Komunikační systémy pro IoT

• 26 hod. přednášky
• 26 hod. laboratoře

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.
 

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.

• Anton-Haro, C.: Machine-To-Machine (M2M) Communications: Architecture, Performance and Applications, 2015. První vydání. ISBN 978-1782421023.
• Hersent, O., Boswarthick, O., Elloumi, O.: The Internet of Things, 2012. Hoboken, NJ: Wiley. Druhé vydání. ISBN 978-1119994350.
• Liberg, O., Sundberg, M., Wang, E., Bergman, J., Joachim, S.: Cellular Internet of Things: Technologies, Standards, and Performance, 2017. První vydání. ISBN 978-0128124581.

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.

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.

- 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.

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratorní cvičení. Předmět využívá E-learning (Moodle) a také platformu MS Teams. Způsob kontaktu s vyučujícím: preferovaně MS Teams/e-mail, po dohodě osobní konzultace.