Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Dr. Bokor László docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

Dr. Gódor Győző tudományos segédmunkatárs, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

Dr. Szabó Sándor docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

A tárgy célja, hogy a hallgatók számára gyakorlati megközelítésben bemutassa a napjainkban legelterjedtebb korszerű 5G mobil- és vezetéknélküli hálózatok és rendszerek működését és alkalmazási lehetőségeit a digitalizációs folyamatban. A tárgy célja továbbá a mobil és rádiós technológiák gyakorlati alkalmazási lehetőségeinek ismertetése az Internet of Things (IoT), “Vehicle-to-everything" (V2X) okos város, ipar 4.0 és az agrárdigitalizáció területeken. Az ötödik generációs mobilhálózat és vezetéknélküli hálózatok, szenzorhálózatok méretezéséhez, üzemeltetéséhez szükséges alapvető ismereteket átadása, valamint alapvető rádiós és vezetéknélküli kommunikációs megoldások és ezek lehetőségeinek, használati módjainak bemutatása konkrét példákon keresztül történik.

A tantárgyat sikeresen teljesítő hallgató képes lesz:

    mobil és vezetéknélküli hálózatok üzemeltetéséhez szükséges gyakorlati tudásanyag elsajátítására és alkalmazására

    a mobil és rádiós technológiák gyakorlatközpontú alkalmazására, megfelelő kommunikációs technológia kiválasztására

    összehasonlítani különböző vezetéknélküli hozzáférési technológiákat, műszaki és költséghatékonysági szempontból

    értelmezni és alkalmazni a tárgyban előkerülő fogalmakat és ismereteket; a későbbi tanulmányok során felismerni azokat a helyzeteket és problémákat, ahol a tárgyban tanult ismeretek szerephez jutnak és sikerrel alkalmazni a tanultakat.

    átlátni a vezetéknélküli és mobil hálózatok működését az fizikai rétegtől az alkalmazási rétegig 

 1. hét Mobil rendszerek áttekintése, fejlődése 2G/3G tömör bemutatása  

 2. hét 2G/3G hálózati architektúra, főbb jellemzők; bázisállomás evolúció (röviden bemutatni a főbb változásokat, elosztott bázisállomás, felhő RAN)

 3. hét Mobilhálózati alapfogalmak: hullámterjedés, cellás elv, modulációk,  

 4. hét 4G LTE rendszerek felépítése, működése, hálózati szolgáltatások és elvek, rádiós interfész bemutatása

 5. hét 5G rendszerek felépítése, működése, hálózati szolgáltatások és elvek, rádiós interfész bemutatása,  

 6. hét fejlett 5G hálózati megoldások, numerológia; massive MIMO, nyalábformálás

 7. hét 5G rendszerek műholdas kiterjesztése, űrinternet, kitekintés a 6G rendszerekre

 8. hét WIFI 4,5,6,6E hálózatok

 9. hét Kisfogyasztású szenzorhálózati kommunikációs technológiák ismertetése: Bluetooth, Zigbee, Lora, NB IoT

10. hét A mobil és rádiós technológiák gyakorlati alkalmazási területeinek bemutatása:

Internet of Things (IoT)  

-    tipikus IoT alkalmazási területek, célok

-    massive IoT / mission critical IoT különbségek, edge/cloud/fog computing megközelítés, ezek támogatása a mobil hálózati architektúrában

-    néhány konkrét példa ismertetése ipari együttműködések, pályázatok és projektek alapján

11. hét Járműkommunikáció, Vehicle-to-everything (V2X)  

-    kommunikációs protokollok: 802.11p, 802.11bd, C-V2X (LTE és 5G NR Sidelink)

-    különféle szcenáriók bemutatása

-    day 1, day 2, … use cases

12. hét Okos város és Ipar 4.0

-    alkalmazási lehetőségek: okosparkolás, okosalmérők, levegőminőség monitorozása, okos hulladékgazdálkodás, okos-közvilágítás, okos közlekedés stb.  

-    nagy területet lefedő, kisfogyasztású szenzorhálózati kommunikációs megoldások összehasonlítása az 5G alapú megközelítéssel

-    okos gyár kommunikációs szcenárió, gyártáslogisztika támogatása, beltéri pozícionálás, követés, azonosítás  

-    konkrét példák ismertetése ipari együttműködések, pályázatok és projektek alapján

13. hét Agrárdigitalizáció

-    monitoringrendszerek a mezőgazdasági termelésben  

-    növénytermesztés: mit mérhetünk, mivel mérhetjük, kommunikációs igények

-    állattenyésztés: az állatok fejlődésének és egészségének monitorozására szolgáló megoldások és kommunikációs elvárásaik a mobilhálózatokkal szemben

-    hálózatok kiterjesztése MESH technológiával, különböző technológiák integrációja, gyártófüggő és nyílt megoldások együttműködése

-    néhány konkrét példa ismertetése ipari együttműködések, pályázatok és projektek alapján

14. hét Összefoglalás

 

A gyakorlatok/laborok részletes tematikája

1. hét Példák rádiós  lefedettség és elérhető sebesség számításokra általános esetben, egyszerű teljesítményegyensúly számítások.

2. hét 3G kódkiosztás, SINR és átviteli sebesség számítások, kódosztásos rendszerek hatásainak elemzése számpéldákkal.

3. hét LTE rádiós teljesítőképesség, lefedettség és kapacitás számítások

4. hét LTE szinkronizációs, bejelentkezési és mérési eljárások a rádiós interfészen.

5. hét Mobilitás-menedzsment és rádiós erőforrás-kezelési folyamatok leírása valós hálózati példákkal: paging, location update és handover. Edge computing és NFV allokációs mintapéldák, nyereség számítása.

6. hét Működés, tipikus folyamatok az LTE rendszerben: handover folyamat, mobilitás menedzsment eljárások működése, session menedzsment. Példa számítások LTE teljesítőképességre.

7. hét Mért minőség jellemzők a mobil hálózatokban valós példákon. Teljesítmények számolása és származtatása a mért jellemzőkből.

8. hét NFC és RFID rövid áttekintés, alkalmazási és működési példák. Fejlesztési példa Bluetooth LE és NFC/RFID eszközökre.

9. hét Számítási példákkal illusztrált terhelés-számítási és erőforrás-allokációs példák: cloud RAN erőforrás-megtakarítás; MMTC terhelés; 1-1 szemelvény a 3GPP R’15 NR dokumentumokból.

10. hét Okosváros témájú mintaprojektek ismertetése

11. hét V2X mintaprojektek, tesztpályák, kapcsolódó projektek áttekintése

12. hét Ipar 4.0 projektek gyakorlati tapasztalatainak bemutatása

13. hét Precíziós mezőgazdasági példaprojektek bemutatása, elemzése

14. hét Összefoglalás