Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή...

38
ΕΠΛ 657 Ασύρματα Δίκτυα ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2012/2013 Δρ. Παναγιώτης Κολιός Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE-Bot with gripper Crossbow Mica2 Crossbow MicaZ Crossbow Mica2Dot

Transcript of Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή...

Page 2: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

ΕΠΛ 657 – Εαρινό 2012/2013

• Διδακτικές Μονάδες: 7.5 ECTS

• Αίθουσα Διαλέξεων: ΧΩΔ01 - 003

• Ώρες Διαλέξεων: Δευτέρα 15:00-18:00

• Ώρες Γραφείου: Τρίτη & Παρασκευή 18:00-

19:00

• Φροντιστήριο: Τετάρτη 16:30-18:00

Εργαστήριο: TBA

Page 3: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

ΕΠΛ 657 – Διδάσκοντες

• Δρ. Παναγιώτης Κολιός

– Γραφείο.: ΘΕΕ01-Β120

– Ώρες Γραφείου: Τρίτη και Παρασκευή 18:00-

19:00

– e-mail: [email protected]

• Γιάννος Μυλονάς Εργαστηριακές Μελέτες

• Φροντιστήριο

Page 4: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

ΕΠΛ 657 – Προαπαιτούμενα

• Εισαγωγικό μάθημα σε δίκτυα υπολογιστών

• EΠΛ-324 Δίκτυα και Επικοινωνίες

• EΠΛ-420 Δίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων

• ΕΠΛ-606 Δίκτυα Υπολογιστών

ή ανάλογο

Page 5: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

ΕΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ

• Εισαγωγή σε ασύρματα δίκτυα, όπως:

– Τοπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS

Μητροπολιτικά (WiMax), κινητά, κυψελωτά

(UMTS),

• Έμφαση σε θεμελιώδεις έννοιες και αρχές

τις τεχνολογίας για τη σχεδίαση, εφαρμογή,

αξιολόγηση, και ανάπτυξη των συστημάτων

αυτών, καθώς και νέων αρχιτεκτονικών και

τοπολογιών.

• Θα μελετηθούν υπάρχοντα και προτεινόμενα

πρότυπα, και θα συζητηθούν θέματα

ερευνητικού ενδιαφέροντος

Page 6: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

ΕΠΛ 657 – Περιεχόμενα

• Ασύρματο περιβάλλον & βασικές αρχές ασυρμάτων δικτύων

• Τοπολογίες δικτύων: Infrastructure and Infrastructureless

• Ασύρματα Τοπικά Μητροπολιτικά Δίκτυα: Λειτουργία, σχεδίαση και διαστασιοποίηση (WLAN, WiMAX, Wireless Mesh Networks)

• Νέες Infrastructureless αρχιτεκτονικές και τεχνολογίες Ad-hoc, sensor networks, VANETS

• Κινητά δίκτυα τρίτης γενεάς (3G UMTS) και 4ης Γενεάς (4G)

• Πρωτόκολλα κινητών δικτύων

• Έρευνα και ανοικτά προβλήματα

Page 7: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

ΕΠΛ 657 – Αξιολόγηση

• Γραπτή Τελική Εξέταση 50%

• Μελέτες + Εργαστήριο 20%

• Project 30%

– Αποτυχία φοιτητή στην τελική εξέταση ή στο Project ισοδυναμεί με

αποτυχία στο μάθημα (δηλαδή βαθμός λιγότερος από 4.5 στα 10)

ισοδυναμεί με αποτυχία στο μάθημα .

Page 8: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

ΕΠΛ 657 – Βιβλιογραφία

• Βασική βιβλιογραφία: – Holger Karl, Andreas Willig, Protocols and Architectures for

Wireless Sensor Networks, Wiley, 2005.

– Kazem Sohraby, Daniel Minoli, Taieb Znati, Wireless Sensor

Networks: Technology, Protocols, and Applications, Published Online:

1 AUG 2006, Print ISBN: 9780471743002, Online ISBN:

9780470112762, DOI: 10.1002/047011276X

– Schiller, J, Mobile Communications, 2nd edition, Addison-Wesley,

512 pages, ISBN 0-321-12381-6, August 2003

– H. Holman and A. Toskala, WCDMA for UMTS, 4th edition, Wiley.

• Χρήσιμα εργαλεία: – OPNET simulation tool

– Ns-2 simulation tool

– Tiny OS tutorials: http://www.tinyos.net/tinyos-1.x/doc/tutorial/

– An NS2 simulation package for IEEE 802.15.4 and ZigBee routing

(ZBR) can be found at: http://www-ee.ccny.cuny.edu/zheng/pub

Page 9: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

ΕΠΛ 657 – Iστοσελίδα

• http://www.cs.ucy.ac.cy/courses/EPL657/

• Περιεχόμενα:

– Συμβόλαιο Μαθήματος

– Σημειώσεις Διαλέξεων

– Εκφωνήσεις Ασκήσεων

– Θέματα μελετών και χρονοδιαγράμματα

– Άλλες πηγές πληροφοριών

Page 10: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

TOPICS, LECTURE SCHEDULE

AND RESEARCH TOPICS

Page 11: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

• Motivation and course objectives

• Overview of course

• Outline course requirements

– Reading papers

– Labs, 1 lab assignment, and 1 research

project

– Familiarisation with OPNET

Topic 1: Introduction (1

lecture)

Page 12: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Topic 2: Wireless

Environment (2 lectures)

• Ασύρματο περιβάλλον / Wireless environment

– Παρεμβολές στο ασύρματο περιβάλλον

• Radio transmission and impairments (coding, noise, fading, propagation, higher BER, interference,…)

• Introduction to important quantities, such as SNR, C/I, Eb/No, …

– OPNET lab

Page 13: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Topic 3: Fundamental

concepts (2 lectures)

• Βασικές αρχές σε ασύρματα δίκτυα (Fundamental concepts in wireless networks)

– Modulation

– Share/reuse resources (time, frequency /

wavelength, space, codes, …)

– Medium Access Control

– Types of networks: Infrastructure vs Infrastructureless

• Example wireless/mobile networks

• Effect of mobility on applications

• Radio Resources and Mobility (incl.

handover)

Page 14: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Topic 4: Infrastructure-

based

• Wireless LANs (3 lectures)

• Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα (ΙΕΕΕ 802.11a/b/g, 802.11e)

– Σχεδίαση και διαστασιοποίηση ασυρμάτων δικτύων (Network design and planning issues and performance evaluation).

– OPNET assignment: Given traffic profile and topology maps (one or two floors of office space and big shopping areas or football ground), place BSS and assess performance

• 1. without real time (ftp, web),

• 2. with real time (video distribution).

– Reading paper presentation by student (802.11az)

Page 15: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Topic 4: Infrastructure-

based

• Μητροπολιτικά Ασύρματα Δίκτυα /

Metropolitan Area networks: WiMax

• Wireless Mesh Networks

Page 16: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Topic 5: Infrastructureless

Networks

• Ad-hoc and Sensor Networks (5 lectures)

– Motivation

– Key issues

– demands

– Trends

– special focus on routing issues

• VANETS

• Reading paper presentation by students

Page 17: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Topic 6: Cellular Mobile

Networks (2 lectures)

• Κινητά δίκτυα τρίτης γενεάς (UMTS)

– Αρχιτεκτονική των κυψελωτών δικτύων (interference between cells, mobility and handover issues)

– RAN and Core

• UE,

• Node B,

• RNC

• GGSN, SGSN,

• and interconnection with fixed networks (e.g. IP network)

• Reading paper presentation by students (IMS architecture)

Page 18: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Topic 7: Radio Resource

Management (3 lectures)

• Τεχνικές διάθεσης ασύρματων πόρων (Radio Resource Management) σε ασύρματα δίκτυα (κυψελωτά, τοπικά, ad-hoc, και sensor)

– Fundamentals (RRMs objectives, mechanisms, etc…)

– Example application in UMTS, WLAN, Sensor networks

– Special attention to mobility and handover

– Διαχείριση Ραδιοκυμάτων και κινητικότητας (handover, power, and mobility) OPNET lab

• Reading paper presentation by students (RRM, e.g. general or handover issues)

Page 19: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Topic 8: Basics of Networking

Protocols for wireless networks

(4 lectures)

• Protocols for wireless and mobile networks:

– Wireless TCP, Session Mobility, Mobile-IP (IPv4, IPv6), Transport protocols for mobile networks

– OPNET lab: Mobile-IP (video distribution).

• Reading paper presentation by students (wireless TCP)

Page 20: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Topic 9: Presentations of

research projects (2

lectures)

• Each student will present (and

demonstrate, or present results) of the

final research project during the last

week of the semester

Page 21: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

General comments:

• Labs (using OPNET simulator)

• A number of labs will be performed by the

students to reinforce the fundamentals

• A lab assignment will be performed to

introduce the student into a WLAN planning

and design exercise.

Page 22: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

General comments: (cont)

• Paper presentation (if numbers allow)

– Every student will present 1-2 papers over

the semester period. Selection of topic by

end of 2nd week.

Page 23: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

General comments: (cont)

• Research Projects:

– Selection of a research topic. A list is provided on the web site. By end of 2nd week select topic.

– Each student will present their project objectives and work plan during the 4th week of the course. The student will by then have identified at least a core paper, which will be used as the basis for the research project.

– Each student will present the review of at least one paper which is core to the chosen research project (6th week) and link to their project work.

– Brief outline of progress (10th week).

– Final presentation of research project (focus on results) – 13th week of the semester.

Page 24: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Open issues and research

directions

• Έρευνα και ανοικτά προβλήματα, (Open

research issues and challenges; the network

group web page contains many links) will be

highlighted throughout the course.

Page 25: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Sample list of Research

Topics:

• General topics of interest

– WLAN, WiMax, Wireless Mesh

– Ad-hoc networks and Sensor

networks

– VANETS

– UMTS, 4G

– RRMs

– Mobile protocols

– Opportunistic networks

Page 26: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Sample list of Research

Topics: (cont.)

• WLAN resource allocation issues (RRM

in WLAN)

• IEEE802.11e (service prioritisation,

investigate video streaming and

compare with IEEE 802.11g/n)

• WiMAX, Wireless Mesh

• Mobile Social Networks

• IoT, WoT

• LTE

Page 27: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Sample list of Research

Topics: (cont.)

• Sensor and ad-hock networks (simulator

based or real system evaluation), e.g.

– Congestion control and Controlled performance

– Routing

– Topology control and mobility issues

– Security concerns

• E.g. GINSEG project http://www.ict-

ginseng.eu and MINDC2 Test-bed based projects can be for a team

Page 28: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

VANETS

• Routing and dissemination in VANETS

– EM-VANETs, see website

– http://www.emvanets.transim.com.cy/

Page 29: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Sample list of Research

Topics: (cont.)

• 3rd Generation and beyond Mobile Networks: – Performance Evaluation using simulation tools

(OPNET),

– resource allocation issues for UMTS

– Radio Resource Management mechanisms • Research of modifications and additions to mobile

network RRM mechanisms (power control, handover, admission control) to enable the use of different communication modes (unicast, multicast, broadcast)

• Network Selection mechanisms for 4th Generation networks

• C-CAST project (Context Casting) http://www.ict-ccast.eu/

• IMS

Page 30: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

• Performance Evaluation of congestion control mechanisms in wireless and mobile networks.

• QoS Adaptation in Mobile networks – Survey of current trends

• Traffic Engineering in mobile networks using MPLS

• Mobility extensions for MPLS

• LTE

• IoT, WoT

• Other projects within the networking research domain, See http://www.netrl.cs.ucy.ac.cy/

Sample list of Research Topics: (cont.)

Page 31: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ;

[email protected]

Page 32: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Sensors and sensor networks

Page 33: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

Health care: A typical sensor

network application

Page 34: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

34

Types of Wireless Networks

Infrastructured Networks Fixed, wired backbone

Mobiles communicate directly with access points

Suitable for locations where access points can be placed

Wired

Network

Access Point

802.11g

Page 35: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

35

Types of Wireless Networks

Infrastructureless Networks (Ad hoc networks) No wired backbone

All nodes are capable of movement

All nodes serve as routers (multi-hop routes)

Reduced administrative cost

Ease of deployment

Page 36: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

VANETS

Page 37: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

3G: UMTS cellular network

Node BRNC

Node B RNC

UTRAN

RNS

RNS

Page 38: Parallax BOE-Bot Parallax BOE-Bot Tank Parallax BOE …•ΠΛ 657 – ΣΤΟΧΟΙ •ιαγωγή αύρμαα ίκυα , όπως: –οπικά (WLAN), ad-hoc, sensor, VANETS ηροπολιικά

4G

Node

B

RNC

Node

B RNC

UTRAN

RNSRNS

WLAN

WiMax

Other?