Systemy mobilne

Forma zajęć

Wykład (30 godzin) + laboratorium (30 godzin)

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.

Sylabus

Autor

• Mikołaj Sobczak

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

Zawartość

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

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.