Università degli Studi di Siena

LABORATORIO DI INTERNET OF THINGS

AF monodisc.

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico

2015/2016

Anno accademico di espletamento

2017/2018

Tipologia di insegnamento

Caratterizzante

Afferenza

Corso di Laurea triennale (DM 270) in INGEGNERIA INFORMATICA E DELL'INFORMAZIONE

Dipartimento Ingegneria dell’informazione e scienze matematiche

Settore disciplinare

TELECOMUNICAZIONI (ING-INF/03)

Lingua

Italiano

Crediti

Anno di corso

Docenti*

POZZEBON ALESSANDRO

*Nominativo proposto dal Comitato per la didattica, salvo ratifica del Consiglio di Dipartimento

Ciclo

Secondo Semestre

Ore di attivita' frontale

Ore di studio individuale

Prerequisiti

Non ci sono prerequisiti specifici, anche se una conoscenza di base di elementi di informatica e di elettronica può essere utile.

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire gli strumenti per progettare e programmare dispositivi e realizzare applicazioni per l’Internet of Things, utilizzando terminali fissi e mobili, dispositivi di prototipazione e piattaforme cloud. Viene sviluppato un percorso formativo volto a fornire le conoscenze per l’utilizzo di strumenti software e hardware dedicati alla prototipazione e allo sviluppo di progetti applicativi.

Contenuti

Il corso si propone di fornire un quadro di base sul paradigma dell’Internet of Things e sulle sue applicazioni. Vengono descritte le architetture degli Oggetti connessi e le tecniche di progettazione e prototipazione. Vengono analizzati i vari dispositivi di prototipazione embedded (Arduino, Raspberry Pi, Beaglebone Black) e viene affrontata in dettaglio la programmazione delle board Arduino. Vengono poi descritte le tecnologie di comunicazione locale e globale per l’Internet of Things, utilizzandole per la creazione di scenari applicativi. Viene infine completato il quadro con lo studio delle tecniche di prototipazione hardware e delle architetture di back end software.

Programma esteso

1. Introduzione all’Internet of Things
• Il paradigma Internet of Things
• Un’architettura Internet per gli oggetti
• Tecnologie per l’Internet of Things
• Architettura di un Oggetto connesso: il nodo IoT
• Tecniche di design per l’Internet of Things

2. Scenari applicativi
• Smart Home
• Smart City
• Smart Health
• Smart Mobility
• Smart Industry
• Smart Farming

3. Prototipazione embedded
• Microcontrollori e microprocessori
• Il mondo Arduino
• Elementi di programmazione Arduino
• Esperienze di programmazione con Arduino UNO
• Interfacciamento con sensori e attuatori
• Creazione di scenari applicativi
• Esperienze di programmazione con Arduino Mini
• Utilizzo del processore ATmega328
• Introduzione alla board Raspberry Pi
• Introduzione alla board Beaglebone Black
• Altre piattaforme di prototipazione (UDoo, Intel Galileo, LoPy e altre)

4. Tecnologie di Telecomunicazione
• Introduzione alle reti di telecomunicazione
• L’architettura di Internet
• Il modello ISO/OSI
• Il protocollo TCP/IP
• L’indirizzamento IP
• Tecnologie di connettività Wireless: WiFi, GPRS, UMTS, LTE
• Wireless Sensor Network e Body Area Network
• Protocolli per Wireless Sensor Network: ZigBee, 6LowPAN
• Tecnologie RFID, NFC e Bluetooth LE
• Protocolli LPWAN: LoRa, SigFox, NB-IoT

5. La comunicazione M2M e le reti locali
• Creazione di una connessione M2M con protocollo ZigBee tramite Arduino
• Creazione di una rete mesh ZigBee tramite Arduino
• Utilizzo di moduli radio ZigBee standalone
• Utilizzo di moduli RFID/NFC con piattaforma Arduino
• Utilizzo di moduli Bluetooth LE con piattaforma Arduino
• Localizzazione con moduli GPS
• Esempi con moduli LPWAN (LoRa, SigFox)
• Creazione di scenari applicativi

6. Dialogare con Internet
• Collegamento di Arduino ad Internet tramite Ethernet
• Collegamento di Arduino ad Internet tramite WiFi
• Collegamento di Arduino ad Internet tramite rete GSM
• Interfacciamento con ambienti Cloud
• Utilizzo di interfacce grafiche su Cloud
• Interazione con gli ambienti social: post di dati su Twitter e Facebook
• Utilizzo di API

7. Creare prototipi per l’Internet of Things
• Progettazione e realizzazione hardware di un nodo IoT
• Integrazione delle varie componenti del nodo
• Alimentazione del nodo
• Analisi e ottimizzazione dei consumi
• Tecniche di prototipazione
• Introduzione alla stampa 3D
• Creazione di un housing per il nodo IoT
• Sviluppo di semplici prototipi di housing tramite software CAD

8. Il back-end
• Architettura server-side
• Creazione di API
• Gestione e utilizzo dei dati
• Visualizzazione dei dati
• IoT e open data
• Integrazione tra architettura IoT e piattaforme mobile
• Sicurezza e privacy

Bibliografia consigliata

• “L’Internet delle Cose”, Adrian McEwen, Hakim Cassimally, Apogeo
• “Making Things Talk”, Tom Igoe, Maker Media
• “Make: Getting Started with Arduino”, Massimo Banzi, Michael Shiloh, Maker Media
• “Arduino Cookbook”, Michael Margolis, O’Reilly
• “Building Wireless Sensor Networks”, Robert Faludi, O’Reilly

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezioni frontali e esperienze di laboratorio. La maggior parte del corso si basa su esperienze pratiche di laboratorio volte alla creazione di prototipi di complessità crescente, sfruttando piattaforme software e hardware di vario tipo. Il corso si basa su di un approccio pratico al problema della prototipazione di nodi IoT e pone quindi al centro le attività laboratoriali.

Metodi di valutazione

Tipo di esame

Orale

Modalita' di verifica dell'apprendimento

Progetto con discussione orale

Valutazione

Voto Finale

Calendario attività didattiche

Data di inizio del periodo didattico

Lunedì, 5 Marzo, 2018

Data di fine del periodo didattico

Venerdì, 15 Giugno, 2018

Altre informazioni

Altre informazioni sono disponibili sulla pagina del docente

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Anno di corso: 3

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