Detail předmětu

Komunikační systémy pro IoT

FEKT-CZV-IOTAk. rok: 2023/2024

Předmět zahrnuje témata návrhu komunikačních infrastruktur pro zabezpečený přenos dat v rámci (průmyslového) Internetu věcí. Jsou pokryty bezdrátové komunikační technologie: (i) 5G NonStand-Alone (NSA), StandAlone (SA), (ii) Narrowband IoT (NB-IoT), (iii) LTE Cat-M, (iv) Wireless M-Bus, (v) Bluetooth Low Energy, kdy je diskutována integrace ve frekvenčním spektru, teoretické vlastnosti dané technologie a reálné měření + doporučení nasazení pro IoT scénáře. Cyklus přednášek je zakončen zvanou přednáškou od telekomunikačního operátora, shrnující aktuální implementaci v reálné mobilní sítí 5. generace s praktickými ukázkami.

V rámci laboratorních cvičení budou diskutovány základní principy komunikace mezi koncovými zařízeními (senzory, aktuátory, …) a zasílání dat na vzdálený server, kde probíhá následné zpracování (analýza) dat. Posluchači se prakticky seznámí se senzory pro IoT a Průmysl 4.0, kdy bude cílem zasílání dat skrze zvolenou komunikační technologii. Pro přenos dat bude ze strany studentů zvolen vhodný komunikační protokol (MQTT, MQTT-SN, CoAP, LWM2M atd.) na základě vstupních požadavků. Laboratorní cvičení budou zakončeny semestrálním projektem, kde budou posluchači demonstrovat pochopení tématu.

 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Předmět je zakončen zápočtem a zkouškou. Způsob hodnocení upřesňuje každoročně aktualizovaná vyhláška garanta.

Učební cíle

Předmět „Komunikační systémy pro IoT“ si klade za cíl seznámit posluchače s aktuálními možnostmi přenosu senzorických dat s využitím bezdrátových komunikačních technologií v rámci konceptu průmyslového Internetu věcí (IIoT – Industrial Internet of Things), inteligentních komunikačních sítí (Smart Grid), chytrých měst (Smart Cities) a nastupující vize Průmyslu 4.0 (Industry 4.0). Posluchači budou seznámeni s hlavními rozdíly mezi mMTC (massive Machine-type Communication), M2M (Machine-to-Machine) a H2H (Human-to-Human) komunikací, následnou potřebou agregace dat v rámci lokální sítě a vhodnou volbou komunikační infrastruktury (mobilní sítě 4G/5G/5G-IoT, Wireless M-Bus, BLE, LoRaWAN, SigFox) s ohledem na velikost zasílaných dat, úroveň zabezpečení, četnost zasílání dat a omezení použitých zařízení z pohledu použité architektury (ARM, MIPS) či způsobu napájení.

 

Studijní opory

Studijní materiály jsou k dispozici v e-learningu předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program CZV3-Cyber celoživotní vzdělávání - dlouhodobý kurz 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvod do problematiky bezdrátových přenosů dat v licenčním a bezlicenčním frekvenčním pásmu. Komunikační systémy 5. generace (5G New Radio; mMTC, IoT, IIoT).
2. Komunikační protokoly pro průmyslový Internet věcí – úvod, teoretické porovnání, výsledky reálných měření a doporučení pro praktické nasazení.
3. Komunikační technologie v bezlicenčním frekvenčním pásmu (Sigfox, LoRaWAN): teoretický rozbor, specifika ISM pásma, komunikační scénáře.
4. Bezdrátové komunikační technologie v bezlicenčním frekvenčním pásmu (Sigfox, LoRaWAN): komunikační moduly, scénáře zasílání dat, výsledky reálných měření a doporučení pro praktické nasazení.
5. Komunikační technologie NB-IoT: specifika licenčního frekvenčního pásma, módy integrace, režimy snížené spotřeby, fyzické a logické kanály.
6. Komunikační technologie NB-IoT: komunikační moduly, scénáře zasílání dat, výsledky reálných měření a doporučení pro praktické nasazení.
7. Komunikační technologie LTE Cat-M: módy integrace, režimy snížené spotřeby, fyzické a logické kanály, porovnání NB-IoT vs. LTE Cat-M.
8. Komunikační technologie NB-IoT: komunikační moduly, scénáře zasílání dat, výsledky reálných měření a doporučení pro praktické nasazení. Možnosti kombinace NB-IoT a LTE Cat-M na jednom čipu (Multi-RAT).
9. Bezdrátové komunikační technologie Bluetooth Low Energy (BLE) a Wireless M-BUS: specifika komunikace v rámci HAN, možnost lokálního sběru dat a následné agregace. Porovnání vhodnosti technologií pro IoT scénáře.
10. Bezdrátové komunikační technologie: zvaná přednáška od telekomunikačního operátora. Praktická ukázka funkčnosti rádiové, transportní a core části sítě pro IoT/5G. 

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor