Obiettivi Formativi

- Acquisire le conoscenze sui concetti basilari relativi alle reti di sensori wireless, dall'architettura dei nodi sensori ai principali protocolli di comunicazione usati in tale tipologia di reti. - Fornire allo studente le capacità necessarie per programmare nodi sensori e per sviluppare applicazioni nell'ambito dell'Internet of Things. - Sviluppare le capacità di apprendimento al fine di applicare i linguaggi di programmazione e i tool usati per la realizzazione di reti sensori wireless. - Tramite le attività di laboratorio lo studente potrà inoltre affinare le proprie abilità comunicative e la capacità di lavorare in gruppo.

Metodi didattici

Il corso si svolge attraverso lezioni frontali ed esercitazioni pratiche, supervisionate dal docente e basate sull'utilizzo di software open source per la programmazione e simulazione di reti di sensori wireless (TinyOS e MicroPython).

Prerequisiti

Conoscenze di base sui linguaggi di programmazione C o Python e del sistema operativo Linux. Possono essere utili concetti di base sulla conversione analogico/digitale, sul campionamento dei segnali e sull'elaborazione dei segnali digitali.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste di norma in una prova orale. Lo studente può inoltre richiedere l'assegnazione di un elaborato di fine corso (opzionale) mirato a verificare la capacità dello studente di applicare autonomamente gli strumenti introdotti durante il corso. La prova orale è basata su una presentazione su un argomento concordato col docente e su domande a risposta aperta mirate a verificare le conoscenze dello studente, la proprietà di linguaggio e la capacità di applicare le conoscenze acquisite utilizzando i corretti approcci metodologici. La valutazione della prova orale è in trentesimi e in assenza dell'elaborato il voto finale coincide con quello dell'orale. L'elaborato finale è assegnato al singolo studente, o a anche ad un gruppo di studenti (fino ad un massimo di tre), di norma tre settimane prima della prova di esame, ed ha come obiettivo lo sviluppo di moduli software o la simulazione di tecniche per reti di sensori wireless. La valutazione dell'elaborato è espressa in trentesimi e si basa sulla capacità dello studente di rispettare le specifiche tecniche e di presentare e descrivere adeguatamente e con un linguaggio tecnico idoneo la soluzione ideata. L'elaborato dovrà essere discusso durante la prova orale. In presenza dell'elaborato il voto finale è ottenuto dalla media aritmetica delle valutazioni della prova orale e dell'elaborato finale a cui si aggiunge un bonus di 3 punti che permette di raggiungere la lode accademica. Non sono previste prove in itinere.

Programma del Corso

- RETI DI SENSORI WIRELESS (WSN): architetture, topologie e applicazioni delle WSN; peculiarità, vantaggi e fattori di merito delle WSN; architettura e funzionalità dei nodi sensori; esempi di nodi commerciali e piattaforme per IoT. - IL LIVELLO FISICO: unità di sensing, modello del canale wireless, bande ISM, tecniche di modulazione, tecniche di spread spectrum e codifica di canale. - PROTOCOLLI PER WSN: protocolli di livello MAC, lo standard IEEE 802.15.4, ZigBee, Bluetooth, LoRa, 6LowPAN, MQTT e CoAP. - PROGRAMMAZIONE DI NODO SENSORI IN TINYOS e MICROPYTHON: componenti, configurazioni, moduli e interfacce, gestione delle perifieriche, duty-cycling, trasmissione e ricezione di pacchetti, comunicazioni Mote-Mote e Mote-PC. - SIMULAZIONE DI WSN MEDIANTE TOSSIM - INTERFACCIAMENTO DI WSN CON PIATTAFORME PER L'IoT (Blynk, ThingSpeak)