Szenzorhálózatok és alkalmazásaik

A tantárgy angol neve: Sensor Networks and Applications

Adatlap utolsó módosítása: 2009. október 30.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki szak, MSc képzés
Kötelezően választható tantárgy
Mérnök informatikus szak, MSc képzés
Kötelezően választható tantárgy

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VITMM348 2 2/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Vidács Attila, Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
4. A tantárgy előadója

 Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
 Dr. Vidács Attila PhD egyetemi docens BME-TMIT
 Dr. Vida Rolland PhD egyetemi docens BME-TMIT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Az Infokommunikációs rendszerek szakirány MSc képzés első két félévének tárgyaira épít.

 

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyEredmény( "BMEVITMMA09" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVITMMA09", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIETMA03" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIETMA03", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:
nincs
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 betekintést nyújt a vezetéknélküli szenzorhálózatok szerteágazó témakörébe. Tárgyalja a – tipikusan – szerény erőforrásokkal rendelkező eszközökkel való adatgyűjtés, adatfeldolgozás és (ad-hoc) hálózati kommunikáció problémakörét, valamint ismerteti a szükséges middleware szolgáltatásokat. Hangsúlyt kapnak a szenzorhálózatok fontosabb jelen és jövőbeni alkalmazási területei (egészségügy, mérnöki alkalmazások, környezetvédelem, honvédelem, intelligens otthon, stb).

A heti két órás előadás mellett heti egy órában szemináriumokat tartunk, melyek során a hallgatók rövid előadásokat tartanak előre kijelölt, a tárgyhoz kapcsolódó, kurrens témákból.

 

8. A tantárgy részletes tematikája
  • Intelligens szenzorok hardver és szoftver architektúrái.
    • szenzor „mót”-ok hardver komponensei
    • szenzor operációs rendszerek (TinyOS, nesC, MOS)
  • Kommunikációs protokollok:
    • fizikai réteg, alvás-ébrenlét ütemezése, idő szinkronizálás;
    • adatkapcsolati réteg, közeghozzáférés vezérlése (szenzor-MAC),
    • hálózati réteg,
      • energia- és helytudatos útvonalválasztás;
      • attribútum alapú címzés, klaszterképzés;
      • adatközpontú működés.
    • átviteli réteg (TCP-szerű, globális címzés nélküli, kis tárigényű protokollok)
    • alkalmazási réteg protokollok (SMP, TADAP, SQDDP protokollok)
  • Szenzorhálózati architektúrák
    • Szenzorhálózatok tervezési kérdései
  • Topológia konstrukció és menedzsment
    • egy- és többugrásos kommunikáció, energiatakarékosság
    • topológia-kontroll
  • Esemény-, idő- és lekérdezés alapú vezérlés.
  • Adat-aggregáció hálózaton belül
  • Mobilitás szenzorhálózatokban.
    • bázisállomás vs. szenzor mobilitás
    • virtuális mobilitás
  • Lokalizáció és nyomkövetés szenzorhálózatokban
    • helytudatos működés
  • Szenzorhálózatok modellezése, szimulációs eszközök (tossim).
  •  Szabványosítási kérdések (IEEE 802.15.4, ZigBee).
  • Tipikus szenzorhálózati alkalmazási területek, esettanulmányok (egészségügy, mérnöki alkalmazások, környezetvédelem, honvédelem, intelligens otthon, intelligens közlekedés, stb.)
  • Kitekintés: „intelligens por”, ambiens intelligencia, (ubiquitous, pervasive…)
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Heti 2 óra előadás és 1 óra szeminárium jellegű gyakorlat.

 

10. Követelmények
  • A szorgalmi időszakban: önálló feladat elvégzése, aminek eredményeként írásbeli összefoglaló készítése és szeminárium tartása (a tantárgy kijelölt órarendi óráján)
  • A vizsgaidőszakban: írásbeli és/vagy szóbeli vizsga
  • Elővizsga: megállapodás szerint
11. Pótlási lehetőségek

A szorgalmi időszakban kiadott önálló feladat elvégzése a pótlási időszakban pótolható, az előadóval előre egyeztetett időpontban.

 

12. Konzultációs lehetőségek

Igény szerint, előre egyeztetve.

 

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
  1. H. Karl, A. Willig, „Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks”, John Wiley & Sons Ltd, 2005 (ISBN 0-470-09510-5)
  2. I. Stojmenovic, „Handbook of Sensor Networks – Algorithms and architectures”, John Wiley & Sons Ltd, 2005 (ISBN 0-471-68472-4)
  3. F. Zhao, L. Gubias, „Wireless Sensor Networks – An Information Processing Approach”, Morgan Kaufmann (Elsevier), 2004 (ISBN 1-55860-914-8)
  4. E. H. Callaway, „Wireless Sensor Networks – Architectures and Protocols”, Auerbach (CRC Press), 2003 (ISBN 0-8493-1823-8)

 

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra  42
Félévközi készülés órákra  4
Felkészülés zárthelyire   0
Házi feladat elkészítése   8
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 18
Vizsgafelkészülés  48
Összesen 120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
 Dr. Vidács Attila PhD egyetemi docens BME-TMIT