Технологии беспроводной связи

Количество различных протоколов связи и систем, где их важно проектировать, непрерывно растет, но понимание базовых принципов работы каналов связи и способность их конструировать падают, в связи с ростом сложности протоколов. Навык создания собственных протоколов связи — это начало движения в профессиях, связанных с технологиями связи — огромный растущий рынок в мире с увеличивающимся спросом на специалистов. Дальнейшее развитие беспроводных технологий связи — это технологии связи не только для спутников или подводных аппаратов, но и для домашних устройств, систем сенсоров, дронов и других объектов Интернета вещей.

Участники профиля «Технологии беспроводной связи» решают задачи построения сетей и обеспечения связи в условиях, когда, одновременно с ростом числа подключаемых устройств и объёмов трафика, повышаются требования к надёжности и производительности систем. Задачи профиля связаны с актуальными задачами систем связи, в том числе с вопросами помехоустойчивого кодирования, передачей информации в условиях шумов, работой с различными форматами данных, разработкой адаптивной системы слежения.

В финале профиля команды работают в условиях, максимально приближенных к реальным условиям работы инженера: ограниченное время на решение задачи, отсутствие «готового решения», низкоскоростные и зашумлённые каналы связи, определённые требования безопасности к кодированию данных для передачи. А самое главное, что участники могут буквально на физическом уровне «пощупать» как устроены технологии связи. Каждая команда в финале работает на программно-аппаратном комплексе «БТС». Он позволяет моделировать реальную ситуацию для систем связи нового типа между автономными роевыми объектами, такими как спутники, дроны или подводные необитаемые аппараты.

Профиль включён в перечень Российского совета олимпиад школьников и приносит бонусы при поступлении в вузы (какие конкретно — зависит от правил приёма вуза).

На первом отборочном этапе участникам предстоит решать задания по математике и информатике в предметном туре, изучить материалы образовательного блока и решить несложные задачи инженерного тура, направленные на закрепление знаний, полученных в образовательном блоке, развитие требуемых в профиле компетенций.

Второй этап — командный, поэтому оцениваться будет командный результат. Главная задача второго этапа — формирование команды. Чем лучше вы выстроите командную работу на втором этапе, тем больше шансов на победу у вас будет в каждом из этапов. Обратите внимание на особенность профиля — уже со второго этапа высока роль Капитана команды, от его эффективных действий и распределения задач между членами команды будет зависеть успех выступления команды.

Что нужно? Не бояться общаться, учиться эффективно распределять задачи, искать сильные стороны каждого участника вашей команды, успеть за второй тур нарастить общекомандные навыки — и коммуникативные, и профессиональные. Решить задачи максимально эффективно и результативно.

Что ждет? На втором этапе участникам профиля будут предложены тренировочные задачи, связанные с обработкой сигналов и анализом информации разных типов: графической, текстовой, видео и аудио, шифрованием. В ряде задач будут использоваться элементы теории антенн и теории автоматического управления. При решении участникам предстоит рассчитывать элементы каналов связи, писать программы управления на языках C/C++ и Python, анализировать характеристики. 

Что можно делать?

1. Откройте задачники прошлых лет и решайте задачи из них.

Кстати, во время этого процесса можно попробовать распределять задачи сразу между участниками команды у вас в кружке или школе, или, если вам удалось уже найти себе команду из других регионов, то вместе с ними.

Для разбора задач используйте курсы, указанные в материалах подготовки к профилю (курсы с видео разборами задач).

Сборник задач профиля “Технологии беспроводной связи” 2016/2017

Сборник задач 2017/2018 

Сборник задач 2018/2019 

Сборник задач 2019/2020

Сборник задач 2020/2021

2. Познакомьтесь с кодированием данных

Статья “Помехоустойчивое кодирование с иcпользованием различных кодов” 

Статья “Коды Рида-Соломона. Часть 1 — теория простым языком”

Статья “Коды Рида-Соломона. Часть 2 — арифметика полей Галуа” 

Видео “Коды Хэмминга — Григорий Кабатянский”. Что привело Хэмминга к созданию его знаменитых кодов?

3. Познакомьтесь с математическими методами обработки данных.

Линейная апроксимация, при обработке экспериментальных данных часто возникает необходимость аппроксимировать их линейной функцией

Апроксимация функции 

4. Изучите материалы по форматам данных и сжатию данных.

Статья “Методы сжатия данных”

Обзор методов сжатия данных 

Статья “Сжатие данных в примерах”

5. Познакомьтесь с понятием автокорреляционная функция.

Статья “Нежное введение в автокорреляцию и частичную автокорреляцию”

Видео “Основы ЦОС:Корреляционная функция” 

6. Подтяните навыки программирования на Python, С и Java.

Курс “Программирование на Python” - достаточная база, особое внимание урокам 3.8 и 3.9. 

Курс “Программирование на Python для решения олимпиадных задач”— наиболее сбалансирован по глубине, особое внимание третьему модулю 

Курс “Python: основы и применение” — затрагивает некоторые глубокие особенности языка, но нет уроков по библиотекам обработки данных.

Пособие Б.В. Керниган, Д.М. Ричи.“Язык СИ”

Курс “Программирование на языке С++ для решения олимпиадных задач”

УРОК J-15. ФОРМАТИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ И ТЕКСТА В JAVA

7. Пройдите курс "Основы машинного обучения"

8. Рекомендуем прочитать книгу “Код: тайный язык информатики” Чарльза Петцольда всем, кто учится программировать.

Эта книга — азбука компьютерных технологий. Шаг за шагом автор знакомит читателя с сущностью кодирования информации, рассказывает об истории возникновения компьютеров, на практических примерах помогает освоить основные концепции информационных технологий, подробно излагает принципы работы процессора и других устройств компьютера.

Что нужно делать?

Во время второго этапа советуем посещать все вебинары, на которых команда разработчиков будет давать подробные консультации по второму туру. А также добавиться в чат участников второго тура, ссылка на который будет у вас в личных кабинетах после прохождения во второй тур — там вы сможете задавать организационные вопросы и общаться друг с другом.

Уважаемые наставники, рады приветствовать вас на нашем профиле. Если у вас есть возможность и желание помочь вашим ребятам участвовать в нашем профиле — надеемся на продуктивное сотрудничество.

Кружок по профилю и образовательные программы. В этом году мы предлагаем вам открыть кружок по профилю в вашем учреждении. Мы предлагаем вам стать частью сетевого сообщества в сфере технологий беспроводной связи. Кроме подготовки к ОНТИ, и дополнительного образования планируется проведения соревнований различных форматов от мини-хакатонов до многодневных инженерных соревнований с возможностью изменения уровня сложности задач и большой их вариативностью. Это станет просто, благодаря автоматизированной аппаратной проверке, реализованной на стендах комплекса БТС.

Приглашаем вас познакомиться с материалами профиля для наставников:

- Видео-курс "ОНТИ.Инструкция по применению" — совместный проект компании Полюс-НТ и Национальной технологической олимпиады. На портале Национальной технологической олимпиады можно найти материал курса в текстовом варианте. Видео курса смотрите на нашем канале ютуба.

- Основной канал для наставников профиля ТБС в телеграмме «ТБС_Образовательная программа для наставников» (@twc_ep). Вся информация, методические материалы и анонсы вебинаров по образовательной программе будут появляться в нем.

- Телеграмм-канал Future Edtech – Будущее образовательных технологий (@FutureEdTech), где мы размещаем новости в образовательном пространстве и о наших мероприятиях.

Рекомендации по организации кружка и о возможных вариантах совместной работы, а также образовательные программы мы вышлем вам по запросу. Для этого отправьте запрос напишите координатору профиля в Telegram @DariaTsivileva или на почту daria.tsivileva@polyus-nt.com, и мы дадим вам подробную консультацию, о том как это осуществить конкретно в вашем случае.

В случае, если вы пока не готовы открывать кружок, но хотите готовить ребят ко второму туру самостоятельно, ты мы советуем вам помочь ребятам двигаться тем курсом, который описан в материалах подготовки. Но самое главное потренируйтесь с ними в решении задач прошлых лет, организуйте живой процесс изучения и разбора задач. 

Общие рекомендации:

1. Просим вас помочь ученикам с разбором заданий финалов прошлых лет.

2. В случае, если в вашем учреждении есть комплекс “БТС” или вы можете договориться с площадкой в вашем городе, где установлен комплекс, то рекомендуем вам провести ряд тренировочных игр с вашей командой. Задания на финале будут безусловно другими, но возможность проверить и наработать опыт игры на реальных стендах, позволит вашим ученикам более смело пробовать разные решения.

3. Рекомендуем вам обязательно провести на своей площадке хакатон, для отрабатывания со своими учениками навыков необходимых на финале. Хакатон не требует специального оборудования. Хакатон мы вышлем после второго тура по запросу на почту twc-onti@insitulab.pro. 

Задачи командного инженерного тура профиля заключительного этапа составлены таким образом, чтобы они, с одной стороны, были достаточно независимыми, а с другой образовывали взаимосвязанную цепочку, необходимую для решения финальной задачи. Количество одновременно решаемых задач определяет слаженность командной работы.

В инженерном туре заключительного этапа командам будет необходимо решать задачи на кодирование и раскодирование сигнала, распределение сигнала, восстановление передающей системы, моделирование спутникового канала связи, моделирование и осуществление хорошего помехозащищённого кодирования. У участников будет возможность понять, как на самом деле работает современная инженерно-исследовательская команда.

Соревнования будут проходить с использованием образовательного комплекса «Беспроводные технологии связи», разработанного компанией ИнСитиЛаб при финансовой поддержке Фонда содействия инновациям. Комплекс включает в себя стенд «Основы визуализации кодирования сигналов» и стенд «Узконаправленные каналы связи». Комплекс позволяет моделировать реальную ситуацию для систем связи нового типа между автономными роевыми объектами, такими как спутники, дроны или подводные необитаемые аппараты.

В задачах инженерного тура рассматриваются вопросы слежения за подвижным источником сигнала с учётом телеметрии и обратной связи. Помимо слежения за источником, участникам предстоит разработать и реализовать алгоритм адаптивной шифрации и дешифрации данных в реальном времени, что приводит к задаче создания протоколов передачи данных под конкретные условия среды и канала с учётом требований к надежности и характеру шумов. У команд есть возможность разработки и проверки собственного протокола связи.

Что важно сделать до заключительного этапа практически?

1. Очень рекомендуем еще во время второго этапа изучить сильные стороны всех членов команды и эффективно распределить роли необходимые в команде.

2. Изучите задания прошлых лет, подумайте над стратегиями, которые вы сможете применить. Задачи конечно будут другими, чем в прошлые годы, но если вы подготовитесь, то сможете найти новые интересные решения и решать новые задачи на более высоком уровне.

3. Еще раз вернитесь к задачам второго этапа, найдите другие варианты их решения, изучите темы, на которые во время второго этапа не хватило времени. Советуем не пропускать те темы, которые были непонятны, ведь они будут на финале и были включены во второй этап не просто так.

4. Для разбора задач используйте курсы, указанные в материалах подготовки к профилю (курсы с видео разборами задач).

Вернитесь к курсу профиля “Технологии беспроводной связи”, пройдите курс, проверьте себя на понимание материала, выполняя задания для размышления и отвечая на вопросы по темам (материалы подготовки профиля).