BME VIK - Szenzorhálózatok

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Simon Gyula,

A tantárgy tanszéki weboldala http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/vimm9084/

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
dr. Simon Gyula	docens	MIT
dr. Vidács Attila	tud. munkatárs	TMIT

6. Előtanulmányi rend

Ajánlott:

A tárgy felvételéhez az angol nyelv ismerete ajánlott (szakirodalom olvasás).

7. A tantárgy célkitűzése

Már napjainkban sem ritkák a több száz, a jövőben pedig tipikusak lesznek a több ezer olcsó, intelligens (limitált számítási kapacitással és szerény kommunikációs képességgel rendelkező) érzékelőből álló, egy közös cél érdekében összehangolt működést (érzékelést, számítást, beavatkozást) végző szenzorhálózatok, amelyek az egészségügy, a gyártás-monitorozás, a környezetvédelem, a honvédelem és a mindennapi élet számos területén helyet követelnek maguknak. A tárgy bevezetést nyújt a szenzorhálózatok szerteágazó témakörébe. Ismerteti a szenzorhálózatok tipikus (jelen és jövőbeli) alkalmazási lehetőségeit. Tárgyalja az eszközök hardver felépítését, az alkalmazott operációs rendszerek és szoftver architektúrák jellegzetességeit. Vizsgálja a – tipikusan - szerény erőforrásokkal rendelkező eszközökkel való adatgyűjtés, adatfeldolgozás és (ad-hoc) hálózati kommunikáció problémakörét, valamint ismerteti a szükséges middleware szolgáltatásokat. Az elméleti megoldásokat gyakorlati példákon keresztül illusztrálja. A hallgatók egy házi feladat megoldása során szerezhetnek készségszintű ismereteket is a szenzorhálózatok témakörében.

8. A tantárgy részletes tematikája

A szenzorhálózatok tipikus alkalmazási területei.

Példák az egészségügy, mérnöki alkalmazások, környezetvédelem, honvédelem és az intelligens otthon témaköréből.

MEMS – mikro elektro-mechanikus rendszerek)

Érzékelő és cselekvő hálózatok (�sensor and actor�)

Jövőkép: az intelligens por (smart dust).

Intelligens szenzorok hardver architektúrái.

Szenzorok felépítése, jellemzői, fizikai adottságai

(szenzor-, helymeghatározó-, mobilitásvezérlő-, vezérlő-, adóvevő-egység, energiaellátás)

A Berkeley mote és az MIT-mote.

Intelligens szenzorok szoftver architektúrái.

Real-time operációs rendszerek. Példák: mC-OS, eCos.

A TinyOS.

Kommunikációs protokollok.

Fizikai réteg (jelterjedés, energiatakarékosság, moduláció)

Adatkapcsolati réteg (közeghozzáférés (S-MAC), energiatakarékosság, hibajavítás)

Hálózati réteg (energiatudatos útvonalválasztás, helytudatosság, együttműködés külső hálózatokkal, klaszter-alapú protokollok, �irányított diffúzió�)

Átviteli réteg (TCP-szerű, globális címzés nélküli, kis tárigényű protokollok)

Alkalmazási réteg (SMP, TADAP, SQDDP protokollok)

Szabványok: IEEE 802.11; IEEE 802.15.4, ZigBee

Middleware feladatok szenzorhálózatokban.

Idő szinkronizálás ad-hoc szenzorhálózatokban. Szinkronizációs protokollok.

Tipikus útvonal-választási feladatok

A lokalizáció problémaköre. Az ön- és objektum lokalizáció megoldásának lehetőségei. Statikus és dinamikus lokalizáció.

Információ kezelés és feldolgozás. Szenzorhálózatok, mint adatbázisok. Az adattér architektúra.

Kollaboratív feldolgozás; tipikus feladatok.

Mérés és jelfeldolgozási feladatok (irreguláris mintavételezés)

Intelligens szenzor platformok és fejlesztői környezetek.

Szenzorok modellezése; szimulációs eszközök. Szenzorhálózatok modellezése.

Esettanulmányok.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

(előadás, gyakorlat, laboratórium):

előadás

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban: 1 házi feladat (min 50% eredménnyel).

b. A vizsgaidőszakban: Írásbeli és szóbeli vizsga.

Elővizsga: Megegyezés szerint

11. Pótlási lehetőségek

A házi feladat a beadási határidő után különeljárási díj ellenében adható be, illetve javítható a szorgalmi időszak végéig, ezután nem pótolható.

12. Konzultációs lehetőségek

Igény szerint az oktatóval egyeztetve.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Edgar H., Jr. Callaway, Edgar H. Callaway, �Wireless Sensor Networks: Architectures and Protocols�, Auerbach Publications; (August 2003), ISBN: 0849318238

Feng Zhao, Leonidas Guibas, �Wireless Sensor Networks: An Information Processing Approach�, Morgan Kaufmann Publishers, (May 2004), ISBN 1-55860-914-8

A tárgy feldolgozását ezen kívül kiadott segédletek, cikkek segítik.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	60
Félévközi készülés órákra	20
Házi feladat elkészítése	25
Vizsgafelkészülés	45
Összesen	150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
dr. Simon Gyula	docens	MIT
dr. Vidács Attila	tud. munkatárs	TMIT