Сети и системы передачи информации. Часть II

МИНИCTEPCTBO НАУКИ И Высшего обрАзоВАНИя 

россИЙсКоЙ ФеДерАЦИИ

ФеДерАльНое госУДАрстВеННое АВтоНоМНое 
обрАзоВАтельНое УчрежДеНИе Высшего обрАзоВАНИя
«сеВеро-КАВКАзсКИЙ ФеДерАльНыЙ УНИВерсИтет»

СЕТИ И СИСТЕМЫ 
ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 
(ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ)

Направление подготовки 
10.03.01 Информационная безопасность

Профиль подготовки 
«организация и технологии защиты информации»

бакалавриат

ставрополь

2022

Часть II

УДК   004.7 (075.8)
ббК   519.687 я73
 
с 33

Печатается по решению 
редакционно-издательского совета 

северо-Кавказского 
федерального университета

© ФгАоУ Во «североКавказский федеральный 
университет», 2022

С 33      Сети и системы передачи информации: учебное пособие 
              (лабораторный практикум) Часть II / авт.-сост.: Жук А. П., 
              Линец Г. И.,  Орёл Д. В.,  Жук Е. П. – Ставрополь: Изд-во 
              СКФУ, 2022. – 129 с.

Пособие составлено в соответствии с программой дисциплины и 
включает методические указания к лабораторным работам, отражающие основные процессы и технические аспекты современных систем 
и сетей передачи информации, применительно к их функциональным 
элементам и процессам, происходящих в них. 

Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 10.03.01 Информационная безопасность, профилю подготовки «Организация и технология защиты информации». Пособие может 
быть использовано в учебном процессе других специальностей при 
изучении курсов, связанных с изучением процессов, происходящих в 
телекоммуникационных сетях и системах.  

УДК  004.7 (075.8)
ББК  519.687 я73

Авторы-составители: 
канд. техн. наук, профессор А. П. Жук,
д-р техн. наук, доцент Г. И. Линец,
канд. техн. наук, доцент Д. В. Орёл,
Е. П. Жук

Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент Д. В. Гайчук
(ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»),
канд. техн. наук, доцент А. М. Трошков
(ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет»)

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие ........................................................................................................4

 
1.  Исследование параметров модуляторов 
 
 
гармонических сигналов ..................................................................7

 
2.  Исследование электрических фильтров .....................................24

 
3.  Исследование характеристик операционного усилителя ......39

 
4.  Исследование кодирующих устройств .......................................48

 
5.  Исследование характеристик преобразователя частоты .......60

 
6.  Исследование характеристик связанных 
 
 
колебательных контуров ................................................................68

 
7.  Исследование сети передачи информации 
 
 
с коммутацией каналов ..................................................................82

 
8.  Исследование характеристик сетей передачи 
 
 
информации с различной топологией ........................................98

 
9.  Исследование сети передачи информации 
 
 
с коммутацией пакетов ................................................................113

заключение ......................................................................................................126

литература  ......................................................................................................128

- 4 
Сети и системы передачи информации

ПРЕДИСЛОВИЕ

Бурное развитие средств телекоммуникаций, произошедшее 
за последнее время, в том числе и в военной сфере, не могло 
не отразиться на развитии систем и сетей передачи информации. Роль техники передачи различных сообщений в настоящее 
время трудно переоценить, поскольку в последние десятилетия 
наметилась устойчивая тенденция к росту объемов передаваемой информации и увеличению видов услуг электросвязи. Применение техники передачи дискретных сообщений позволяет 
обеспечивать эффективное использование электронных вычислительных машин (ЭВМ) и реализовывать новые информационные технологии в процессе управленческой и профессиональной деятельности. 
Учебное пособие посвящено рассмотрению основ построения функциональных элементов и технических устройств цифровых систем передачи и распределения информации. 
Поскольку целью изучения дисциплины «Сети и системы 
передачи информации» является формирование набора профессиональных компетенций будущего бакалавра по направлению 
подготовки 10.03.01 Информационная безопасность, а также 
теоретических знаний и практических навыков по основным 
принципам построения различных телекоммуникационных систем и сетей, по основам информационного обмена в системах 
и сетях передачи информации, то учебное пособие может быть 
использовано при проведении практических и лабораторных занятий и самостоятельной работы по дисциплине «Сети и системы передачи информации».
Представленный материал является одним из основных компонентов  учебно-методического комплекса дисциплины «Сети 
и системы передачи информации» и  способствует активному 
формированию компетенций, как способностью определять информационные ресурсы, подлежащие защите, угрозы безопасности информации и возможные пути их реализации на основе 
анализа структуры и содержания информационных процессов 
и особенностей функционирования объекта защиты (ОПК-7); 

- 5 
Предисловие

способностью выполнять работы по установке, настройке и обслуживанию программных, программно-аппаратных (в том числе криптографических) и технических средств защиты информации (ПК-1); способностью принимать участие в проведении 
экспериментальных исследований системы защиты информации (ПК-12). 
В соответствии с целями, задачи дисциплины и компетенциями формируемой ею, в результате ее освоения дисциплины обучающийся должен: 
знать:
• 
информационные ресурсы, подлежащие защите, угрозы 
безопасности информации и возможные пути их реализации на основе анализа структуры и содержания информационных процессов и особенностей функционирования 
объекта защиты;
• 
порядок установки, настройки и обслуживания программных, программно-аппаратных (в том числе криптографических) и технических средств защиты информации;
• 
алгоритм проведения экспериментальных исследований 
системы защиты информации;
уметь:
• 
определять информационные ресурсы, подлежащие защите, угрозы безопасности информации и возможные 
пути их реализации на основе анализа структуры и содержания информационных процессов и особенностей 
функционирования объекта защиты;
• 
выполнять работы по установке, настройке и обслуживанию программных, программно-аппаратных (в том числе 
криптографических) и технических средств защиты информации;
• 
принимать участие в проведении экспериментальных исследований системы защиты информации;
владеть:
• 
способностью определять информационные ресурсы, 
подлежащие защите, угрозы безопасности информации и 
возможные пути их реализации на основе анализа структуры и содержания информационных процессов и особенностей функционирования объекта защиты;

- 6 
Сети и системы передачи информации

• 
способностью выполнять работы по установке, настройке и обслуживанию программных, программно-аппаратных (в том числе криптографических) и технических 
средств защиты информации;
• 
способностью принимать участие в проведении экспериментальных исследований системы защиты информации.
В основу учебного пособия положены методические материалы, используемые авторами в Северо-Кавказском федеральном 
университете, а также учебные материалы, накопленные авторами 
в процессе профессиональной и преподавательской деятельности. 
Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам: 
канд. техн. наук, доценту Гайчуку Д. В. и канд. техн. наук, доценту Трошкову А. М. за ценные замечания и дополнения, высказанные в ходе рецензирования учебного пособия. 

- 7 
Лабораторная работа 1

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ 
 
МОДУЛЯТОРОВ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Учебные цели
1. 
Изучить теоретические сведения об амплитудной и частотной модуляции.
2. 
Исследовать параметры амплитудного и частотного модуляторов гармонических сигналов.
3. 
Получить практические навыки исследования и анализа 
электрических цепей элементов систем передачи информации.
Время: 4 часа (180 мин.)

Распределение времени занятия
Вступительная часть – 5 мин.
Проверка готовности студентов к  занятию – 10 мин.

Программа занятия
1. 
Теоретические сведения об амплитудной и частотной модуляции – 40 мин.
2. 
Исследование параметров амплитудного модулятора гармонических сигналов – 30 мин.
3. 
Исследование параметров частотного  модулятора гармонических сигналов – 30 мин.
4. 
Оформление отчета и защита у преподавателя – 50 мин.
 
Проверка выполнения лабораторной работы – 10 мин.
 
Заключительная часть – 5 мин.
Подготовка к занятию
1. 
Изучить (повторить) теоретический материал, посвящённый принципам построения и функционирования 
амплитудных и частотных модуляторов сигналов.
2. 
Ознакомиться с программой лабораторной работы.
3. 
Подготовить отчет о лабораторной работе.
4. 
Ответить на контрольные вопросы.

- 8 
Сети и системы передачи информации

Знания, умения и владения, приобретаемые 
обучающимся в результате выполнения 
лабораторной работы
В ходе выполнения данной лабораторной работы у обучающегося формируется набор следующих общепрофессиональных 
и профессиональных компетенций:
ОПК-7 – определяется способностью определять информационные ресурсы, подлежащие защите, угрозы безопасности 
информации и возможные пути их реализации на основе анализа структуры и содержания информационных процессов и особенностей функционирования объекта защиты.
ПК-1 – определяется способностью выполнять работы по 
установке, настройке и обслуживанию программных, программно-аппаратных (в том числе криптографических) и технических 
средств защиты информации.
ПК-12 – определяется способностью принимать участие в 
проведении экспериментальных исследований системы защиты 
информации.
В соответствии с целями лабораторной работы и компетенциями, формируемыми ею, в результате выполнения лабораторной работы обучающийся должен: 
знать:
• 
информационные ресурсы, подлежащие защите, угрозы 
безопасности информации и возможные пути их реализации на основе анализа структуры и содержания информационных процессов и особенностей функционирования 
объекта защиты;
• 
порядок установки, настройки и обслуживания программных, программно-аппаратных (в том числе криптографических) и технических средств защиты информации;
• 
алгоритм проведения экспериментальных исследований 
системы защиты информации;
уметь:
• 
определять информационные ресурсы, подлежащие защите, угрозы безопасности информации и возможные 
пути их реализации на основе анализа структуры и содержания информационных процессов и особенностей 
функционирования объекта защиты;

- 9 
• 
выполнять работы по установке, настройке и обслуживанию программных, программно-аппаратных (в том числе 
криптографических) и технических средств защиты информации;
• 
принимать участие в проведении экспериментальных исследований системы защиты информации;
владеть:
• 
способностью определять информационные ресурсы, 
подлежащие защите, угрозы безопасности информации и 
возможные пути их реализации на основе анализа структуры и содержания информационных процессов и особенностей функционирования объекта защиты;
• 
способностью выполнять работы по установке, настройке и обслуживанию программных, программно-аппаратных (в том числе криптографических) и технических 
средств защиты информации;
• 
способностью принимать участие в проведении экспериментальных исследований системы защиты информации.
 
Теоретические сведения 
об амплитудной и частотной модуляции

Теоретические сведения об амплитудной модуляции

Модуляцией называется процесс, в результате которого происходит изменение параметра или параметров сигнала-переносчика 
пропорционально другому сигналу, называемому сигналом сообщения. Обычно в качестве переносчика используется гармоническое колебание высокой частоты — несущее колебание. 
Процесс преобразования первичного сигнала заключается в 
изменении одного или нескольких параметров несущего колебания по закону изменения первичного сигнала (т.е. в наделении 
несущего колебания признаками первичного сигнала) и называется модуляцией.
Запишем гармоническое колебание, выбранное в качестве 
несущего, в следующем виде:
 
Uо(t) = Ucos(ωt + φ) 
(1)

Лабораторная работа 1

- 10 
Сети и системы передачи информации

Это колебание полностью характеризуется тремя параметрами: амплитудой U, частотой ω и начальной фазой φ. Модуляцию 
можно осуществить изменением любого из трех параметров по 
закону передаваемого сигнала.
Изменение во времени амплитуды несущего колебания 
про-порционально первичному сигналу s(t), т. е. 
U(t) = U + kамs(t), 
где kам – коэффициент пропорциональности, называется амплитудной модуляцией (AM).
Несущее колебание (1) с модулированной по закону первичного   сигнала  амплитудой  равно:   u(t) = Ucos(ωt + φ). Если в 
качестве первичного сигнала использовать то же гармоническое 
колебание (но с более низкой частотой Ω) s(t) = ScosΩt, то модулированное колебание запишется в виде (для упрощения взятого 
φ = 0)  u(t) =  (U + kамScosΩt)cosωt (рисунок 1.1).
 

Рис. 1.1.  Передаваемый сигнал (а), несущее колебание (б),  
модулированный сигнал (в).

Вынесем за скобки V и обозначим 
 
ΔU = kамS;   Мам = ΔU/U, 
(2)
тогда
 
u(t) = U(1 + МамcosΩt)cos(ωt). 
(3)

- 11 
Параметр Мам = ΔU/U    называется   глубиной     амплитудной модуляции или коэффициентом (индексом) амплитудной 
модуляции.   При Мам = 0 модуляции нет и U(t) = Uo(t), т. е. получается немодулированное несущее колебание (1). Обычно амплитуда несущего колебания выбирается больше амплитуды 
первичного сигнала, так что Мам ≤  1.
 

Рис. 1.2.  Спектры гармонического (а) и сложного (в) сигналов  
и модулированных ими по амплитуде несущих колебаний (б и г).

На рисунках 1.2(а) и 1.2(в) показаны спектры подлежащих 
передаче (модулирующих) гармонического и сложного сигналов, на рисунке 1.2(б) и 1.2(г) показаны спектры амплитудно-модулированных сигналов, модулированных  гармоническим и 
сложным сигналом.
Произведя в (3) преобразования, получим, что амплитудно-модулированное колебание

u(t) = Ucosωt + (МамU/2)cos(ω + Ω)t + (МамU/2)cos(ω – Ω)t
состоит из суммы трех гармонических составляющих с частотами ω, (ω + Ω) и (ω – Ω) и амплитудами  соответственно U, МамU/2 
и МамU/2. Таким образом, спектр амплитудно-модулированного  

Лабораторная работа 1