Insegnamento RETI DI TELECOMUNICAZIONI PER LA GESTIONE DELLE EMERGENZE
| Nome del corso di laurea | Protezione e sicurezza del territorio e del costruito |
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| Codice insegnamento | A000923 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Mauro Femminella |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2018 |
| Erogato | Erogato nel 2018/19 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria della sicurezza e protezione dell'informazione |
| Settore | ING-INF/03 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Unità didattica: cenni alla pila protocollare TCP/IP (2 ore) Unità didattica: protocolli applicativi (12 ore) Unità didattica: protocolli di trasporto (8 ore) Unità didattica: protocollo IP (8 ore) Unità didattica: cenni ai protocolli di collegamento (4 ore) Unità didattica: principali tecnologie wireless per le reti per le emergenze e posizionamento GPS (8 ore) Unità didattica: esperimenti di laboratorio tramite di strumenti informatici open source (6 ore) |
| Testi di riferimento | J. Kurose, K. Ross, Reti di calcolatori e internet. Un approccio top-down, 6a (o 7a) ed., Pearson, 2013 (2017). Materiale usato a lezione fornito dal docente tramite la piattaforma Unistudium. Testi di consultazione: A. Pattavina, Reti di Telecomunicazione, 2a ed., McGraw-Hill, 2003. M. Gast, 802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide, Second Edition, O'Reilly, 2005. |
| Obiettivi formativi | L'insegnamento rappresenta l’unico corso di reti di telecomunicazioni nel percorso di studi, ed esamina gli aspetti di base delle reti dal punto di vista protocollare e sistemistico. L'obiettivo principale dell'insegnamento consiste nel fornire strumenti metodologici e pratici per la messa in opera di sistemi e reti di telecomunicazioni in grado di supportare adeguatamente le operazioni di soccorso nella gestione delle emergenze. Per tale motivo, dopo una introduzione generale alle reti di telecomunicazioni, particolare enfasi sarà rivolta allo studio delle reti wireless, alla loro interconnessione con i sistemi cablati, alla loro progettazione e/o configurazione in scenari di emergenza, e ai sistemi di posizionamento da utilizzare nelle situazioni di emergenza, con particolare attenzione al sistema GPS. I principali vincoli di progetto che lo studente sarà tenuto a considerare, dipendenti dalle applicazioni da supportare nelle situazioni di emergenza, saranno le funzionalità offerte e la capacità trasmissiva del sistema. Le principali conoscenze acquisite alla fine del corso saranno: - elementi di base delle reti di telecomunicazioni, con particolare enfasi sui protocolli di alto livello, che si interfacciano con gli applicativi ad utilizzare in scenari di emergenza; - conoscenza delle architetture di rete dei sistemi wireless più diffusi (LTE, WiFi), con particolare attenzione ai servizi offerti e ai meccanismi di interconnessione con altre reti; - conoscenza dei principali sistemi di localizzazione e navigazione, e loro potenziale utilizzo in situazioni di emergenza, con particolare attenzione al sistema GPS. Le principali abilità, ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite nell'ambito del corso, saranno: - valutare la soluzione tecnologica più adatta allo scenario di servizio (rete in area locale, metropolitana, geografica/cellulare, rete satellitare); - analizzare le prestazioni di una rete wireless dal punto di vista della capacità di servizio; - realizzare, tramite software open-source, esperimenti che permettano di comprendere i principi di base delle reti, con particolare attenzione alle reti wireless; - padroneggiare gli strumenti per la misura della qualità di una rete wireless, con particolare attenzione alla misura della capacità e della copertura. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere i contenuti dell’insegnamento e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte, non è necessario alcun prerequisito particolare che esuli dai contenuti degli insegnamenti di analisi matematica, di fisica, e di fondamenti di informatica tipici del curriculum di qualsiasi laurea in ingegneria di primo livello. Questo include anche gli esperimenti con software open source che saranno svolti durante il corso. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel modo seguente: - lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del corso. Agli studenti verrà fornita in anticipo copia delle diapositive utilizzate dal docente a lezione tramite area riservata del corso (portale UNISTUDIUM); - esercitazioni/esempi in aula alla lavagna su problemi progettuali. Agli studenti verrà fornita in anticipo copia dei testi dei problemi svolti dal docente a lezione tramite area riservata del corso; - esercitazioni/esempi pratici in aula al calcolatore: ogni esercitazione consiste nella soluzione guidata di uno specifico problema di rete con strumenti software open-source. Agli studenti sarà fornito in anticipo il materiale per poter eseguire l'esercitazione autonomamente o poterla ripetere anche a casa. |
| Altre informazioni | Le lezioni possono essere integrate con seminari. Le lezioni e le esercitazioni si svolgeranno sempre in aula. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L'esame prevede un'unica prova d'esame scritta da sostenere alla fine del corso. Tale prova consiste in tre quesiti, ed ha una durata di due ore. Tutti i quesiti sono domande scritte a stimolo chiuso con risposta aperta, finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e la capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici del corso riguardanti gli argomenti del programma del corso: pila protocollare TCP/IP, reti wireless LTE e WiFi, sistema GPS. La prova scritta finale può essere complementata da una prova orale finale, della durata di circa 30 minuti. Tale prova orale è a discrezione del docente e viene richiesta nel caso in cui siamo emersi dalla prova scritta di valutazione evidenti squilibri metodologici e di conoscenza teorica su temi riguardanti diverse parti del corso. Tale prova può essere svolta anche su esplicita richiesta dello studente. Alternativamente, su richiesta dello studente, l’esame finale, può essere sostituito con la presentazione di un elaborato di laboratorio, preparato dallo studente con infrastruttura di calcolo propria, e riguardante la realizzazione di una rete WiFi o di una rete virtuale i cui requisiti di progetto vengono forniti dal docente con congruo anticipo. La prova consiste nella discussione orale dell'elaborato e, quando possibile, nella prova pratica di funzionamento del sistema progettato. Nella discussione saranno illustrate le problematiche poste dal caso assegnato, le possibili alternative di progetto, l'impostazione metodologica adottata e l'analisi dei risultati ottenuti. La durata di questa prova è variabile e tiene conto del tempo necessario per allestire il testbed realizzato (quando è possibile una dimostrazione), con una durata media di circa 30 minuti complessivi. Entrambe le modalità di valutazione, nel loro insieme, permettono di accertare la conoscenza e la capacità di comprensione dei temi del corso, la capacità di applicare le competenze acquisite, la capacità di esposizione e la capacità di apprendere ed elaborare soluzioni in autonomia di giudizio. |
| Programma esteso | Unità didattica: cenni alla pila protocollare TCP/IP (2 ore): concetti di base sulla separazione delle funzionalità di rete in diversi strati protocollari e funzioni pertinenti a ciascuno strato; Unità didattica: protocolli applicativi (12 ore): funzionamento del sistema DNS, del protocollo HTTP e cenni ai protocolli di messaggistica (XMPP) e alle applicazioni in tempo reale (RTP); Unità didattica: protocolli di trasporto (8 ore): funzioni basilari dello strato di trasporto, funzionamento del protocollo TCP (applicabilità, istaurazione abbattimento connessione, controllo di errore, controllo di flusso, controllo di congestione), funzionamento del protocollo UDP (applicabilità, funzioni di base) Unità didattica: protocollo IP (8 ore): principi di base del protocollo IP, modalità a datagramma, formato del pacchetto, indirizzamento e tabelle di istradamento, cenni ai protocolli di istradamento; Unità didattica: cenni ai protocolli di collegamento (4 ore): funzionalità dello strato 2, switch Ethernet; Unità didattica: principali tecnologie wireless per le reti per le emergenze e posizionamento GPS (8 ore): architettura delle reti cellulari, reti WiFi (algoritmo di accesso e sicurezza), funzionamento del sistema GPS e applicabilità; Unità didattica: esperimenti di laboratorio tramite di strumenti informatici open source da usare su piattaforma virtualizzata(6 ore). |