Detail předmětu

Wireless Sensor Networks

FEKT-MPA-SSYAk. rok: 2020/2021

Předmět je zaměřen prakticky a přináší studentům znalosti a zkušenosti z oblasti bezdrátových senzorových sítí a jejich využití. Studenti se v průběhu semestru naučí pracovat s bezdrátovými senzorickými jednotkami, které jsou osazeny mikrokontroléry a rádiovými čipy, využívat komunikační standard IEEE 802.15.4, protokoly využívající tento standard, a také protokol Bluetooth LE. Součástí předmětu je návrh a implementace vlastního protokolu, realizace bezdrátové senzorové sítě a její začlenění do sítě Internet of Things. V poslední části předmětu se studenti seznámí s možnostmi návrhu senzorové jednotky, napájení a snímání fyzikálních veličin senzory.

Výsledky učení předmětu

Studenti získají přehled o prvcích a komunikačních systémech používaných v bezdrátových senzorových sítích, které se používají např. na řízení inteligentních budov, v dopravních systémech nebo pro monitorování životního prostředí. Seznámí se se standardem IEEE 802.15.4 a protokolem Zigbee.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

GUTIERREZ, Jose A, Ludwig WINKEL, Edgar H CALLAWAY a Raymond L BARRETT. Low-rate wireless personal area networks: enabling wireless sensors with IEEE 802.15.4. 3rd ed. Piscataway, N.J.]: IEEE Press, 2010, xxxiii, 245 s. : il. ISBN 978-0-7381-6285-0 (EN)
KUORILEHTO, Mauri. Ultra-low energy wireless sensor networks in practice: theory, realization and deployment. Chichester: John Wiley, 2007, xxiii, 372 s. : il. ISBN 978-0-470-05786-5. (EN)
WILSON, Jon S. Sensor Technology Handbook. Newnes, 2004. DOI: 10.1016/B978-0-7506-7729-5.X5040-X. ISBN 0750677295. (EN)
MORTON, John. AVR: an introductory course. Oxford: Newnes, 2002, vii, 241 s. : il. ISBN 0-7506-5635-2. (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Jazyk výuky

angličtina

Osnovy výuky

1. Úvod do předmětu. Technologie WSN, architektura bezdrátové senzorové jednotky, AVR mikrokontroléry a jejich I/O periférie, práce s registry
2. Základy práce s časovači. Časovače v komparačním režimu, obsluha přerušení, LCD displeje
3. Základy sériové komunikace. USART, SPI, I2C
4. Snímání dat z analogových senzorů. Princip AD převodníků, analogový komparátor, práce s pamětí
5. Základy bezdrátového přenosu dat. Fyzická vrstva dle IEEE 802.15.4, koexistence bezdrátových technologií, rádiové moduly
6. Linková vrstva dle IEEE 802.15.4. Definice zařízení v síti, ustanovení WPAN sítě, CA(Clear Channel Assesment). Přístupová metoda CSMA/CA, princip využívání Superrámců
7. Energetická náročnost snímání a přenosu dat
8. Úvod do protokolu Zigbee. Síťová vrstva (směrování mesh a strom)
9. Technologie Bluetooth LE, a další bezdrátové protokoly
10. Lokalizace bezdrátových zařízení
11. Internet of Things
12. Návrh senzorové jednotky, možnosti napájení
13. Přednášky odborníků z praxe

Cíl

Předmět má za cíl seznámit studenty s bezdrátovými sítěmi krátkého dosahu, tzv. WPAN sítěmi, s jejich součástmi a s jejich praktickým využitím. Studenti získají základní teoretickou a hlavně praktickou orientaci v oblasti moderní bezdrátové přenosové a senzorické techniky a pomocí řešení praktických příkladů si osvojí dovednosti ve vývoji senzorových komunikačních modulů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-CAN magisterský navazující, 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
  • Program MPAD-CAN magisterský navazující, 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor