralność danych w nowoczesnych sieciach komórkowych, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne nr 8–9, s. 805–812, KSTIT 2015, Kraków
- Jacek Wszołek, Marek Sikora, Wiesław Ludwin, Jacek Borkowski, Jacek Dańda, Michał Wągrowski, Janusz Gozdecki, Zabezpieczanie na poziomie warstwy fizycznej danych zakodowanych kodem korekcyjnym przed podsłuchem w kanale radiowym, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne nr 8–9, s. 981–985, KSTIT 2015, Kraków
- Michał Wągrowski, Krzysztof Łoziak, Janusz Gozdecki, Wirtualizacja bezprzewodowych sieci kratowych, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne nr 6, s. 164–167, KKRRiT’2014, Warszawa
- K. Kosek-Szott, J. Gozdecki, K. Loziak, M. Natkaniec, S. Szott, M. Wagrowski, ViMeNO: A Virtual Wireless Mesh Network Architecture for Operators, WINSYS 2013, the International Conference on Wireless Information Networks and Systems, pp. 207-214, Reykjavik, Iceland, 29-31 July, 2013
- A. Pach, Z Rau, M. Wągrowski, Nowoczesne systemy łączności i transmisji danych na rzecz bezpieczeństwa. Szanse i zagrożenia, redakcja naukowa monografii, Wolters Kluwer Polska, 2013
- M. Wągrowski, K. Kosek-Szott, P. Przeworski, S. Szott, Zintegrowany system łączności przeznaczony dla administracji publicznej oparty na wielosystemowych terminalach mobilnych, rozdział w monografii pt. Nowoczesne systemy łączności i transmisji danych na rzecz bezpieczeństwa. Szanse i zagrożenia, Wolters Kluwer Polska, 2013
- M. Wągrowski, S. Szott, M. Wódczak, R. Chaparadza, T. Meriem, K. Tsagkaris, A. Kousaridas, A. Mihailovic, M. Natkaniec, K. Łoziak, K. Kosek-Szott, Standardization of an Autonomicity-Enabled Mesh Architecture Framework, from ETSI-AFI Group perspective: Work in Progress (in 2 parts), The 4th IEEE International Workshop on Management of Emerging Networks and Services (IEEE MENS 2012) in conjunction with IEEE GLOBECOM 2012, 3-7 December, Anaheim, California, USA
- M. Wągrowski co-author of: Roberto Verdone, Alberto Zanella (Eds.), Pervasive Mobile and Ambient Wireless Communications, COST Action 2100, Signals and Communications Technology, Springer-Verlag, London 2012
- M. Wągrowski, M. Wojciechowski, P. Przeworski, S. Szott, K. Kosek-Szott, Koncepcja architektury systemu zarządzania rozległą siecią wielosystemowych urządzeń mobilnych, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne, KKRRiT 2012, Gdańsk, nr 4 s. 408–411
- M. Wągrowski, P. Przeworski, K. Łoziak, J. Gozdecki, System łączności dla administracji publicznej z wykorzystaniem wielosystemowych terminali mobilnych, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne, KKRRiT 2012, Gdańsk, nr 4 s. 408–411
- M. Wągrowski, W. Ludwin, Optimization of call admission control for UTRAN, Journal of Telecommunications and Information Technology, iss. 3, s. 74–80, Warszawa 2011
- M. Wągrowski, K. Łoziak, M. Natkaniec, A. Grono, Koncepcja budowy wielosystemowego terminala radiokomunikacyjnego przeznaczonego dla służb publicznych, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne, KKRRiT 2011, Poznań, s. 78
- M. Wągrowski, W. Ludwin, Dynamiczna optymalizacja procedury sterowania przyjmowaniem nowych zgłoszeń w sieci UTRAN, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne, z. 6, s. 368–371, KKRRiT 2010, Kraków
- M. Wągrowski, W. Ludwin, Decentralized Call Admission Control Auto-tuning for UTRAN, COST 2100 TD11004, Aalborg, Denmark, June, 2010
- M. Wągrowski, W. Ludwin, Zastosowanie wskaźników jakości opartych na licznikach zdarzeń do optymalizacji sieci komórkowej, Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne, KKRRiT 2009, Warszawa, s. 305–308
- M. Wągrowski, M. Nawrocki, K. Sroka, R. Zdunek, M. Miernik, On Input Data for the Mobile Network Online Optimisation Proces, COST 2100 TD747, Joint Workshop COST 2100 SWG 3.1 & FP7-ICT-SOCRATES, Braunschweig, Germany, 2009
- M. Wągrowski, J. Wszołek, J. Gozdecki, Interdomain Mobility with QoS Guaranties in Heterogenous Daidalos II Network Environment, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne nr 4/2008, KKRRiT 2008, Wrocław
- M. Wągrowski, L. Janowski, Measurements of Blocking and Dropping Rates in UTRAN, COST 2100 TD607, Lille, France, 10.2008
- M. Wągrowski, M. Nawrocki, K. Sroka, R. Zdunek, M. Miernik, On-line Mobile Network Optimisation – Network-in-the-Loop Approach – Initial Results, COST 2100 TD614, Lille, France, 10.2008
- M. Wągrowski, On UMTS capacity and coverage link-level studies, China Communications, ISSN 1673-5447, 04.2007 Beijing, China, vol. 4 no. 2 pp. 16-24
- M. Wągrowski, W. Dziunikowski, N. Rapacz, Mobile services provisioning in DESYME integrated environment, 15th IST Mobile & wireless communications summit; Myconos, Greece 4–8 June 2006
- M. Wągrowski, J. Gozdecki, W. Dziunikowski, N. Rapacz, Selected QoS solutions for next generation heterogeneous networks, Networking 2006: towards the QoS Internet, 15–19 May 2006, Coimbra, Portugal, s.173–184

Additional information:

None