<eng>IoT</eng> tehnologije i <eng>edge computing</eng> | Faculty of Technical Sciences

Subject: IoT tehnologije i edge computing (22.EAI019)

Type of studies	Title
Master Academic Studies	Artificial Intelligence and Machine Learning (Year: 1, Semester: Winter)

General information:

Category	Professional-applicative
Scientific or art field	Electronics
ECTS	6

Cilj predmeta je da student upozna i nauči osnovne tehnologije, opštu arhitekturu i primene tehnologija Interneta stvari od senzora do krajnjih uređaja, preko komunikacionog interfejsa, do obrade informacija na krajevima ili u jezgru infrastrukture u okviru koncepata Edge/Fog computing. Student će steći znanja o arhitekturi IoT uređaja, osnovnih komunikacionih tehnologija za njihovo povezivanje na kraća i veća rastojanja, i resursa koji su dostupni za skladištenje i obradu podataka na krajnjim uređajima ili infrastrukturnim uređajima u blizini, kao što su pristupne tačke u Wi-Fi mrežama ili bazne stanice i Edge serveri u mrežama mobilnih operatera. Student će upoznati arhitekture i protokole viših slojeva za povezivanje IoT uređaja sa IoT serverima u mreži, kao što su REST i Publish-Subscribe klase protokola i konkretne realizacije kao što su MQTT ili CoAP protokol.

Nakon uspešnog završetka ovog kursa studenti će biti sposobni da: - Razumeju osnovnu arhitekturu IoT sistema i koncepta Edge/Fog computing; - Poznaju osnovnu arhitekturu IoT krajnjih uređaja i mogućnosti za obradu podataka na njima, senzore, mikrokontrolere i memorije; - Razumeju osnovne komunikacione protokole za povezivanje IoT uređaja na infrastrukturu, kratkodometnih (802.15.4, Bluetooth Low Energy, 802.11 Wi-Fi) do dalekodometnih (LoRa, NB-IoT, LTE-M); - Razumeju procesiranje informacija u različitim delovima sistema; - Upoznaju osnovna rešenja na višim slojevima (transportnom i aplikacionom) kojima se danas povezuju IoT uređaji sa IoT serverima; - Razumeju okvir za IoT i primene koje nudi 5G tehnologija; - Razumeju osnovne koncepte sigurnosti u IoT tehnologijama.

Teorijska nastava - Arhitektura IoT uređaja: od senzora do mikrokontrolera. Arhitektura IoT sistema i osnovni koncepti Edge/Fog computing. - Kratko-dometne IoT komunikacione tehnologije (802.15.4/Zigbee, BLE, Wi-Fi) - Daleko-dometne IoT komunikacione tehnologije (LoRa, NB-IoT, LTE-M) - IoT tehnologije i primene u kontekstu 5G mreže - Osnovna rešenja na višim slojevima (transportnom i aplikacionom) za povezivanje IoT uređaja sa IoT serverima (MQTT, CoAP) - Osnovni koncepti sigurnosti u IoT tehnologijama - Blockchain tehnologije i IoT, napredne primene IoT tehnologija i integracija sa Edge/Fog computing konceptima Praktična nastava Računarske i laboratorijske vežbe koje prate ovaj kurs su osmišljene na takav način da kroz praktičan rad sa postojećim softverskim alatima i na odgovarajućim hardverskim platformama ilustruju sve teorijske koncepte koji će biti obrađivani na predavanjima. U tom smislu je planiran određeni skup vežbi: 1. Server realizovan na Raspberry Pi, klijenti koji su implementirani na ESP32 bežičnoj platformi. 2. Server sa MySQL bazom podataka, komunikacija putem NB-IoT uz upotrebu HTTP i MQTT na aplikativnom sloju 3. Primena Bluetooth i BLE 4. Ad hoc LoRa i LoRaWAN mreže 5. Primer primene algoritama mašinskog učenja u cilju rasterećenja komunikacionog kanala: ESP32 sa ugrađenom kamerom na kojem se implementira algoritam za prepoznavanje cifara 6. Sigurnosni protokoli u IoT aplikacijama: TLS Neizostavni deo predmeta je samostalni studentski projekat, koji će od svakog studenta zahtevati da implentira jedan konkretan sistem koji koji pokriva sve delove na Edge/Fog i putem bežične komunikacije se povezuje na server koji se nalazi ili u Cloud-u ili na nekoj IoT platformi zavisno od ciljne aplikacije. Ovaj projekat će po pravilu biti realizovan kroz saradnju sa kompanijama koje se bave IoT tehnologijama.

Predavanja se izvode uz PowerPoint prezentacije. Praćena su računarskim i laboratorijskim vežbama na popularnim IoT platformama kao što su Arduino, Raspberry Pi, ESP 32 i druge. Kompanije koje se bave IoT tehnologijama i aplikacijama primaće studente na praksu, i omogućiće izradu samostalnih studentskih projekata u koordinaciji sa predavačem kursa. Predispitne obaveze činiće uspešno završen i odbranjen samostalni studentski projekat - uslov za izlazak na ispit je 35 od 70 bodova. Ispit će pratiti redovna izrada i provera domaćih zadataka. Preostali pismeni deo ispita polagaće se u redovnim ispitnim rokovima.

Authors	Title	Year	Publisher	Language
O. Liberg, et al.	Cellular Internet of Things: Technologies, Standards, Performance	2018	Academic Press	English
Buyya, R. and Srirama, S.N. (Eds.)	Fog and edge computing: principles and paradigms	2019	John Wiley & Sons	English
D. Gupta and A. Khamparia (Ed.)	Fog, Edge, and Pervasive Computing in Intelligent IoT Driven Applications	2021	Wiley-IEEE Press	English