Komunikační systémy pro IoT

• 26 hod. přednášky
• 26 hod. laboratoře

Cílem předmětu je seznámení se s aktuálními možnostmi bezdrátového přenosu M2M (Machine-To-Machine) dat, s konceptem průmyslového Internetu věcí (IIoT – Industry Internet of Things), s chytrou komunikační sítí (Smart Grid), dále pak s konceptem chytrých měst (Smart Cities), s navazující vizí Průmyslu 4.0 (Industry 4.0) a dalšími bezdrátovými technologiemi/komunikačními protokoly.  

- 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. Úvod do problematiky.
2. Koncept průmyslového Internetu věcí (IIoT – Industry Internet of Things).
3. Koncept chytré komunikační sítě (Smart Grid).
4. Koncept chytrých měst (Smart Cities).
5. Koncept Průmyslu 4.0 (Industry 4.0).
6. Hlavní rozdíly mezi M2M a H2H (Human-To-Human) komunikací.
7. Komunikační protokoly využívané pro přenos M2M (Machine-To-Machine) dat.
8. Agregace dat v rámci lokální sítě.
9. Mobilní sítě 2G/3G/4G jako komunikační infrastruktura.
10. NB-IoT, LoRaWAN jako komunikační infrastruktura.
11. SigFox, PLC jako komunikační infrastruktura.
12. Míra zabezpečení a četnost zasílání M2M dat v rámci zvolené komunikační infrastruktury.
13. Omezení použitých M2M zařízení/senzorů z pohledu architektury (ARM, MIPS) a způsobu napájení.

1. Seznámení s laboratoří, způsob výuky, hodnocení laboratorních cvičení a samostatného projektu.
2. Network Simulator 3 – seznámení s NS-3, testovací scénář přenosu M2M dat.
3. Network Simulator 3 – M2M přenos dat v rámci mobilní sítě LTE.
4. Network Simulator 3 – prioritizace zasílání M2M dat v rámci mobilní sítě LTE/LTE-A.
5. Network Simulator 3 – agregace dat v lokální síti, využití MTCG brány.
6. LPWAN – seznámení s moduly pro LoRaWAN, SigFox, NB-IoT, LTE/LTE-A, ověření konektivity, základní konfigurace (AT příkazy).
7. LPWAN – měření parametrů RSSI, SNR, SINR, E2E zpoždění.
8. LPWAN – otestování jednotlivých provozních módů LPWAN zařízení, skriptování.
9. LPWAN – zachycení vyslaných dat od LPWAN zařízení na straně serveru, zpracování.
10. Samostatný projekt.
11. Samostatný projekt.
12. Samostatný projekt.
13. Samostatný projekt – obhajoba; nahrazovací cvičení.

- Povinná účast v rámci laboratorních cvičení (12 bodů).
- Test z laboratorních cvičení č.1 (8 bodů).
- Test z laboratorních cvičení č.2 (10 bodů).
- Závěrečná semestrální zkouška (70 bodů). 

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