IoT технологије и edge computing | Факултет Техничких Наука

Предмет: IoT технологије и edge computing (22.EAI019)

Степен и врста студија	Назив
Мастер академске студије	Вештачка интелигенција и машинско учење (Година: 1, Семестар: Зимски)

Основне информације:

Категорија	Стручно-апликативни
Ужа научна област	Електроника
ЕСПБ	6

Циљ предмета је да студент упозна и научи основне технологије, општу архитектуру и примене технологија Интернета ствари од сензора до крајњих уређаја, преко комуникационог интерфејса, до обраде информација на крајевима или у језгру инфраструктуре у оквиру концепата Edge/Fog computing. Студент ће стећи знања о архитектури IoT уређаја, основних комуникационих технологија за њихово повезивање на краћа и већа растојања, и ресурса који су доступни за складиштење и обраду података на крајњим уређајима или инфраструктурним уређајима у близини, као што су приступне тачке у Wi-Fi мрежама или базне станице и Edge сервери у мрежама мобилних оператера. Студент ће упознати архитектуре и протоколе виших слојева за повезивање IoT уређаја са IoT серверима у мрежи, као што су REST и Publish-Subscribe класе протокола и конкретне реализације као што су MQTT или CoAP протокол.

Након успешног завршетка овог курса студенти ће бити способни да: - Разумеју основну архитектуру IoT система и концепта Edge/Fog computing; - Познају основну архитектуру IoT крајњих уређаја и могућности за обраду података на њима, сензоре, микроконтролере и меморије; - Разумеју основне комуникационе протоколе за повезивање IoT уређаја на инфраструктуру, краткодометних (802.15.4, Bluetooth Low Energy, 802.11 Wi-Fi) до далекодометних (LoRa, NB-IoT, LTE-M); - Разумеју процесирање информација у различитим деловима система; - Упознају основна решења на вишим слојевима (транспортном и апликационом) којима се данас повезују IoT уређаји са IoT серверима; - Разумеју оквир за IoT и примене које нуди 5G технологија; - Разумеју основне концепте сигурности у IoT технологијама.

Теоријска настава - Архитектура IoT уређаја: од сензора до микроконтролера. Архитектура IoT система и основни концепти Edge/Fog computing. - Кратко-дометне IoT комуникационе технологије (802.15.4/Zigbee, BLE, Wi-Fi) - Далеко-дометне IoT комуникационе технологије (LoRa, NB-IoT, LTE-M) - ИоТ технологије и примене у контексту 5G мреже - Основна решења на вишим слојевима (транспортном и апликационом) за повезивање IoT уређаја са IoT серверима (MQTT, CoAP) - Основни концепти сигурности у IoT технологијама - Blockchain технологије и IoT, напредне примене IoT технологија и интеграција са Edge/Fog computing концептима Практична настава Рачунарске и лабораторијске вежбе које прате овај курс су осмишљене на такав начин да кроз практичан рад са постојећим софтверским алатима и на одговарајућим хардверским платформама илуструју све теоријске концепте који ће бити обрађивани на предавањима. У том смислу је планиран одређени скуп вежби: 1. Сервер реализован на Raspberry Pi, клијенти који су имплементирани на ESP32 бежичној платформи. 2. Сервер са MySQL базом података, комуникација путем NB-IoT уз употребу HTTP и MQTT на апликативном слоју 3. Примена Bluetooth и BLE 4. Ad hoc LoRa и LoRaWAN мреже 5. Пример примене алгоритама машинског учења у циљу растерећења комуникационог канала: ESP32 са уграђеном камером на којем се имплементира алгоритам за препознавање цифара 6. Сигурносни протоколи у IoT апликацијама: TLS Неизоставни део предмета је самостални студентски пројекат, који ће од сваког студента захтевати да имплентира један конкретан систем који који покрива све делове на Edge/Fog и путем бежичне комуникације се повезује на сервер који се налази или у Cloud-у или на некој IoT платформи зависно од циљне апликације. Овај пројекат ће по правилу бити реализован кроз сарадњу са компанијама које се баве IoT технологијама.

Предавања се изводе уз PowerPoint презентације. Праћена су рачунарским и лабораторијским вежбама на популарним IoT платформама као што су Arduino, Raspberry Pi, ESP 32 и друге. Компаније које се баве IoT технологијама и апликацијама примаће студенте на праксу, и омогућиће израду самосталних студентских пројеката у координацији са предавачем курса. Предиспитне обавезе чиниће успешно завршен и одбрањен самостални студентски пројекат - услов за излазак на испит је 35 од 70 бодова. Испит ће пратити редовна израда и провера домаћих задатака. Преостали писмени део испита полагаће се у редовним испитним роковима.

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

Предметна активност	Предиспитна	Обавезна	Број поена
Предметна активност Писмени део испита - комбиновани задаци и теорија	Предиспитна Не	Обавезна Да	Број поена 30.00
Предметна активност Тест	Предиспитна Да	Обавезна Да	Број поена 5.00
Предметна активност Тест	Предиспитна Да	Обавезна Да	Број поена 5.00
Предметна активност Тест	Предиспитна Да	Обавезна Да	Број поена 5.00
Предметна активност Предметни пројекат	Предиспитна Да	Обавезна Да	Број поена 50.00
Предметна активност Тест	Предиспитна Да	Обавезна Да	Број поена 5.00