Systemy mobilne

Autorzy:

Mikołaj Sobczak

Typ zajęć:

Wykład (30 godz.) + laboratorium (30 godz.)

Opis:

Celem wykładu jest zapoznanie studentów z problemami przetwarzania mobilnego, jednego z najmłodszych i najbardziej dynamicznie rozwijających się obszarów informatyki. Idea umożliwienia użytkownikowi ruchomemu pełnego dostępu do danych niezależnie od miejsca i czasu staje się coraz bardziej możliwa do zrealizowania. Olbrzymi postęp technologiczny spowodował dostępność zaawansowanych i niedrogich urządzeń przenośnych i nawigacyjnych oraz systemów łączności bezprzewodowej. Powstaje duża liczba aplikacji oraz złożonych systemów informatycznych mających zapewnić użytkownikowi w terenie dostęp do informacji porównywalny ze stałym miejscem pracy. W ramach wykładu omówione zostaną najnowsze technologie mobilne i bezprzewodowe. Ukazana zostanie potrzeba stosowania systemów ruchomych, złożoność problemów w nich występujących jak i sposoby rozwiązania tychże problemów w oparciu o zaadoptowane metody stosowane w innych gałęziach informatyki.

Wymagania wstępne:

• Podstawowe wiadomości z zakresu relacyjnych i przestrzennych baz danych,
• Programowanie obiektowe
• Znajomość podstaw teorii grafów i reprezentacji grafowych,
• Podstawy programowania rozproszonego,
• Podstawowa wiedza z elektroniki i układów cyfrowych

Sylabus:

• Wykłady

Wprowadzenie – znaczenie systemów mobilnych. Zapoznanie z ideą przetwarzania mobilnego. Pokazanie rozkwitu dziedziny oraz czynników wpływających na jej rozwój. Przedstawienie mnogości zastosowań, olbrzymich korzyści dla klienta końcowego oraz złożonych i nietrywialnych problemów, jakie stoją przed projektantami nowoczesnych systemów mobilnych. Pojęcia i definicje. Podstawowe architektury, klasyfikacje terminali. Rozróżnienie między systemami mobilnymi i bezprzewodowymi. Wykazanie cech i elementów złożonego, sieciocentrycznego systemu mobilnego. Pozycjonowanie i nawigacja użytkowników mobilnych Podstawowe pojęcia nawigacyjne, określenie jednostek miar. Sposoby wyznaczania pozycji zliczonej i obserwowanej, urządzenia i systemy pozycjonujące. Nawigacja w budynkach i zintegrowane systemy nawigacyjne. Lokalny charakter informacji pozycyjnej oraz strategie jej uaktualniania. Systemy nawigacji satelitarnej GPS, GLONASS, GALILEO Historia powstania, architektura i zasada działania satelitarnych systemów nawigacyjnych. Budowa satelity Navstar i odbiornika GPS. Błędy w określaniu pozycji i ich korekcja, systemy różnicowe, opis interfejsów komunikacyjnych. Systemy komórkowe Idea i potrzeba stosowania systemów komórkowych. Podstawowe pojęcia i definicje. Zwiększanie pojemności systemów komórkowych. Omówienie zjawisk typu „roaming” i „handover”. Wady i zalety rozwiązań komórkowych. Architektura i działanie systemu GSM Podstawowe komponenty systemu GSM, budowa i rodzaje terminali komórkowych, zespoły stacji bazowych, część centralowa. Utrzymywanie informacji o położeniu terminala, zestawianie połączeń. Bezpieczeństwo w systemie GSM, technologie transmisji danych w telefonii komórkowej. Systemy łączności bezprzewodowej Geostacjonarne i niegeostacjonarne satelitarne systemy komunikacyjne. Systemy dyspozytorskie, trankingowe i przywoławcze. Telefonia bezprzewodowa, łączność w pąsmie obywatelskim. Systemy laserowe, podczerwone i ultradźwiękowe. Standardy Bluetooth i IrDA. Reprezentacje danych przestrzennych i systemy GIS Reprezentacje danych przestrzennych, dane atrybutowe. Helikalny typ danych przestrzennych. Charakterystyka systemów GIS i SIP i ich funkcjonalność. Podstawowe analizy czasowo-przestrzenne. Zastosowania systemów GIS. Nowoczesne technologie RF Zasada działania i wykorzystywane pasma częstotliwości. Technologia RFID, jej szerokie spektrum możliwych zastosowań. Układy pasywne i aktywne. Zarządzanie pasmem oraz okresami wyłączeń. Sieci sensorowe i ich zastosowania. Bezprzewodowe sieci LAN Korzyści ze stosowania bezprzewodowych sieci LAN, architektury, rozwiązania zintegrowane. Standardy 802.11/ab/g/ oraz 802.16. Dostęp do medium w sieciach WLAN, rodzaje sprzętu sieciowego i rodzaje anten zewnętrznych. Bezpieczeństwo i zastosowania sieci WLAN. Mobilne systemy baz danych Cechy charakterystyczne mobilnych systemów bazodanowych, transakcje mobilne. Zapytania i serwisy zależne od pozycji. Złożone zjawiska, jak replikacja i migracja danych. Problem zachowania spójności przy długich okresach wyłączeń. Zarządzanie pasmem i energią Zjawiska towarzyszące propagacji fal radiowych. Charakterystyka kanałów bezprzewodowych i problemy optymalizacyjne związane z zarządzaniem pasmem. Sterowanie wyłączeniami i trybem obniżonego poboru mocy w urządzeniach mobilnych. Tryby działania „na żądanie” i „rozgłoszeniowy”. Pojęcie „DATA ON AIR” Złożone problemy przetwarzania mobilnego Rekursywna dekompozycja przestrzeni przy zadanym poziomie rezolucji. Rozpraszanie danych przestrzennych. Marszrutyzacja geograficzna. Predykcja położenia użytkownika, pozycje niepewne. Środowiska programistyczne i inne narzędzia Środowiska programistyczne Java. Środowisko .NET i programowanie aplikacji mobilnych w C#. Tworzenie serwisów WAP i podstawy języka WML Wojskowe, lotnicze i morskie zastosowania systemów mobilnych Najnowocześniejsze zastosowania systemów mobilnych. Systemy sieciocentryczne. Przyszłościowe programy wykorzystujące technologie i przetwarzanie mobilne (np. DEEPWATER, LAND WARIOR). Bezpilotowe systemy latające (BSL), morskie i lądowe systemy bezzałogowe.

• Laboratorium:

Zaprojektowanie i implementacja aplikacji mobilnej w CLI (3) . Zaprojektowanie i implementacja aplikacji mobilnej w Java (2). Zaprojektowanie i implementacja serwisu WAP (2). Implementacja modułu konwersji danych przestrzennych (2). Implementacja modułu parsowania danych z odbiornika GPS - NMEA-183 (2). Zapytania zależne od pozycji w systemach GIS (1). Konfiguracja punktu dostępowego WLAN (1). Wizualizacja wektorowych danych przestrzennych (2).

Literatura:

• T. Imieliński. Mobile Computing. KLUWER, 1996.
• J. Januszewski. System GPS i inne systemy satelitarne w nawigacji morskiej. WSM, 2004.
• S. Shekhar, S. Chwala, Spatial database A TOUR. Prentice Hall, 1983.
• M. Clark. Wireless Access Networks. Wiley, 2002.
• W.Hołubowicz, P. Płóciennik. GSM cyfrowy system telefonii komórkowej. EFP, 1995.
• W.Hołubowicz, P. Płóciennik. Systemy łączności bezprzewodowej. PDN, 1997.