94005 - LABORATORIO DI RETI DI TELECOMUNICAZIONI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente è in grado di progettare e gestire reti di telecomunicazioni per il controllo energetico ed il monitoraggio ambientale. In particolare, lo studente acquisirà, mediante lezioni in aula ed esperienze pratiche in laboratorio, le conoscenze necessarie al dimensionamento, alla configurazione e alla messa in opera di una rete privata di telecomunicazioni e di una rete di sensori wireless per raccogliere ed elaborare dati di monitoraggio energetico ed ambientale.

Contenuti

Il corso ha l'obiettivo di fornire le competenze pratiche fondamentali per il progetto, l'amministrazione, il monitoraggio e la gestione di reti di sensori wireless e di reti di telecomunicazioni aziendali basate sui protocolli TCP/IP, con particolare enfasi alle applicazioni di raccolta ed elaborazione di dati di monitoraggio energetico ed ambientale.

Il corso è diviso in due moduli didattici e presenta i seguenti argomenti:

Modulo 1 - Reti di sensori wireless

• Introduzione alle reti di sensori wireless e loro applicazioni, con particolare riferimento al monitoraggio ambientale
• Richiami sulla conversione A/D e D/A e sulla elaborazione numerica dei segnali
• Studio e implementazione di algoritmi di base per l'elaborazione numerica dei segnali, la modulazione e la demodulazione
• Progetto di algoritmi su piattaforma software defined radio (SDR) per implementare sistemi di trasmissione per il monitoraggio ambientale

Modulo 2 - Amministrazione di reti di telecomunicazioni

• Cenni al sistema operativo Linux come piattaforma per l'amministrazione di reti
• Strumenti software per l'analisi dei protocolli: wireshark, tcpdump
• Cenni alle problematiche di sicurezza nelle reti, protocollo SSH
• Indirizzamento e pianificazione delle reti IP, subnetting
• Configurazione di interfacce di rete e di server DHCP
• Gestione di switch Ethernet e configurazione di LAN virtuali (VLAN)
• Inoltro di pacchetti IP, strumenti per implementare firewall e NAT
  
• Cenni a software applicativi per l'Internet of Things

Testi/Bibliografia

Modulo 1 - Reti di sensori wireless

• A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, Elaborazione Numerica dei Segnali, Franco Angeli, 1996.
• V. K. Ingle, J. G. Proakis, Digital Signal Processing using MATLAB, Brooks/Cole, 2000.
• J. G. Proakis, M. Salehi, Contemporary Communication Systems using MATLAB, Brooks/Cole, 2000.
• L. Calandrino, M. Chiani, Lezioni di Comunicazioni Elettriche, Pitagora Editrice, Bologna, 2013.

Modulo 2 - Amministrazione di reti di telecomunicazioni

• M. L. Merani, M. Casoni, W. Cerroni, Hands-On Networking. From Theory to Practice, Cambridge University Press, UK, 2009, ISBN-13: 9780521869850.
• Dispense fornite dal docente.
• Comandi man e info del sistema operativo Linux.
• Documentazione on-line suggerita dal docente.

Metodi didattici

Modulo 1 - Reti di sensori wireless

Il modulo è suddiviso in ore di lezione frontale ed esperienze di laboratorio. Il metodo di insegnamento prevede: formulazione del problema in termini di specifiche di progetto, formalizzazione matematica della soluzione, simulazione in laboratorio (Matlab), implementazione in laboratorio. Sono previste esercitazioni di laboratorio su piattaforma software defined radio (SDR).

Modulo 2 - Amministrazione di reti di telecomunicazioni

Il modulo consiste in lezioni frontali, per introdurre argomenti specifici e approfondirne gli aspetti più operativi, ed esercitazioni pratiche in laboratorio. Particolare enfasi è data alle esercitazioni, che sono essenziali per poter acquisire una comprensione completa anche degli aspetti pratici relativi al progetto e alla gestione di reti di telecomunicazioni.

Allo scopo di motivare lo studente e stimolarne l'interesse, ciascuna esercitazione è strutturata in modo da conseguire determinati obiettivi pratici che sono anche funzionali allo svolgimento di quelle successive. Le esercitazioni sono inoltre pensate per stimolare la capacità degli studenti a lavorare in gruppo.

 

In considerazione della tipologia di attività e dei metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede la preventiva partecipazione di tutti gli studenti ai Moduli 1 e 2 di formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio, in modalità e-learning.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Modulo 1 - Reti di sensori wireless

La modalità di verifica dell'apprendimento è articolata in tre fasi: I) esperienze di laboratorio seguite da brevi relazioni scritte, II) prova pratica, III) prova orale.

I) Durante il corso sono previste esperienze di laboratorio (tipicamente 6) da svolgersi a gruppi di due persone. Al termine dell'esercitazione i gruppi devono documentare gli esperimenti tramite brevi relazioni. Le relazioni vengono valutate dal docente durante il corso e costituiscono un elemento di giudizio che va ad integrare la successiva prova finale. Le relazioni e il relativo codice sviluppato devono essere consegnati al docente almeno sette giorni prima della data in cui si intende sostenere l'esame finale.

II-III) L'esame finale consiste in una prova pratica in laboratorio della durata di circa un'ora, seguita da una prova orale. La prova pratica mira ad accertare le abilità acquisite nel risolvere problemi di elaborazione dei segnali e trasmissione dati nell'ambito del monitoraggio ambientale. Essa viene valutata attraverso un giudizio che deve risultare positivo per consentire l'accesso alla prova orale. La prova orale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze teoriche previste dal programma del corso. Le due prove hanno l'ulteriore scopo di verificare l'apprendimento dei metodi generali della elaborazione numerica dei segnali e l'acquisizione di capacità di analisi e progetto di sottosistemi di elaborazione.

Modulo 2 - Amministrazione di reti di telecomunicazioni

E' prevista una prova finale che intende valutare la capacità dello studente di comprendere gli aspetti pratici dell'amministrazione delle reti di telecomunicazioni. La verifica dell'apprendimento avviene tramite somministrazione di un test con domande a risposta multipla e/o libera sugli argomenti del corso, seguito dallo svolgimento di una prova pratica inerente una delle esercitazioni svolte in laboratorio.

Strumenti a supporto della didattica

Modulo 1 - Reti di sensori wireless

Sono previste numerose esercitazioni da svolgersi presso il Laboratorio di Elettronica e Telecomunicazioni che richiedono l'utilizzo del software di calcolo Matlab e una piattaforma SDR.

Modulo 2 - Amministrazione di reti di telecomunicazioni

• Software per l'analisi dei protocolli.
• PC dotati di sistema operativo Linux e software per la gestione di servizi di rete.
• Switch Ethernet (fisico e/o virtualizzato)
• Software per la virtualizzazione (macchine virtuali, container).
  

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Walter Cerroni

Consulta il sito web di Enrico Testi