Дослідження ефективності типових структур міських та сільських телефонних мереж абонентського доступу. Розробка імітаційної моделі лабораторної роботи з дисципліни «Комутація та розподіл інформації»

Abstract

Ця бакалаврська робота присвячена дослідженню ефективності типових структур міських і сільських телефонних мереж абонентського доступу та розробці навчального програмного забезпечення для лабораторної роботи з дисципліни «Комутація та розподіл інформації». У роботі проаналізовано особливості побудови телефонних мереж, розроблено модульний додаток для навчання та розглянуто аспекти охорони праці під час роботи з комп’ютером. Мета дослідження – оцінити ефективність структур телефонних мереж абонентського доступу та створити навчальний додаток, який інтегрує теоретичний матеріал, практичні завдання і самоперевірку для підвищення якості освіти. Завдання дослідження включають аналіз топологій телефонних мереж, визначення критеріїв їхньої ефективності, розробку модульного програмного забезпечення з інтерактивним інтерфейсом, реалізацію функціональних модулів додатка та розробку рекомендацій для профілактики зорових проблем студентів. Об’єкт дослідження – телефонні мережі абонентського доступу в міських і сільських середовищах. Предмет дослідження – ефективність мережевих структур і методи їхнього моделювання в навчальному процесі. Методи дослідження охоплюють аналіз архітектур телекомунікаційних мереж, порівняльну оцінку топологій за критеріями ефективності, розробку програмного забезпечення з використанням Python і Tkinter, тестування модулів додатка та аналіз факторів ризику для зору при роботі з комп’ютером. У першому розділі досліджено особливості побудови телефонних мереж із урахуванням міських і сільських умов. Проаналізовано еволюцію АТС (від аналогових до NGN), визначено типові структури (районовані для міст, нерайоновані для сіл) та їхні переваги. Систематизовано критерії ефективності (імовірність втрат, навантаження, надійність), що є основою для порівняння мереж. Другий розділ описує проєктування навчального додатка з модульною структурою, яка включає теоретичний, демонстраційний, практичний і тестовий модулі. Спроєктовано інтуїтивний інтерфейс із підтримкою навігації, обробкою помилок, динамічною генерацією завдань і виводом результатів, що забезпечує простоту використання. Третій розділ присвячено реалізації програмного забезпечення. Створено всі модулі додатка, забезпечено зручну навігацію та єдине стилістичне оформлення. Практичний модуль підтримує автоматичну генерацію умов і перевірку відповідей, а тестовий – самоконтроль знань. Перевірка підтвердила стабільність і відповідність навчальним цілям. Четвертий розділ аналізує ризики для зору студентів при тривалій роботі з комп’ютером, зокрема синдром комп’ютерного зору та сухість очей. Запропоновано ергономічні заходи (правило 20-20-20, розташування монітора), захисні окуляри, зволожуючі краплі, вправи для очей і раціональне харчування для профілактики.This bachelor’s thesis is dedicated to investigating the efficiency of typical structures of urban and rural subscriber access telephone networks and developing educational software for a laboratory work in the discipline “Switching and Information Distribution”. The work analyzes the characteristics of telephone network construction, develops a modular educational application, and addresses occupational safety aspects related to computer use. The research aims to evaluate the efficiency of subscriber access telephone network structures and create an educational application that integrates theoretical material, practical tasks, and self-assessment to enhance the quality of education. The research objectives include analyzing telephone network topologies, defining their efficiency criteria, developing modular software with an interactive interface, implementing functional application modules, and providing recommendations for preventing visual impairments in students. The object of the study is subscriber access telephone networks in urban and rural environments. The subject of the study is the efficiency of network structures and methods of their modeling in the educational process. The research methods include analyzing telecommunication network architectures, comparative evaluation of topologies based on efficiency criteria, developing software using Python and Tkinter, testing application modules, and analyzing risk factors for vision during prolonged computer use. The first section examines the specifics of constructing telephone networks, considering urban and rural conditions. It analyzes the evolution of automatic telephone exchanges (from analog to NGN), identifies typical structures (hierarchical for urban areas, non-hierarchical for rural areas), and their advantages. Efficiency criteria (call loss probability, load, reliability) are systematized as the basis for network comparison. The second section describes the design of an educational application with a modular structure, including theoretical, demonstrational, practical, and testing modules. An intuitive interface is designed with navigation support, error handling, dynamic task generation, and result output, ensuring ease of use. The third section focuses on the implementation of the software. All application modules are developed, providing convenient navigation and consistent stylistic design. The practical module supports automatic task condition generation and answer verification, while the testing module enables knowledge self-assessment. Testing confirmed the application’s stability and alignment with educational goals. The fourth section analyzes visual health risks for students during prolonged computer use, particularly computer vision syndrome and dry eyes. Ergonomic measures (the 20-20-20 rule, monitor positioning), protective glasses, moisturizing eye drops, eye exercises, and a balanced diet are proposed for prevention.