Detail předmětu

Komunikační systémy pro IoT

FEKT-BPC-IOTAk. rok: 2023/2024

Předmět „Komunikační systémy pro IoT“ si klade za cíl seznámit studenty s aktuálními možnostmi zabezpečeného přenosu dat s využitím nově nastupujících komunikačních technologií a protokolů, a to jak v bezlicenčním, tak zejména v licenčním frekvenčním pásmu. Pozornost bude soustředěna na scénáře pro průmyslový Internet věcí (Industry Internet of Things), chytrou komunikační infrastrukturu a sítě (Smart Grids) a Průmyslu 4.0 (Industry 4.0). Studenti budou seznámeni s klíčovými požadavky kladenými na spolehlivý a zabezpečený bezdrátový přenos dat, možností E2E (End-to-End) datového přenosu či agregace dat v rámci lokální sítě a vhodnou volbou komunikační infrastruktury. Klíčovými komunikačními technologiemi budou technologie zahrnuté v rámci 5G-IoT, tj., Narrowband IoT (NB-IoT) a LTE Cat-M.

V rámci laboratorních cvičení se studenti prakticky seznámí se základními principy komunikace mezi koncovými IoT zařízeními (senzory, aktuátory, …) a zasíláním dat na vzdálený server, kde probíhá zpracování (analýza) dat. Studenti se prakticky seznámí se senzory pro IIoT a Průmysl 4.0, kdy bude cílem zasílání dat skrze komunikační technologie NB-IoT a LTE Cat-M pracující v licenčním frekvenčním pásmu, které jsou pro studenty dostupné v laboratoři #VodafoneUniLab. Dále bude pro studenty k dispozici možnost otestování infrastruktury pro technologie pracující v bezlicenčním frekvenčním pásmu (WiFi, LoRaWAN, či Sigfox). Pro přenos dat budou studenti implementovat aktuálně využívané komunikační protokoly.  

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Vladislav Škorpil, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány základní znalosti z oblasti informačních a komunikačních technologií (ICT) na úrovni středoškolského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

- Povinná účast v rámci laboratorních cvičení (7 bodů).
- Projekt (23 bodů).
- Závěrečná semestrální zkouška (70 bodů).

Laboratorní výuka je povinná, řádné omluvené zmeškané laboratorní cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámení se s aktuálními možnostmi zabezpečeného bezdrátového přenosu dat pomocí nově nastupujících komunikačních technologií a protokolů, a to jak v bezlicenčním, tak zejména v licenčním frekvenčním pásmu. Pozornost bude soustředěna na scénáře pro průmyslový Internet věcí (Industry Internet of Things), chytrou komunikační infrastrukturu a sítě (Smart Grids) a Průmyslu 4.0 (Industry 4.0).  

Výsledky výuky:

- Definovat myšlenku sítí nové generace (5G New Radio; mMTC, IoT, IIoT).
- Definovat základní rozdíly mezi M2M a H2H komunikací. Pochopení základních principů komunikace mezi stroji/senzory/měřicími zařízeními.
- Schopnost volby vhodné komunikační technologie na základě charakteru datového provozu a požadované úrovni zabezpečení.
- Definovat vhodné umístění agregační brány v rámci komunikační infrastruktury.
- Schopnost vzdálené konfigurace embedded zařízení s využitím příkazové řádky/terminálu (připojení SSH).
- Vhodně zvolit algoritmy pro zabezpečení přenášených dat s ohledem na využití výkonově omezených (embedded) zařízení.
- Vysvětlit zásadní rozdíly mezi komerčními mobilními sítěmi a proprietárními technologiemi pro přenos M2M dat v rámci IIoT (Industry Internet of Things) a Průmyslu 4.0.
 

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-TLI bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-SEE bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-MET bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BPC-IBE bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    specializace AUDB-ZVUK , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program BPC-AMT bakalářský 0 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BIT bakalářský 2 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 2 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Pavel Mašek, Ph.D.

Osnova

1. Komunikační systémy nové generace (5G New Radio; mMTC, IoT, IIoT). 2. Opakování potřebných znalostí v programování (Python). 3. Komunikační protokoly pro průmyslový Internet věcí. 4. Bezdrátové komunikační technologie: IEEE 802.11. 5. Bezdrátové komunikační technologie: Narrowband IoT (NB-IoT) #1. 6. Bezdrátové komunikační technologie: Narrowband IoT (NB-IoT) #2. 7. Bezdrátové komunikační technologie: LTE Cat-M. 8. Bezdrátové komunikační technologie: Sigfox. 9. Bezdrátové komunikační technologie: LoRaWAN #1. 10. Bezdrátové komunikační technologie: LoRaWAN #2. 11. Bezdrátové komunikační technologie: Bluetooth Low Energy (BLE). 12. Bezdrátové komunikační technologie: Wireless M-BUS.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Radim Dvořák

Osnova

1. Seznámení se s laboratoří. Numerické cvičení (základy bezdrátové komunikace). 2. Numerické cvičení (základy propagačních modelů, síření signálu). 3. Komunikační sběrnice v IoT (I2C, UART, …). 4. Implementace technologie WiFi. 5. Implementace technologie Narrowband-IoT. 6. Implementace technologie LTE Cat-M. 7. Semestrální projekt. 8. Semestrální projekt. 9. Semestrální projekt. 10. Semestrální projekt. 11. Semestrální projekt. 12. Obhajoba projektu, zakončení laboratoří.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz