Okos városok infokommunikációs technológiái

A tantárgy angol neve: Smart City Infocommunication Technologies

Adatlap utolsó módosítása: 2023. április 20.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar 		Villamosmérnöki Szak, MSc Okos város mellékspecializáció (A tantárgy)
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VITMMA15   2/1/0/v 5  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Vidács Attila,
4. A tantárgy előadója

Dr. Vidács Attila, docens, TMIT

Dr. Fehér Gábor, docens, TMIT

 Dr. Vida Rolland, docens, TMIT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít -
6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:
-
7. A tantárgy célkitűzése Az okos városok egyik alapkövetelménye, hogy képesek legyünk megfigyelni a város működését, az emberek és járművek mozgását, a környezeti paraméterek alakulását, a városban zajló folyamatokat, majd a begyűjtött nyers adatok feldolgozása után, az azokból kinyert információk alapján lehetőségünk legyen beavatkozni ezekbe a folyamatokba, hatékonyabbá téve a város üzemeltetését különböző adaptív szolgáltatások segítségével. Mindehhez elengedhetetlen a megfelelő infokommunikációs infrastruktúra, melynek kiemelten fontos elemei az érzékelési infrastruktúra, és a kommunikációs infrastruktúra. A tantárgy célja tehát egyfelől bemutatni az okos városokban használt különböző érzékelők (szenzorok) hardver és szoftver architektúráit, kommunikációs protokolljait, illetve a szenzorok hálózatba szervezésének specifikus kihívásait és dedikált megoldásait. Mindemellett a tárgy kiemelt figyelmet fordít az okos városok intelligens közlekedési rendszereinek kommunikációs kérdéseire, a hálózatba kötött járművek és a járműkommunikáció különböző megoldásaira is.
8. A tantárgy részletes tematikája
Az előadások részletes tematikája:

1. Bevezetés az okos városok világába. Mit értünk érzékelési és kommunikációs infrastruktúra alatt. Intelligens érzékelők (szenzorok) hardver és szoftver architektúrái. Szenzor „mót”-ok hardver komponensei. 

2. Szenzor operációs rendszerek (pl. Contiki, FreeRTOS, TinyOS).

3. Szenzorok kommunikációs protokolljai: fizikai réteg, alvás-ébrenlét ütemezése, idő szinkronizálás. Szenzor rádiók (LoRa, NB-IoT, 5G mMTC). Vezetékes megoldások (MODBUS, Ethernet/IP, Profinet).

4. Adatkapcsolati réteg, közeghozzáférés vezérlése (szenzor-MAC). 

5. Hálózati réteg, energia- és helytudatos útvonalválasztás; attribútum alapú címzés, klaszterképzés; adatközpontú működés. 

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

7. Szenzorhálózati architektúrák. Szenzorhálózatok tervezési kérdései. Topológia konstrukció és menedzsment, egy- és többugrásos kommunikáció, energiatakarékosság, topológia-kontroll.

8. Intelligens járművek speciális szenzorjai: odométer, tachométer, radar, lidar, ultrahang alapú szenzorok, kamerák

9. Járműveken belüli kommunikációs technológiák: CAN bus, Flexray, LIN, MOST

10. WiFi alapú járműkommunikáció. DSRC, WAVE, IEEE 802.11p, IEEE 1609, ITS-G5 

11. Cellás járműkommunikációs technológiák (C-V2x). 5G NR V2X, 6G V2X. Járművek közötti kommunikációs technológiák és protokollok. 

12. VANET (Vehicular Ad hoc Networks) hálózatok. Speciális mobilitás modellek, útválasztó és csoportformáló protokollok. Geográfiai alapú útválasztás, előnyök, hátrányok, és alkalmazhatóság. Hibrid kommunikációs megoldások.

13. Önvezető járművek technológiai megoldásai.

 

A gyakorlatok részletes tematikája:

 1. Féléves otthoni feladatok részletes ismertetése, megbeszélése, feladat és eszközkiosztás. Eszközökre és hallgatókra vonatkozó biztonsági ismeretek átadása. Választható eszközök és platformok részletes ismertetése

2. Szenzorok építése mikrokontrollerből és rádió modulból. Egyszerűbb szenzorok és beavatkozók bemutatása. Fejlesztőkörnyezet bemutatása.

3. Szenzor kommunikáció gyakorlata. Internet kapcsolat felépítése. Távoli adatgyűjtés, adatmegjelenítés és adatelemzés. Konténerizált szolgáltatások telepítése és használata.

4. Házi feladat köztes ellenőrzési pont: rendszertervek, technológiai megoldás részleteinek bemutatása, közös megbeszélése

5. IoT platformok használata. Néhány platform használatának bemutatása, programozása, bővítési lehetőségek.

6. Felhőalapú IoT adatfeldolgozás bemutatása, programozása. Szolgáltatások építése.

7. Otthoni feladatok bemutatása, közös megbeszélése és értékelése.
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

• Előadás 

• Tantermi számítógépes gyakorlat

• Önálló munka (otthoni feladat)

10. Követelmények Szorgalmi időszakban: 1 db összegző típusú zárthelyi megírása és 1 db házi feladat elkészítése.
Az aláírás és vizsgára bocsátás feltétele a ZH és a házi feladat sikeres teljesítése.
 
Vizsgaidőszakban: Írásbeli vizsga. 
11. Pótlási lehetőségek
A ZH egyszer pótolható.
A házi feladatok beadási határideje a szorgalmi időszakban. A házi feladatok pótlólagos leadása a pótlási időszakban kijelölt időpontig lehetséges.
12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint, az előadóval előre egyeztetett időpontban.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Előadásokhoz rendelt online olvasnivalók (könyvfejezetek, cikkek).
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra42
Félévközi készülés órákra0
Felkészülés zárthelyire20
Házi feladat elkészítése40
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása8
Vizsgafelkészülés40
Összesen150
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
Dr. Vidács Attila, docens, TMIT
Dr. Vida Rolland, docens, TMIT
Dr. Fehér Gábor, docens, TMIT