INTERNET OF THINGS BASED SMART SYSTEMS
Anno accademico 2017/2018 - 2° annoCrediti: 9
SSD: ING-INF/05 - Sistemi di elaborazione delle informazioni
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 146 di studio individuale, 49 di lezione frontale, 30 di esercitazione
Semestre: 1°
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Obiettivi formativi
Conoscere le metodologie di progettazione di sistemi embedded con particolare riferimento ai cyber-physical systems in ambito IoT. Conoscere la visione IoT. Conoscere le tecnologie dei sensori e le problematiche di acquisizione delle informazioni dal mondo fisico. Conoscere le architetture dei core embedded, le tecnologie di memoria e le periferiche più comuni in ambito di smart sensors. Conoscere le tecniche di ottimizzazione del consumo di potenza e di efficienza energetica e di energy harvesting. Conoscere i modelli di descrizione per Smart Things con particolare riferimento a SensorML, ed i principi di virtualizzazione. Conoscenza del'architettura LoRA Alliance. Saper progettare e sviluppare applicazioni in ambito IoT.
Prerequisiti richiesti
Architetture dei calcolatori. Linguaggi di programmazione.
Frequenza lezioni
La frequenza delle lezioni non è obbligatoria ma consigliata.
Contenuti del corso
Internet of Things Vision
- Embedded Systems, Cyber-Physical Systems, Smart Objects
- IoT Smart-X Applications
- IoT Evolution Macro-Challenges
- Internet of Things and Related Future Internet Technologies
- IoT related Paradigms: IoE, WoT, M2M, Tactile Internet
Smart Systems Case Studies
- Presentation of case studies in application scenarios, including, Smart Health, Smart Homes and Buildings, Smart Energy, Smart Mobility and Transport, Smart Manufacturing and Industrial Internet of Things, Smart Cities Smart Farming.
IoT Protocols
- Protocols for sensors/actuators: IoT protocol stack
- Application Protocols (MQTT, CoAP)
- Infrastructure Protocols (LoRA Alliance: Wide Area Network for IoT, NB-IoT)
- Hands-on (Lab)
Smart Objects
- Definitions
- Description models (e.g., SensorML)
- Access/Usage and Virtualization (Sensing as a Service)
- Hands-on (Lab)
Operating Systems for IoT
- TinyOS, FreeRTOS, Contiki, etc.
- Hands-on (Lab)
- Mobile Applications for Smart Systems
- Mobile platforms and application scenarios
- Android and iOS
Modeling, Design and Verification for CPS
- Modeling
- Continuous and discrete dynamics
- Hybrid systems
- Concurrent models of computation
- Design
- Sensors and actuators
- Embedded processors
- Memory architectures
- Input/Output
- Multitasking and scheduling
- Analysis and Verification
- Invariants and temporal logic
- Equivalence and refinement
- Reachability analysis and model checking
- Hands-on (Lab)
Designing for Energy Efficiency
- Performance vs Power vs Cost vs Reliability trade-offs
- Low power design techniques and methodologies
- Approximate/Imprecise computing
- Energy harvesting techniques
Testi di riferimento
- Ovidiu Vermesan and Peter Friess. Building the Hyperconnected Society IoT Research and Innovation Value Chains, Ecosystems and Markets. River Publishers Series in Communications
- Edward A. Lee and Sanjit A. Seshia. Introduction to Embedded Systems, A Cyber-Physical Systems Approach, Second Edition, http://LeeSeshia.org, ISBN 978-1-312-42740-2, 2015.
- Materiale fornito dal docente sottoforma di slides, dispense e risorse online
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Internet of Things Vision | 1 |
| 2 | Smart Systems Case Studies | 3 |
| 3 | IoT Protocols | 3 |
| 4 | Smart Objects | 3 |
| 5 | Operating Systems for IoT | 3 |
| 6 | Modeling for CPS | 2 |
| 7 | Design for CPS | 2 |
| 8 | Analysis and Verification for CPS | 2 |
| 9 | Designing for Energy Efficiency | 3 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Prova orale e sviluppo di un progetto.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Il materiale sarà disponibile sulla pagina del corso all'interno della piattaforma Studium.UniCT.