96493 - LABORATORIO INTERNET OF THINGS

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente è in grado di progettare e gestire un'infrastruttura di comunicazione di base per applicazioni "Internet of Things". 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 reti di telecomunicazioni e di reti di sensori wireless necessarie a raccogliere dati e ad elaborarli a distanza, ad esempio per applicazioni di monitoraggio energetico ed ambientale.

Contenuti

Il corso ha l’obiettivo di fornire le competenze pratiche fondamentali per la progettazione, il monitoraggio e la gestione di reti di sensori wireless, con particolare attenzione alle applicazioni per la raccolta e l’elaborazione di dati di monitoraggio energetico e ambientale.

Il corso affronta i seguenti argomenti:

• Introduzione alle reti IoT e a MATLAB.
• Stima dello spettro di segnali a energia finita e di segnali a potenza finita. Risoluzione in frequenza nella stima numerica dello spettro. Effetti della finestratura sulla stima spettrale. Segnali PAM.
• Stima dello spettro dei segnali mediante MATLAB.
• Progettazione di filtri FIR mediante MATLAB.
• Introduzione ai sistemi software-defined radio (SDR). Architettura della piattaforma RTL-SDR e interfacciamento con MATLAB. Richiami sul principio della ricezione supereterodina e sulla demodulazione in fase e quadratura.
• Demodulazione FM a partire dall’inviluppo complesso. Ricezione di segnali radiofonici FM mediante MATLAB.
• Introduzione alla trasmissione digitale a pacchetto con modulazione binaria a posizione d’impulso (Binary Pulse-Position Modulation, BPPM) nella banda ISM a 433 MHz. Demodulazione mediante rivelatore di energia. Estrazione del sincronismo di simbolo mediante una tecnica open-loop.
• Implementazione in MATLAB di un ricevitore BPPM e del relativo rivelatore di energia. Analisi dell’estrazione del sincronismo di simbolo, campionamento e decisione ed estrazione del sincronismo di pacchetto.
• Introduzione ai sistemi RFID e implementazione in MATLAB di un sistema di comunicazione RFID.
• Protocolli FEC e ARQ.
• Protocolli MAC e prestazioni dei protocolli MAC basati su contesa (contention-based).
• Strato di rete: protocolli e algoritmi di instradamento Link State e Distance Vector. Introduzione all’architettura protocollare TCP/IP.

Testi/Bibliografia

- 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.

- J. Watt, R. Borhani, A. K. Katsaggelos, Machine Learning Refined: Foundations, Algorithms, and Applications, Cambridge University Press, 2020.

- Dispense fornite dal docente.

- Documentazione on-line suggerita dal docente.

Metodi didattici

Entrambi i moduli sono suddivisi 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, implementazione in laboratorio. Sono previste esercitazioni di laboratorio su piattaforma software defined radio (SDR).

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento si articola in tre fasi: I) attività di laboratorio, II) prova pratica e III) prova orale.

I) Attività di laboratorio
Durante il corso sono previste esercitazioni di laboratorio da svolgere individualmente o in gruppo durante le lezioni. Al termine di ciascuna esercitazione, gli studenti dovranno consegnare il materiale prodotto, che sarà valutato dal docente e concorrerà alla valutazione finale. Tutte le esercitazioni dovranno essere consegnate tramite la piattaforma Virtuale almeno una settimana prima della data dell’esame.

II) Prova pratica
La prova pratica consiste nella discussione di una delle esercitazioni consegnate. La prova è finalizzata a verificare la conoscenza di MATLAB, la comprensione delle procedure adottate e la padronanza delle attività svolte in laboratorio.

III) Prova orale
La prova orale è finalizzata ad accertare l’acquisizione e la comprensione delle conoscenze teoriche relative agli argomenti previsti dal programma del corso.

 

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell’insegnamento.

Strumenti a supporto della didattica

Materiale didattico, dispense, slide, esercizi ed esempi di codice sono disponibili in rete (su Virtuale).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Anna Guerra