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

5

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