5G, CLOUD AND IOT

5G, CLOUD AND IOT

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iten
Codice
104850
ANNO ACCADEMICO
2020/2021
CFU
5 cfu al 2° anno di 10378 INTERNET AND MULTIMEDIA ENGINEERING (LM-27) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-INF/03
SEDE
GENOVA (INTERNET AND MULTIMEDIA ENGINEERING)
periodo
1° Semestre

PRESENTAZIONE

Questo corso sarà composto da due parti altamente complementari: la 5a generazione di reti mobili radio (5G) e Internet of Things (IoT). Il corso fornirà le conoscenze per comprendere il core 5G e le tecnologie software utilizzate per integrare nuove applicazioni verticali. Per quanto riguarda l'IoT, il corso tratterà di architetture e metodologie alla base dell'IoT, compresa l'Ambient Intelligence (AmI).

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

The course aims at introducing the 5G radio mobile networks and IoT technologies from the point of view of the functional architecture, the definition of protocols and standard procedures, and the AmI related functions.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La partecipazione, auspicabilmente attiva, alle attività di formazione proposte (lezioni frontali, esercitazioni ed esperienze di laboratorio) e il lavoro individuale consentiranno agli studenti di:
• acquisire una terminologia corretta per l'identificazione dei principali componenti e funzionalità delle funzioni 5G, cloud computing, Internet of Things (IoT) e relative funzioni di Intelligenza Ambientale (AmI);
• conoscere a fondo la rete centrale 5G, le sue principali funzionalità e come può essere applicata in modo dinamico per offrire sezioni di rete ad applicazioni verticali;
• conoscere a fondo la struttura e le funzioni dell'IoT e comprendere come vengono utilizzati i suoi componenti per progettare applicazioni AmI utilizzate in molti scenari applicativi nell'ambito del cosiddetto paradigma Industry 4.0;
• conoscere i principali meccanismi che garantiscono l'estrazione e lo scambio di informazioni affidabili sull'IoT, in particolare per quanto riguarda la localizzazione, il monitoraggio e il posizionamento;
• conoscere le tecnologie di cloud computing, edge computing e NFV alla base delle specifiche funzionali / architetturali del 5G;
• identificare i principali componenti e funzioni all'interno o interfacciati con l'ecosistema 5G;
• identificare i componenti e le funzioni principali che caratterizzano l'IoT e consentire l'abilitazione delle funzioni AmI;
• applicare le diverse soluzioni di comunicazione e networking per sfruttare il 5G, il cloud / edge computing, l'IoT, nonché le principali funzionalità per rendere un ambiente intelligente;
• fornire esempi di diverse configurazioni e operazioni del core 5G per soddisfare applicazioni verticali eterogenee.
• fornire esempi di applicazioni di IoT e AmI nel vasto quadro del paradigma di Industry 4.0.

Modalità didattiche

Modalità didattiche: lezione in aula ed esperienze di laboratorio.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione alle reti radio-mobili: le generazioni specificate da 3GPP, l'anatomia e i concetti di base in una rete radio mobile, il ruolo e le funzionalità del nucleo radio-mobile: autenticazione, autorizzazione, contabilità, qualità del servizio, gestione della mobilità e handover . Virtualizzazione ICT: una panoramica di sistemi operativi, macchine virtuali, container e tecnologie di accelerazione della virtualizzazione. Cloud Computing e modelli IaaS, PaaS e SaaS, esempio di sistemi cloud (OpenStack, Kubernetes, ecc.); il ruolo degli orchestratori; introduzione a microservizi, sidecar e mesh di servizio nativi del cloud. Introduzione alle tecnologie e alle infrastrutture informatiche. Introduzione al 5G, alla rete centrale 5G e ai suoi principi di progettazione; Funzioni 5G e loro ruoli; procedure di gestione della mobilità; suddivisione in rete e applicazioni verticali.
Introduzione ai sistemi IoT: definizioni, applicazioni, tecnologie abilitanti; Componenti IoT: dai sensori al gateway (sensori e attuatori, illustrazione schematica dei principi di progettazione dei circuiti elettronici, politiche di rilevamento e acquisizione dati); Comunicazioni Machine-to-Machine (M2M) (tecnologie per WPAN come BLE, IEEE 802.15.4, Z-Wave, WLAN e WSAN come LoRA); Architetture e routing di rete (6LoWPAN, RPL); Componenti IoT: dal gateway al cloud (protocolli di acquisizione dati: XMPP, CoAP, MQTT, AMQP, ecc.); Applicazione di machine learning su AmI (classificazione, clustering, regressione, rilevazione di anomalie, ecc.) E applicazioni per segnali di sensori e analisi dei dati; Posizionamento, tracciamento e localizzazione (misure, tecnologie esistenti, sensori per il posizionamento wireless, nozioni di base come limiti, trilaterazione, triangolazione, impronte digitali e limiti di Cramer-Rao, approcci di posizionamento a trasferimento di tempo come TOA, TDOA, Ultrawideband, posizionamento WiFi con fingerprinting, RFID , Bluetooth, GPS); Problemi aperti e colli di bottiglia dell'IoT (gestione della privacy e della sicurezza, efficienza energetica dei dispositivi finali e tecniche di risparmio energetico, scalabilità).

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Diapositive, link a capitoli di libri, articoli scientifici, risorse online indicati nella pagina del corso su AULAWEB.

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Su appuntamento. Contattare il docente via email (igor_dot_bisio_at_unige_dot_it) o telefonicamente al +39-010-3532803.

LEZIONI

Modalità didattiche

Modalità didattiche: lezione in aula ed esperienze di laboratorio.

ESAMI

Modalità d'esame

Esame scritto con domande a risposta multipla ed esercitazioni/problemi. Potrà inoltre anche essere effettuato l'esame orale.

Modalità di accertamento

L'esame scritto nella parte relativa ai test a risposta multipla verificherà l'effettiva acquisizione delle conoscenze di base sulle tecnologie presentate durante le lezioni. Gli esercizi / problemi e / o domande aperte consentiranno di valutare la capacità di applicare le conoscenze acquisite in situazioni pratiche e applicative.