ΕΠΛ657: Ασύρματα Δίκτυα (Wireless Networks)

Instructor (Καθηγητής): Dr. Andreas Pitsillides »
Type (Τύπος): Compulsory (Υποχρεωτικό)
Prerequisite (Προαπαιτούμενα): Προπτυχιακό Μάθημα ισοδύναμο προς το ΕΠΛ 324 (Επικοινωνίες και Δίκτυα)
When:

Recitations (Φροντιστήριο):
Laboratory (Εργαστήριο):
Lab Instructor (Υπεύθυνος Εργαστηρίου): Dr. Yiannos Mylonas »

Οι φοιτητές θα παρακολουθούν το μάθημα μέσω της πλατφόρμας Moodle.

Εκεί φιλοξενείται όλο το σχετικό εκπαιδευτικό υλικό καθώς και οι ανακοινώσεις που σχετίζονται με το μάθημα.

Στόχος Μαθήματος

Η τηλεπικοινωνιακή επανάσταση, με επίκεντρο την περιβάλλουσα εξυπνάδα (Ambient Intelligence), υποστηριζώμενη απο το Internet of Things (IoTs), και ποιο συγκεκριμένα τη διάχυτη επικοινωνία (Ubiquitous Communication and Networking), έχει σαν βασικό άξονα τις ασύρματες / κινητές επικοινωνίες. Νέα ενοποιημένα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας (π.χ. UMTS, LTE, LTE advanced, 4th and 5th Generation Networks), νέα ασύρματα δίκτυα (τοπικά: Wireless LΑΝs, πχ. IEEE802.11g, n, και ac), καθώς και νέες αρχιτεκτονικές και τοπολογίες (π.χ. ad-hoc, sensor networks, machine-to-machine, nanonetworks, VANETs), και το Internet of Things (IoTs) έχουν προταθεί τα τελευταία χρόνια που καθιστούν και αυτά μια επανάσταση στη φιλοσοφία των δικτύων. Σκοπός του μαθήματος είναι να γίνει μια εισαγωγή σε ασύρματα δίκτυα, με έμφαση σε θεμελιώδεις έννοιες και αρχές, τις τεχνολογίες ασυρμάτων και κινητών δικτύων, εισαγωγή στη ανάπτυξη, σχεδίαση, εφαρμογή, και αξιολόγηση των πρωτοκόλλων, καθώς και εισαγωγή στις νέες αρχιτεκτονικές και τοπολογίες. Επίσης θα συζητηθούν υπάρχοντα και προτεινόμενα πρότυπα για κινητά δίκτυα (π.χ. Mobile IP), και θα συζητηθούν θέματα ερευνητικού ενδιαφέροντος.

Περιεχόμενο

Θα μελετηθούν:

  • Ασύρματο περιβάλλον
  • Παρεμβολές στο ασύρματο περιβάλλον
  • Βασικές αρχές συστημάτων κινητών επικοινωνιών και ασυρμάτων δικτύων
  • Aρχιτεκτονικές και τεχνολογίες ασυρμάτων δικτύων και ασύρματης επικοινωνίας
  • Tοπολογίες δικτύων: Σπονδυλωτά/Infrastructure (π.χ. WLANs, WPANs, UMTS, LTE advanced, 4G, 5G) and Ασπονδύλωτα/Infrastructureless (π.χ. ad-hoc networks, sensor networks, VANETs)
  • Ασύρματα Σπονδυλωτά Δίκτυα, π.χ.:
    • Τοπικά Δίκτυα ΙΕΕΕ 802.11a/b/g/n/ac, IEEE802.11e)
    • Bluetooth, Zigbee, RFID, Near Field Communication-NFC
  • Ασύρματα Ασπονδύλωτα δίκτυα, π.χ.:
    • Ad-hoc networks, Mobile Ad-hock Networks (MANETS)
    • Sensor networks
    • Nanonetworks (e-m and molecular)
    • Delay tolerant networks
    • Vehicle Ad-hoc Networks (VANETS))
  • Εισαγωγή στη σχεδίαση και διαστασιοποίηση ασυρμάτων δικτύων (Wireless Network design and planning issues and performance evaluation).
  • Κινητά δίκτυα (3G UMTS, LTE, LTE advanced), 4th and 5th generation mobile cellular networks
    • Αρχιτεκτονική των κυψελωτών δικτύων
    • Διαχείριση Ραδιοκυμάτων και κινητικότητας (Radio Resource Management and mobility), Signaling (IMS: IP Multimedia Subsystem)
  • Internet of Things (IoTs), Communication between devices (Machine-to-Machine, M2M)
  • Πρωτόκολλα κινητών δικτύων: Wireless TCP, Session Mobility, Mobile-IP, Transport protocols for mobile networks
  • Advanced Topic: Programmable Wireless Environments
  • Έρευνα και ανοικτά προβλήματα, (Open research issues and challenges; the Network Research Lab web page contains many links), e.g. Internet of Things, m-to-m, Web of Things, Nanonetworks.

Τρόπος Διδασκαλίας

Το μάθημα καλύπτει θεωρία και πρακτική. Aποτελείται από 3 ώρες διαλέξεων, 2 ώρες εργαστηρίου και 1 ώρα φροντιστήριο.

Παρακολούθηση Μαθημάτων

Τονίζεται ότι η παρακολούθηση των διαλέξεων και των εργαστηρίων είναι υποχρεωτική, όπως καθορίζεται και από τους κανονισμούς του Πανεπιστημίου Κύπρου και για αυτό θα ελέγχεται τακτικά η παρουσία.

Αξιολόγηση

Οι φοιτητές θα αξιολογηθούν μέσα από ένα σύνολο εβδομαδιαίων εργασιών, εργαστηριακών ασκήσεων και παρουσιάσεων στην τάξη, με την ολοκλήρωση και παρουσίαση εργασίας εξαμήνου και με τελική-γραπτή εξέταση. Ο τελικός βαθμός διαμορφώνεται με βάση τα ακόλουθα ποσοστά:

  • Εργαστηριακές Μελέτες, Ατομικές Μελέτες και Θεωρητικές Ασκήσεις: 15%
  • Εργασία Εξαμήνου (Research Project): 25%
  • Βιβλιογραφική Μελετη: 10%
  • Τελική Γραπτή Εξέταση: 50%

Τυχούσα αποτυχία φοιτητή στην τελική εξέταση ή στο Project (δηλαδή βαθμός λιγότερος από 4,5 σε ένα από τα δυο) ισοδυναμεί με αποτυχία στο μάθημα . Σε περίπτωση αποτυχίας, ο τελικός βαθμός του μαθήματος που θα δοθεί στον φοιτητή θα είναι ίσος με τον χαμηλότερο βαθμό του έχει πάρει από το project ή στην τελική εξέταση.

Οι φοιτητές καλούνται να σεβαστούν τους κανόνες πνευματικής ιδιοκτησίας αναφορικά με την αντιγραφή και χρήση λογισμικού και την φωτοαντιγραφή βιβλίων.

Η απουσία από εξέταση και η καθυστέρηση παράδοσης εργασιών γίνονται αποδεκτές μόνο σε έκτακτες περιστάσεις και κατόπιν προηγουμένης συνεννοήσεως με τον καθηγητή. Ο καθηγητής δεν υποχρεούται να δώσει εξετάσεις σε άτομα που απουσίασαν αδικαιολόγητα από μία εξέταση. Η καθυστερημένη παράδοση εργασιών συνεπάγεται βαθμολογική ποινή, ασχέτως της ποιότητας της παραδεδομένης εργασίας.

Ενστάσεις στα αποτελέσματα εξετάσεων και στην βαθμολογία εργαστηριακών ασκήσεων γίνονται δεκτές βάσει των κανονισμών του Πανεπιστημίου.

Η αντιγραφή ή η προσπάθεια αντιγραφής μεταξύ φοιτητών σε εξετάσεις ή εργασίες, απαγορεύεται αυστηρά. Τυχούσες αντιγραφές θα συνεπάγονται την αποπομπή των αναμεμιγμένων φοιτητών από την τάξη, τον μηδενισμό του βαθμού τους στις εν λόγω εξετάσεις ή εργασίες και την καταγγελία τους στο Συμβούλιο του Τμήματος για την εφαρμογή περαιτέρω πειθαρχικών κανόνων.

Βιβλιογραφία

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

  • Cory Beard, William Stallings, Wireless Communication Networks and Systems, 1st edition, 2016 Pearson Higher Education.
  • Holger Karl, Andreas Willig, Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks, Wiley, 2005.
  • Kazem Sohraby, Daniel Minoli, Taieb Znati, Wireless Sensor Networks: Technology, Protocols, and Applications, Published Online: 1 AUG 2006, Print ISBN: 9780471743002, Online ISBN: 9780470112762, DOI: 10.1002/047011276X
  • Schiller, J, Mobile Communications, 2nd edition, Addison-Wesley, 512 pages, ISBN 0-321-12381-6, August 2003 OR LATER EDITION
  • H. Holman and A. Toskala, WCDMA for UMTS, 4th edition, Wiley. Dr. Kazem Sohraby, Daniel Minoli, Taieb Znati, Published Online: 1 AUG 2006, Print ISBN: 9780471743002, Online ISBN: 9780470112762, DOI: 10.1002/047011276X.
  • Published papers

Επιπρόσθετη Βιβλιογραφία

  • An FDL'ed Textbook on Sensor Networks by Dr. Thomas Haenselmann http://www.informatik.uni-mannheim.de/~haensel/sn_book/
  • Ιστοσελίδες σχετικών μαθημάτων και άρθρα επιστημονικών περιοδικών.
  • F. Kurose and Keith W. Ross, Computer Networking -- A Top-Down Approach Featuring the Internet, James Addison-Wesley, 4th Edition, 2007.
  • William Stallings, Wireless Communications and Networks, Second Edition2005, Prentice Hall
  • Jonathan Castro, All-IP in 3G CDMA Networks, 2004, Wiley
  • T.S. Rappaport, Wireless Communications: Principles & Practice, Second Edition, Prentice Hall 2002
  • Radio Resource Management for Wireless Networks by J. Zander and S-Y. Kim, Artech House
  • Y-B. Lin and I. Chlamtac, Wireless and Mobile Network Architectures, Wiley & Sons, 2001.

Χρήσιμα εργαλεία