Технологии беспроводной связи

  • информатика
  • математика
  • Дает 100 баллов на ЕГЭ

В настоящее время количество различных протоколов связи, количество систем, где их важно проектировать непрерывно растет, но понимание базовых принципов и способность конструировать такие каналы падает, в связи с ростом сложности протоколов. Навык создания собственных протоколов связи это начало движения в технологии связи — огромный растущий рынок в мире с увеличивающимся спросом на специалистов. Дальнейшее развитие беспроводных технологий связи это не только технологии связи для спутников или подводных аппаратов, но и для домашних устройств, систем сенсоров, сельскохозяйственных 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, включая вопросы помехоустойчивого кодирования, передачи информации в условиях шумов, работы с различными форматами данных, разработки адаптивной системы слежения.

На финале профиля команды работают в условиях, максимально приближенных к реальным условиям работы инженера: ограниченное время на решение задачи, отсутствие «готового решения» и однозначного технического задания, 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).

О том, как это было в 2019 году

Команда разработчиков

     

Социальные сети

ТБС Олимпиада КД НТИ: Официальная группа профиля “Технологии беспроводной связи”, в которой будут появляться все новости по профилю и этапам олимпиады.

ЦМИТ «STEM-Байкал»: Официальная группа Центра молодежного инновационного творчества «STEM-Байкал», где можно знакомиться с новостями в области современного образования.

Партнёры и спонсоры

   

Информация для наставников

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.

В телеграмм-канале Future Edtech – Будущее образовательных технологий (@FutureEdTech) можно найти анонсы видео и материалов видео-курса «ОНТИ. Инструкция по применению» — совместного проекта Олимпиады КД НТИ и Полюс-НТ.

Отборочные этапы

На первом этапе участникам предстоит решать задания по математике и информатике.

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 на втором туре.

Что нужно? Не боятся 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 шумов.

Как готовиться ко второму этапу

Что можно делать?

  1. Открыть задачники прошлых лет и решать задачи из них. (Все ссылки на материалы приведены на этой странице ниже).

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.

  1. Познакомиться с кодированием данных. 

  1. Познакомиться с математическими методами обработки данных.

  2. Изучить материалы по форматам данных и сжатию данных

  1. Познакомиться с понятием автокорреляционной функции 

  1. Подтянуть навыки программирования на Python. Необходимые основы можно почерпнуть в курсах, ссылки на которые приводятся ниже.

  1. Подтянуть навыки программирования на С

  1. Подтянуть навыки программирования на Java 

  1. Пройти курс «Введение в машинное обучение».

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 этапа, ссылка на который будет у вас в личных кабинетах после прохождения во второй этап — там вы сможете задавать организационные вопросы и общаться друг с другом.

Заключительный этап

Задачи командного 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 финале командам будет необходимо решать задачи с тем, как закодировать и раскодировать сигнал, распределить сигнал, восстановить передающую систему, смоделировать спутниковый канал связи смоделировать и осуществить хорошее помехозащищённое кодирование. 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 финала 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. Поэтому в рамках финала 20/21 учебного года у команд появится возможность разработки и проверки собственного протокола связи.

Как готовиться к финалу

Что важно сделать до финала?

  1. Очень рекомендуем еще во время второго тура изучить сильные стороны всех членов команды и эффективно распределить роли необходимые в команде. Какие именно, читайте ниже.

  2. Изучите задания прошлых лет на финалах трека, подумайте над стратегиями, которые вы сможете применить на финале. 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. Ещё 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.

Знания

Математика: 

  • Алгебраический анализ данных.
  • Теория вероятностей. Комбинаторика.
  • Простейшие арифметические операции с матрицами. 
  • Геометрия. Базовые знания планиметрии.

Информатика:

  • Основы программирования на языке C/C++ или Python. 
  • Программирование систем управления (C/C++ или Python), в т. ч. систем с обратной связью (PID-регуляторов).
  • Протоколы передачи данных. 
  • Манипуляции с битами и байтами (C/C++ или Python).
  • Работа с рядами данных. Работа с матрицами, обработка простых массивов данных, работа с массивами высоких размерностей.
  • Выявление периодичностей в данных.
  • Работа с чтением/записью файлов. 
  • Работа с циклами условиями, использование условного и циклического оператора.
  • Работа с различными системами счисления. 
  • Использование рекурсивных алгоритмов.
  • Работа с организацией стека памяти.
  • Работа с анализом информации разных типов: графической, текстовой.

Дополнительные материалы:

  • Теория сигналов и теория автоматического управления. 
  • Обработка сигналов, знакомство с методами борьбы с шумами.
  • Основы теории информации.

Hard Skills

  • Умение программировать на языке C/C++ или Python.
  • Навыки работы с большими рядами данных в математических задачах.

Soft Skills

  • Умение работать в команде
  • Умение работать с информацией.
  • Умение оценивать сложность задач, разбивать задачу на подзадачи, оценивать влияние подзадачи на решение общей задачи.

Численность команды и роли

Состав команды — 3−5 человек:

  • Программист — программирование адаптивной системы слежения, работа с протоколами связи.
  • Программист-исследователь — анализ характеристик шума в каналах, выбор схемы помехоустойчивого кодирования, помехоустойчивое кодирование для оптического канала.
  • Аналитик-исследователь — работа с данными и основами корреляционного анализа, работа с механикой стенда, расшифровка кодов и характеристик стенда. 
  • Программист — умение обработки сигналов, работа с данными и владение основами корреляционного анализа.
  • Капитан — сбор и анализ решений подзадач от всех специалистов, описанных выше, обсуждение и коррекция полученных результатов для более эффективного решения общей задачи, организация командной работы. Капитан должен обладать знаниями по всем основным темам, уметь разбираться в коде. 

Совмещение ролей возможно, но очень не советуем совмещать роль капитана, с ролью программиста, так как грамотные действия капитана иногда являются критичными и решающими, а находясь одновременно в позиции программиста, очень сложно отвлечься от текущей реализации и принять необходимое решение. 

Второй этап и, в особенности, финал включают в себя задачи, которые можно решать на разной глубине. Поэтому если в вашей команде будут присутствовать все компетенции и вы сумеете слаженно работать под руководством капитана, вы сможете не только решить задачи на приемлемом уровне, а действительно побороться за победу.

Материалы для участников

Сборники заданий прошлых лет

Кодирование данных

Математические методы обработки данных

Форматы и сжатие данных

Автокорреляционная функция

Программирование на Python

Программирование на C

Программирование на Java

Машинное обучение

Рынки НТИ

  • AeroNet
  • HealthNet
  • NeuroNet
  • TechNet