ID:
A000777
Durata (ore):
48
CFU:
6
Url:
INGEGNERIA ELETTRONICA PER L'INDUSTRIA/PERCORSO COMUNE Anno: 1
Anno:
2023
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (25/09/2023 - 15/12/2023)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Acquisire le conoscenze sui concetti basilari relativi alle reti di sensori wireless, dall'architettura dei nodi sensori ai principali standard di comunicazione e protocolli usati in tale tipologia di reti.
Fornire allo studente le capacità per progettare una WSN per applicazioni di monitoraggio, elaborazione e trasmissione di dati e segnali in ambienti industriali.
Sviluppare le capacità di apprendimento al fine di applicare, anche autonomamente, i linguaggi di programmazione e i tool usati per la realizzazione di reti sensori wireless.
Tramite le attività di laboratorio lo studente potrà inoltre affinare le proprie abilità comunicative, l'autonomia di giudizio nelle scelte progettuali e la capacità di lavorare in gruppo.
Prerequisiti
Concetti di base sulla conversione analogico/digitale, sul campionamento dei segnali e sull'elaborazione dei segnali digitali. Conoscenze di base sui linguaggi di programmazione.
Metodi didattici
Il corso si svolge attraverso lezioni frontali ed esercitazioni pratiche, supervisionate dal docente e basate sull'utilizzo di software open source (TinyOS e simulatori per WSN).
Verifica Apprendimento
L'esame consiste di norma in una prova orale. Lo studente può inoltre richiedere l'assegnazione di un elaborato di fine corso (opzionale).
L'elaborato di fine corso mira a verificare la capacità dello studente di applicare autonomamente gli strumenti introdotti durante il corso. L'elaborato finale è assegnato al singolo studente, o a anche ad un gruppo di studenti (fino ad un massimo di tre), di norma tre settimane prima della prova di esame, ed ha come obiettivo l'implementazione di moduli (hardware o software) o la simulazione di tecniche per reti di sensori wireless. La valutazione dell'elaborato è espressa in trentesimi e si basa sulla originalità della soluzione tecnica proposta nell'elaborato, sulla capacità della soluzione di rispettare le specifiche tecniche e sulla capacità dello studente di presentare e descrivere adeguatamente e con un linguaggio tecnico idoneo la soluzione ideata.
In alternativa all'elaborato finale, lo studente potrà optare per la preparazione di una presentazione mirata all'approfondimento di una delle tematiche affrontate durante il corso. L'argomento della presentazione è da concordare col docente almeno due settimane prima dell'esame.
La prova orale è basata sulla discussione dell'elaborato finale o della presentazione e su domande a risposta aperta mirate a verificare le conoscenze dello studente, la proprietà di linguaggio e la capacità di applicare le conoscenze acquisite utilizzando i corretti approcci metodologici. La valutazione della prova orale è anch'essa in trentesimi.
In assenza dell'elaborato, il voto finale coincide con quello della prova orale.
In presenza dell'elaborato, il voto finale è ottenuto dalla media aritmetica delle valutazioni della prova orale e dell'elaborato finale a cui si aggiunge un bonus di 3 punti che permette di raggiungere la lode accademica.
Non sono previste prove in itinere.
L'elaborato di fine corso mira a verificare la capacità dello studente di applicare autonomamente gli strumenti introdotti durante il corso. L'elaborato finale è assegnato al singolo studente, o a anche ad un gruppo di studenti (fino ad un massimo di tre), di norma tre settimane prima della prova di esame, ed ha come obiettivo l'implementazione di moduli (hardware o software) o la simulazione di tecniche per reti di sensori wireless. La valutazione dell'elaborato è espressa in trentesimi e si basa sulla originalità della soluzione tecnica proposta nell'elaborato, sulla capacità della soluzione di rispettare le specifiche tecniche e sulla capacità dello studente di presentare e descrivere adeguatamente e con un linguaggio tecnico idoneo la soluzione ideata.
In alternativa all'elaborato finale, lo studente potrà optare per la preparazione di una presentazione mirata all'approfondimento di una delle tematiche affrontate durante il corso. L'argomento della presentazione è da concordare col docente almeno due settimane prima dell'esame.
La prova orale è basata sulla discussione dell'elaborato finale o della presentazione e su domande a risposta aperta mirate a verificare le conoscenze dello studente, la proprietà di linguaggio e la capacità di applicare le conoscenze acquisite utilizzando i corretti approcci metodologici. La valutazione della prova orale è anch'essa in trentesimi.
In assenza dell'elaborato, il voto finale coincide con quello della prova orale.
In presenza dell'elaborato, il voto finale è ottenuto dalla media aritmetica delle valutazioni della prova orale e dell'elaborato finale a cui si aggiunge un bonus di 3 punti che permette di raggiungere la lode accademica.
Non sono previste prove in itinere.
Testi
W. Dargie, C. Poellabauer, Fundamental of Wireless Sensor Networks: Theory and Practice, John Wiley
P. Levis, D. Gay, TinyOS programming, Cambridge University Press
D. Chew, The Wireless Internet of Things: A guide to lower layers, Wiley-IEEE press
D. Hanes, IoT Fundamentals: networking technologies, protocols and use cases for the Internet of Things, Cisco Press
Contenuti
- INTRODUZIONE: evoluzione delle reti dati per il controllo e l'automazione industriale, requisiti delle reti per applicazioni industriali, tecnologie wireless per l'automazione industriale.
- RETI DI SENSORI WIRELESS (WSN): architetture, topologie e applicazioni delle WSN; peculiarità, vantaggi e fattori di merito delle WSN; architettura e funzionalità dei nodi sensori; esempi di nodi commerciali e piattaforme per IoT; analisi dei consumi energetici di un nodo sensore.
- IL LIVELLO FISICO: interfacciamento di sensori (conversione A/D, interfacce seriali, codifica di sorgente), modello del canale wireless, bande ISM, tecniche di modulazione, tecniche di spread spectrum e codifica di canale.
- PROTOCOLLI PER WSN: protocolli di livello MAC (classificazione, CSMA/CA, SMAC, BMAC, XMAC, TMAC), lo standard IEEE 802.15.4, LoRa, protocolli di livello rete (classificazione, metriche, IPv4/6, AODV, CTP, LEACH, RPL), protocolli di livello trasporto e applicazione (UDP, TCP, MQTT, CoAP).
- STANDARD INDUSTRIALI PER WSN: ZigBee, WirelessHART, ISA100.11a, WIA-PA, 6LowPAN/Thread.
- SISTEMI OPERATIVI PER WSN: funzionalità dei S.O. per WSN, principali sistemi operativi per WSN, TinyOS
- PROGRAMMAZIONE DI NODO SENSORI IN TINYOS: componenti, configurazioni, moduli e interfacce, gestione delle perifieriche (led, timer e ADC), duty-cycling (LPL), trasmissione e ricezione di pacchetti, comunicazioni Mote-Mote e Mote-PC, protocolli AM e BLIP.
- SIMULATORI PER WSN: TOSSIM, WSNet e 6TiSCHsimulator
- PROGETTO DI FINE CORSO: realizzazione di una WSN multihop per applicazioni di monitoraggio ambientale.
Lingua Insegnamento
INGLESE
Corsi
Corsi
INGEGNERIA ELETTRONICA PER L'INDUSTRIA
Laurea Magistrale
2 anni
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Persone
Persone
Professori/esse Associati/e
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