Α' Εξάμηνο: Μαθήματα Κορμού

Στόχοι

Μαθησιακοί Στόχοι

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα:

• Περιγράφει επιμέρους πρωτόκολλα και τεχνολογίες (π.χ. HTTP, TCP/IP και Ethernet), καθώς και συναφείς δικτυακές εφαρμογές (mail, web, file transfer, peer-to-peer)
• Υλοποιεί απλές δικτυακές εφαρμογές
• Εξηγεί τις λειτουργίες που επιτελούνται σε κάθε επιμέρους επίπεδο (φυσικό, σύνδεσης δεδομένων, δικτύου, μεταφοράς και εφαρμογής)
• Σχεδιάζει τοπικά δίκτυα
• Χρησιμοποιεί εντολές για τη διαμόρφωση τερματικών και δικτυακών κόμβων και να αναλύει τυχόν δυσλειτουργίες σ’ ένα δίκτυο
• Αναλύει την πληροφορία που υπάρχει μέσα σε ένα πακέτο που μεταδίδεται
• Αξιολογεί την απόδοση γνωστών δικτυακών πρωτοκόλλων
• Περιγράφει βασικές τεχνολογίες ασυρμάτων δικτύων όπως Wi-Fi, κυψελωτά δίκτυα
• Eξηγεί την έννοια της κινητικότητας και την επίδρασή της σε TCP/IP δίκτυα

Περιεχόμενα

Περιεχόμενα Μαθήματος

Θεωρία: Δίκτυα Υπολογιστών και το Διαδίκτυο. Επίπεδο Εφαρμογής. Επίπεδο Μεταφοράς. Επίπεδο Δικτύου και Δρομολόγηση. Επίπεδο Ζεύξης και Δίκτυα Τοπικής Περιοχής. Ασύρματα Δίκτυα και Κινητικότητα.

Εργαστήρια

Εργαστηριακές Ασκήσεις

1. Υλοποίηση δικτυακής εφαρμογής: Θα ζητηθεί η υλοποίηση απλής εφαρμογής (π.χ. instant messaging) με βάση το μοντέλο client-server. Η υλοποίηση θα πραγματοποιηθεί σε περιβάλλον Unix με χρήση των δομών επικοινωνίας (sockets) και των συναρτήσεων χειρισμού τους που παρέχονται το λειτουργικό.
2. Εποπτεία δικτυακής επικοινωνίας με το εργαλείο Wireshark: Θα μελετηθούν τα μηνύματα που ανταλλάσσονται μεταξύ δύο hosts για τη μεταξύ τους επικοινωνία τόσο σε επίπεδο εφαρμογής (HTTP, DNS) όσο και σε επίπεδο μεταφοράς (TCP/UDP).
3. Προσομοίωση στατικής δρομολόγησης: Θα χρησιμοποιηθεί το εργαλείο Cisco Packet Tracer για να υλοποιηθεί και παραμετροποιηθεί απλή δικτυακή τοπολογία με περιορισμένο αριθμό από hosts και δρομολογητές. Η συνδεσιμότητα θα ελεγχθεί με πειράματα ping.
4. Προσομοίωσης δρομολόγησης με OSPF: Θα επαναχρησιμοποιηθεί η προηγούμενη δικτυακή τοπολογία, αλλά οι δρομολογητές θα παραμετροποιηθούν ώστε να υποστηρίζουν το δικτυακό πρωτόκολλο OSPF και θα επιδειχθεί η αυτόματη αναδρομολόγηση δικτυακής κίνησης.

Αξιολόγηση

Αξιολόγηση

Η αξιολόγηση θα πραγματοποιηθεί με συνδυασμό γραπτών εξετάσεων στο τέλος του εξαμήνου με βαρύτητα 60% και με 4 εργαστηριακές ασκήσεις που θα συνεισφέρουν στον τελικό βαθμό με ποσοστό 40%.

Οι εξετάσεις θα είναι συνδυασμός επίλυσης προβλημάτων, απαντήσεων πολλαπλής επιλογής και ερωτήσεων με σύντομες απαντήσεις.

Βιβλιογραφία

Βιβλιογραφία

• A. Tanenbaum, D. Wetherall, Δίκτυα Υπολογιστών, 5^η έκδοση, εκδόσεις Κλειδάριθμος
• J. F. Kurose, K. W. Ross, Δικτύωση Υπολογιστών, 6^η έκδοση, εκδόσεις Γκιούρδα
• D. Comer, Δίκτυα και Διαδίκτυα Υπολογιστών και εφαρμογές του στο Internet, 6^η έκδοση, εκδόσεις Κλειδάριθμος

Συναφή επιστημονικά περιοδικά με το αντικείμενο του μαθήματος:

• IEEE/ACM Transactions on Networking
• IEEE Network
• Elsevier Journal of Network and Computer Applications
• Elsevier Computer Networks

Στόχοι

Μαθησιακοί Στόχοι

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα:

• Περιγράφει βασικές εφαρμογές των ασύρματων δικτύων αισθητήρων
• Κατανοεί και να περιγράφει την αρχιτεκτονική των ασύρματων κόμβων
• Περιγράφει βασικά πρωτόκολλα ΜΑC και να κατανοεί τη διαφορά μεταξύ πρωτοκόλλων MAC συμβατικών δικτύων και ασύρματων δικτύων αισθητήρων
• Περιγράφει βασικά πρωτόκολλα δρομολόγησης για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων
• Κατανοεί τους λόγους για τους οποίους απαιτούνται τεχνικές διαχείρισης ισχύος και τεχνικές συγχρονισμού σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων
• Περιγράφει τεχνικές εντοπισμού θέσεις σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων
• Περιγράφει τεχνικές ασφάλειας δεδομένων και να κατανοεί τη διαφορά μεταξύ των τεχνικών ασφάλειας σε συμβατικά δίκτυα και σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων
• Εφαρμόζει βασικές τεχνικές ανίχνευσης σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων
• Εφαρμόζει βασικές τεχνικές αυτόματου ελέγχου σε δίκτυα αισθητήρων
• Εφαρμόζει βασικές αρχές λειτουργικών συστημάτων για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων

Περιεχόμενα

Περιεχόμενα Μαθήματος

Εισαγωγή στα δίκτυα αισθητήρων, πρακτικές εφαρμογές. Αρχιτεκτονική κόμβων, υποσυστήματα επεξεργασίας επικοινωνίας και αίσθησης. Πρωτόκολλα εισόδου εξόδου, SPI, I2C. Φυσικό επίπεδο, βασικές αρχές διάδοσης στο ασύρματο περιβάλλον, διαλείψεις, θόρυβος, εισαγωγή στην ψηφιακή μετάδοση δεδομένων υπό την επίδραση διαλείψεων και θορύβου. Πρωτόκολλα MAC για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων, πρακτικές εφαρμογές. Εισαγωγή στη στατιστική θεωρία εκτίμησης και ανίχνευσης σημάτων και στον έλεγχο στατιστικών υποθέσεων, κατανεμημένες τεχνικές ανίχνευσης και εκτίμησης σημάτων για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Τεχνικές συγχρονισμού για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Τεχνικές εκτίμησης θέσης για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων.

Εργαστήρια

Εργαστηριακές Ασκήσεις

1. Γνωριμία και εξοικείωση με το λειτουργικό σύστημα tinyOS. Βασικές έννοιες: components, modules, configurations και interfaces. Μεταγλώττιση και εγκατάσταση ενός απλού προγράμματος σε έναν ασύρματο κόμβο.
2. Το μοντέλο εκτέλεσης προγραμμάτων στο λειτουργικό σύστημα tinyOS, γεγονότα, εντολές και η σχέση τους με τα interfaces. Εισαγωγή στις διεργασίες.
3. Ασύρματη επικοινωνία μεταξύ κόμβων, αποστολή και λήψη μηνυμάτων.
4. Ανίχνευση δεδομένων από το εξωτερικό περιβάλλον και δειγματοληψία στο tinyOS. Απεικόνιση των δεδομένων λήψης στα LEDs του κόμβου.

Αξιολόγηση

Αξιολόγηση

Η αξιολόγηση θα πραγματοποιηθεί με συνδυασμό γραπτών εξετάσεων στο τέλος του εξαμήνου με βαρύτητα 60% και με 4 εργαστηριακές ασκήσεις που θα συνεισφέρουν στον τελικό βαθμό με ποσοστό 40%.

Οι εξετάσεις θα είναι συνδυασμός επίλυσης προβλημάτων, απαντήσεων πολλαπλής επιλογής και ερωτήσεων με σύντομες απαντήσεις.

Βιβλιογραφία

Βιβλιογραφία

• Fundamentals of Wireless Sensor Networks: Theory and Practice, Waltenegus Dargie, Christian Poellabauer
• An Introduction to wireless Sensor Networks, Carlo Fischione, Lecture Notes
• Ανάλογα με το πεδίο θα παρέχεται αρχική βιβλιογραφία. Μέρος του μαθήματος είναι η αναζήτηση, κατηγοριοποίηση και επεξεργασία νέας βιβλιογραφίας.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά με το αντικείμενο του μαθήματος:

• IET Wireless Sensor Systems
• ACM Transactions on Sensor Networks
• International Journal of Sensor Networks
• Wireless Sensor Systems Journal

Στόχοι

Μαθησιακοί Στόχοι

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα:

• Περιγράφει τους διαφορετικούς τύπους παρεμβολών
• Κατανοεί τους βασικούς δείκτες απόδοσης ενός ασύρματου συστήματος επικοινωνίας και υπολογίζει την απόδοσή του
• Περιγράφει και αναλύει την διαμόρφωση διασκορπισμού φάσματος και τα χαρακτηριστικά ενός συστήματος WCDMA
• Περιγράφει και αναλύει την διαμόρφωση OFDM και τα χαρακτηριστικά συστημάτων OFDMA όπως το WiFi-WiMAX και LTE
• Να κατανοεί και να περιγράφει τα βασικά χαρακτηριστικά λειτουργίας των κυψελωτών συστημάτων επικοινωνίας
• Περιγράφει την μεθοδολογία σχεδίασης ενός κυψελωτού συστήματος επικοινωνίας γενιάς και βασικούς δείκτες απόδοσης

Περιεχόμενα

Περιεχόμενα Μαθήματος

Αρχές και αρχιτεκτονικές κυψελωτών συστημάτων. Τηλεπικοινωνιακή κίνηση και υπολογισμοί. Ομοκαναλικές παρεμβολές, παρεμβολές γειτονικού διαύλου και χωρητικότητα ασύρματου πολυκυψελωτού συστήματος FDMA/TDMA. Διαμόρφωση διασκορπισμού φάσματος, πολυπλεξία CDMA, σύστημα UMTS WCDMA. Διαμόρφωση ορθογωνικής πολυπλεξίας με διαίρεση συχνότητας (OFDM) και συστήματα OFDMA WiFi-WiMAX και LTE. Συστήματα 5G-6G: 5G, drones, THz. Μεθοδολογία και θέματα σχεδίασης κυψελωτών συστημάτων κινητών επικοινωνιών (radio network planning).

Εργαστήρια

Εργαστηριακές Ασκήσεις

Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου διεξάγονται εργαστηριακές ασκήσεις με χρήση εξειδικευμένου λογισμικού και οργάνων.

Αξιολόγηση

Αξιολόγηση

Η αξιολόγηση θα πραγματοποιηθεί με συνδυασμό γραπτών εξετάσεων στο τέλος του εξαμήνου 60%-80% και με 2 εργασίες ή εργαστήρια που θα συνεισφέρουν στον τελικό βαθμό με ποσοστό 20%-40%.

Οι εργασίες θα περιλαμβάνουν επίλυση προβλημάτων που αφορούν στην ύλη του μαθήματος και συγγραφή αναφορών.

Οι εξετάσεις θα είναι συνδυασμός επίλυσης προβλημάτων, απαντήσεων πολλαπλής επιλογής και ερωτήσεων με σύντομες απαντήσεις.

Βιβλιογραφία

Βιβλιογραφία

• Συστήματα Κινητών Επικοινωνιών, A. Κανάτας, Φ. Κωνσταντίνου, Γ. Πάντος
• Τεχνολογία Επίγειων Κυψελωτών Συστημάτων Κινητών Επικοινωνιών, Σ. Κωτσόπουλος
• Wireless Communications, A.Molisch, IEEE – Wiley, 2005
• WCDMA for UMTS, H.Holma, A.Toskala, Wiley, 2002
• 4G LTE / LTE-Advanced for Mobile Broadband, E. Dahlman, S. Parkvall, J. Sköld, Elsevier, 2011

Συναφή επιστημονικά περιοδικά με το αντικείμενο του μαθήματος:

• IEEE Communications Magazine
• IEEE Communications Surveys and Tutorials