Wydział Elektryczny - Teleinformatyka (S2)
specjalność: Systemy transmisyjne
Sylabus przedmiotu Technologie bezprzewodowe w IoT:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Teleinformatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Technologie bezprzewodowe w IoT | ||
| Specjalność | Systemy transmisyjne | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Przetwarzania Sygnałów i Inżynierii Multimedialnej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Przemysław Włodarski <Przemyslaw.Wlodarski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Piotr Lech <Piotr.Lech@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Podstawowe wiadomości z zakresu sieci teleinformatycznych |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Opanowanie wiedzy z zakresu topologii i klasyfikacji bezprzewodowych sieci IoT oraz metod rozpraszania widma w transmisji bezprzewodowej WiFi i Bluetooth. Opanowanie wiedzy dotyczącej mechanizmu ARQ oraz protokołów wielodostępu. Opanowanie wiedzy z zakresu wyznaczania stopy błędów w transmisji bezprzewodowej oraz detekcji i korekcji błędów. Opanowanie wiedzy dotyczącej metod uwierzytelniania oraz szyfrowania strumienia danych w bezprzewodowych sieciach IoT. |
| C-2 | Opanowanie wiedzy z zakresu zapewniania określonoego poziomu usług w bezprzewodowej transmisji danych dla urządzeń IoT, jak również z zakresu sieci GMS drugiej, trzeciej i czwartej generacji. Opanowanie zasad projektowania wielostandardowych bram IoT oraz modelowania stanów awaryjnych dla systemów bezprzewodowych IoT. Opanowanie wiedzy z zakresu problematyki zastosowania protokołu MQTT w sieciach bezprzewodowych oraz wiedzy dotyczącej bezprzewodowych sieci samorekonfigurowalnych. |
| C-3 | Ukształtowanie umiejętności z zakresu przechwtywania i analizy ramek w standardzie IEEE 802.11, jak również umiejętności dotyczących konfiguracji różnych metod szyfrowania danych w sieciach bezprzewodowych IoT. Ukształtowanie umiejętności wykonywania pomiarów oraz wyznaczania stopy błędów (BER) w sieciach bezprzewodowych IoT dla różnych poziomów istotności i różnych przepustowości kanału transmisyjnego. Ukształtowanie umiejętności implementacji prostego mechanizmu detekcji i korekcji błędów w urządzeniach IoT. |
| C-4 | Ukształtowanie umiejętności przeprowadzenia symulacji działania protokołów wielodostępu ALOHA i CSMA, a także wyznaczania dostępnej przepustowości w zależności od poziomu obciążenia sieci. Ukształtowanie umiejętności konfiguracji usługi zdalnego uwierzytelniania urządzeń bezprzewodowych IoT do punktu dostępowego. Ukształtowanie umiejętności przeprowadzenia symulacji sieci IoT typu mesh z uwzględnieniem różnych scenariuszy z ruchomymi urządzeniami IoT. Ukształtowanie umiejętności implementacji systemu transmisji danych z wykorzystaniem technologii Bluetooth. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Przechwytywanie i analiza ramek w standardzie IEEE 802.11. | 1 |
| T-L-2 | Konfiguracja i analiza działania różnych metod szyfrowania danych w sieciach bezprzewodowych (WEP, WPA). | 2 |
| T-L-3 | Pomiar oraz wyznaczanie stopy błędów (BER) w sieci bezprzewodowej dla różnych poziomów istotności i różnych przepustowości kanału transmisyjnego. | 2 |
| T-L-4 | Implementacja mechanizmu detekcji i korekcji błędów w urządzeniach IoT. | 2 |
| T-L-5 | Symulacja działania protokołów wielodostępu ALOHA oraz CSMA. Wyznaczanie dostępnej przepustowości w zależności od poziomu obciążenia sieci. | 2 |
| T-L-6 | Konfiguracja i testowanie usługi zdalnego uwierzytelniania urządzeń bezprzewodowych IoT do punktu dostępowego, standard IEEE 802.1X. | 1 |
| T-L-7 | Projekt i symulacja sieci IoT typu mesh. Testowanie i analiza efektywności działania dla scenariuszy z ruchomymi urządzeniami IoT. | 2 |
| T-L-8 | Implementacja systemu transmisji danych z wykorzystaniem technologii Bluetooth. | 2 |
| T-L-9 | Zaliczenie przedmiotu. | 1 |
| 15 | ||
| projekty | ||
| T-P-1 | Relizacja projektu z tematyki przedmiotu | 15 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Klasyfikacja i topologie sieci bezprzewodowych. Różnice pomiędzy sieciami przewodowymi i bezprzewodowymi. Przyczyny i cele stosowania sieci bezprzewodowych w IoT. | 2 |
| T-W-2 | Zkresy częstotliwości, przepustowość, zejętość pasma dla pojedynczego kanału. Schemat łącza bezprzewodowego w urządzeniach IoT. Podstawowe metody przesyłania sygnału bezprzewodowego (TDMA, FDMA, CDMA). | 2 |
| T-W-3 | Wybrane aspekty warstwy fizycznej dla bezprzewodowych sieci IoT. Zastosowanie metod rozpraszania widma w transmisji bezprzewodowoej Bluetooth oraz WiFi: Frequency Hoping (FH), Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS). | 2 |
| T-W-4 | Mechanizm automatycznego powtarzania żądań ARQ. Transmisja dwukierunkowa. Bezprzewodowe sieci pakietowe. Protokoły wielodostępu: ALOHA, Slotted ALOHA, CSMA. Dobór właściwej metody dostępu do kanału radiowego w zależności od zastosowanego systemu IoT. | 3 |
| T-W-5 | Omówienie protokołu IEEE 802.15.1. Struktura ramki, adresacja, klasy mocy, wersje standardu i przepustowość. Bluetooth Low energy (BLE) v.4.0-2 oraz v.5.0 dla urządzeń IoT (wearables). | 2 |
| T-W-6 | Przyczyny oraz wpływ błędów transmisji na dane. Poziom błędów w transmisji bezprzewodowej: bit error rate (BER), packet error rate (PER). Pomiar oraz obliczanie BER dla transmisji nadmiarowej. Wyznaczanie czasu testowego w określaniu poziomu BER dla rónych przepustowości. | 2 |
| T-W-7 | Detekcja i korekta błędów powstałych w wyniku zkłóceń przy pomocy kodów forward error correction (FEC). Zastosowanie kodu Hamminga. Sumy kontrolne, CRC. | 2 |
| T-W-8 | Uwierzytelnianie oraz szyfrowanie strumienia danych w bezprzewodowych sieciach IoT. Protokoły WEP, WPA, standard IEEE 802.1X. Metody odzyskiwania klucza w protokole WEP. | 2 |
| T-W-9 | Zapewnianie określonoego poziomu usług (QoS) w bezprzewodowej transmisji danych dla urządzeń IoT. | 2 |
| T-W-10 | Sieci GMS drugiej, trzeciej i czwartej generacji - integracja z systemami IoT | 2 |
| T-W-11 | Zasady projektowania wielostandardowych bram IoT. | 2 |
| T-W-12 | Modelowanie stanów awaryjnych dla systemów bezprzewodowych IoT | 2 |
| T-W-13 | Problematyka zastosowania protokołu MQTT w sieciach bezprzewodowych. | 2 |
| T-W-14 | Bezprzewodowe sieci samorekonfigurowalne. | 2 |
| T-W-15 | Zaliczenie | 1 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| 15 | ||
| projekty | ||
| A-P-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-P-2 | Samodzielna realizacja zadania projektowego | 15 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| 30 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | pokaz |
| M-2 | ćwiczenia laboratoryjne |
| M-3 | wykład informacyjny |
| M-4 | wykład problemowy |
| M-5 | dyskusja dydaktyczna |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: ocena testu |
| S-2 | Ocena formująca: ocena sprawozdań |
| S-3 | Ocena formująca: aktywność na zajęciach laboratoryjnych |
| S-4 | Ocena formująca: ocena ciągła |
| S-5 | Ocena podsumowująca: ocena testu |
| S-6 | Ocena podsumowująca: test zaliczający wykład |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TI_2A_D09-ST_W01 Student posiada wiedzę z zakresu topologii i klasyfikacji bezprzewodowych sieci IoT. Zna metody rozpraszania widma w transmisji bezprzewodowej WiFi oraz Bluetooth. Zna mechanizm ARQ oraz protokoły wielodostępu. Posiada wiedzę z zakresu wyznaczania stopy błędów oraz ich detekcji i korekcji. Zna metody uwierzytelniania oraz szyfrowania strumienia danych w bezprzewodowych sieciach IoT. | TI_2A_W01, TI_2A_W07, TI_2A_W09 | — | — | C-1 | T-W-7, T-W-4, T-W-8, T-W-6, T-W-1, T-W-3, T-W-2, T-W-5 | M-5, M-3, M-4, M-1 | S-6 |
| TI_2A_D09-ST_W02 Student posiada wiedzę z zakresu zapewniania określonoego poziomu usług w bezprzewodowej transmisji danych dla urządzeń IoT, również z zakresu sieci GMS drugiej, trzeciej i czwartej generacji. Zna zasady projektowania wielostandardowych bram IoT oraz modelowanie stanów awaryjnych dla systemów bezprzewodowych IoT. Zna problematykę zastosowania protokołu MQTT w sieciach bezprzewodowych oraz posiada wiedzę na temat bezprzewodowych sieci samorekonfigurowalnych. | TI_2A_W07, TI_2A_W09 | — | — | C-2 | T-W-10, T-W-11, T-W-12, T-W-14, T-W-9, T-W-13 | M-3, M-4, M-1, M-5 | S-6 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TI_2A_D09-ST_U01 Student potrafi przechwycić i przeprowadzić analizę ramek w standardzie IEEE 802.11. Potrafi skonfigurować różne metody szyfrowania danych w sieciach bezprzewodowych. Potrafi wykonać pomiar oraz wyznaczyć stopę błędów (BER) w sieci bezprzewodowej dla różnych poziomów istotności i różnych przepustowości kanału transmisyjnego. Potrafi zaimplementować prosty mechanizm detekcji i korekcji błędów w urządzeniach IoT. | TI_2A_U12, TI_2A_U02, TI_2A_U13 | — | — | C-3 | T-L-2, T-L-1, T-L-4, T-L-3 | M-2, M-1 | S-3, S-2, S-1 |
| TI_2A_D09-ST_U02 Student potrafi przeprowadzić symulację działania protokołów wielodostępu ALOHA oraz CSMA, a także wyznaczyć przepustowość w zależności od poziomu obciążenia sieci. Potrafi skonfigurować usługi zdalnego uwierzytelniania urządzeń bezprzewodowych IoT do punktu dostępowego. Potrafi przeprowadzić symulację sieci IoT typu mesh z uwzględnieniem różnych scenariuszy z ruchomymi urządzeniami IoT. Potrafi zaimplementować system transmisji danych z wykorzystaniem technologii Bluetooth. | TI_2A_U02, TI_2A_U12, TI_2A_U13 | — | — | C-4 | T-L-1, T-L-7, T-L-8, T-L-6, T-L-5 | M-2, M-1 | S-3, S-1, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TI_2A_D09-ST_W01 Student posiada wiedzę z zakresu topologii i klasyfikacji bezprzewodowych sieci IoT. Zna metody rozpraszania widma w transmisji bezprzewodowej WiFi oraz Bluetooth. Zna mechanizm ARQ oraz protokoły wielodostępu. Posiada wiedzę z zakresu wyznaczania stopy błędów oraz ich detekcji i korekcji. Zna metody uwierzytelniania oraz szyfrowania strumienia danych w bezprzewodowych sieciach IoT. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2.0 lub student uzyskał poniżej 50% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.00 do 3.24 lub student uzyskał od 50% do 60% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.25 do 3.74 lub student uzyskał od 61% do 70% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.75 do 4.24 lub student uzyskał od 71% do 80% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4.25 do 4.74 lub student uzyskał od 81% do 90% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4.75 lub student uzyskał powyżej 90% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| TI_2A_D09-ST_W02 Student posiada wiedzę z zakresu zapewniania określonoego poziomu usług w bezprzewodowej transmisji danych dla urządzeń IoT, również z zakresu sieci GMS drugiej, trzeciej i czwartej generacji. Zna zasady projektowania wielostandardowych bram IoT oraz modelowanie stanów awaryjnych dla systemów bezprzewodowych IoT. Zna problematykę zastosowania protokołu MQTT w sieciach bezprzewodowych oraz posiada wiedzę na temat bezprzewodowych sieci samorekonfigurowalnych. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2.0 lub student uzyskał poniżej 50% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.00 do 3.24 lub student uzyskał od 50% do 60% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.25 do 3.74 lub student uzyskał od 61% do 70% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.75 do 4.24 lub student uzyskał od 71% do 80% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4.25 do 4.74 lub student uzyskał od 81% do 90% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4.75 lub student uzyskał powyżej 90% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TI_2A_D09-ST_U01 Student potrafi przechwycić i przeprowadzić analizę ramek w standardzie IEEE 802.11. Potrafi skonfigurować różne metody szyfrowania danych w sieciach bezprzewodowych. Potrafi wykonać pomiar oraz wyznaczyć stopę błędów (BER) w sieci bezprzewodowej dla różnych poziomów istotności i różnych przepustowości kanału transmisyjnego. Potrafi zaimplementować prosty mechanizm detekcji i korekcji błędów w urządzeniach IoT. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2.0 lub student uzyskał poniżej 50% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.00 do 3.24 lub student uzyskał od 50% do 60% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.25 do 3.74 lub student uzyskał od 61% do 70% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.75 do 4.24 lub student uzyskał od 71% do 80% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4.25 do 4.74 lub student uzyskał od 81% do 90% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4.75 lub student uzyskał powyżej 90% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| TI_2A_D09-ST_U02 Student potrafi przeprowadzić symulację działania protokołów wielodostępu ALOHA oraz CSMA, a także wyznaczyć przepustowość w zależności od poziomu obciążenia sieci. Potrafi skonfigurować usługi zdalnego uwierzytelniania urządzeń bezprzewodowych IoT do punktu dostępowego. Potrafi przeprowadzić symulację sieci IoT typu mesh z uwzględnieniem różnych scenariuszy z ruchomymi urządzeniami IoT. Potrafi zaimplementować system transmisji danych z wykorzystaniem technologii Bluetooth. | 2,0 | Jedna z form ocen wynosi 2.0 lub student uzyskał poniżej 50% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. |
| 3,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.00 do 3.24 lub student uzyskał od 50% do 60% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 3,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.25 do 3.74 lub student uzyskał od 61% do 70% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,0 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 3.75 do 4.24 lub student uzyskał od 71% do 80% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 4,5 | Średnia z form ocen jest w zakresie od 4.25 do 4.74 lub student uzyskał od 81% do 90% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. | |
| 5,0 | Średnia z form ocen jest większa lub równa 4.75 lub student uzyskał powyżej 90% punktów z części egzaminu/zaliczenia/testu dotyczącego efektu kształcenia. |
Literatura podstawowa
- A. Holt, C-Y. Huang, 802.11 Wireless Networks, 2010
- D. Guinard, V. Trifa, Internet rzeczy. Budowa sieci z wykorzystaniem technologii webowych i Raspberry Pi, Helion, 2017
- V. Ramachandran, BackTrack 5 Wireless Penetration Testing, 2011
Literatura dodatkowa
- J. Kluczewski, Internet rzeczy IoT i IoE w symulatorze Cisco Packet Tracer. Praktyczne przykłady i ćwiczenia, ITStart, 2018