اینترنت اشیاء

مدرس: دکتر محسن انصاری، دکتر سپیده صفری گواهی‌نامه: رسمی دوزبانه
ترم: تابستان ۱۴۰۴ پیش‌نیاز: برنامه‌سازی پایتون
زمان ارائه: یکشنبه و سه‌شنبه ۱۵:۰۰ تا ۱۶:۳۰ محل برگزاری: کلاس مجازی

هدف کلی

فناوری اینترنت اشیا یک زیرساخت ارتباطی-محاسباتی است که با استفاده از فناوری‌های مبتنی بر پروتکل‌های خاص بین دستگاه‌های نهفته که با محدودیت‌های توان مصرفی، دخیره‌سازی و قابلیت اطمینان مواجه هستند ارتباط برقرار می‌کنند. در این سیستم، اشیاء و دستگاه‌ها می‌توانند به صورت خودکار با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، داده‌ها را ارسال و دریافت کنند و بر اساس اطلاعات دریافتی، عملیات مختلفی انجام دهند. اینترنت اشیاء زمینه‌های مختلفی از جمله صنعت، خانه‌های هوشمند، کشاورزی، بهداشت و درمان، و حتی حمل و نقل را تحت تاثیر قرار داده و در حال رشد است.

سرفصل‌ها

  • مقدمه‌ای بر اینترنت اشیاء
    • تعریف و تاریخچه اینترنت اشیاء
    • اجزای سیستم‌های اینترنت اشیاء
    • مزایا و چالش‌های اینترنت اشیاء
    • کاربردهای اینترنت اشیاء در صنعت، خانه‌های هوشمند، پزشکی و دیگر زمینه‌ها
  • معماری و اجزای اینترنت اشیاء
    • معماری شبکه‌های اینترنت اشیاء
    • سنسورها و عملگرها
    • پردازش داده‌ها در اینترنت اشیاء
    • پروتکل‌های ارتباطی در اینترنت اشیاء (مانند HTTP، MQTT، CoAP)
    • لایه‌های مختلف سیستم‌های اینترنت اشیاء (دستگاه‌ها، شبکه، پردازش، سرویس‌ها)
  • پروتکل‌ها و فناوری‌های ارتباطی
    • پروتکل‌های ارتباطی بی‌سیم (Wi-Fi، Zigbee، Bluetooth، LoRaWAN، 5G)
    • پروتکل‌های سطح پایین برای ارتباطات اینترنت اشیاء
    • طراحی و مدیریت شبکه‌های اینترنت اشیاء
    • جمع‌آوری و پردازش داده‌ها
    • تکنیک‌های جمع‌آوری داده از دستگاه‌ها و سنسورها
    • تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده
    • پردازش داده‌های آنلاین و آفلاین
    • تحلیل داده‌های بزرگ (Big Data) و اینترنت اشیاء
    • یادگیری ماشین و هوش مصنوعی در اینترنت اشیاء
  • سیستم‌های لبه در اینترنت اشیاء
    • مفهوم و مزایای استفاده از فضای لبه در اینترنت اشیاء
    • سرویس‌های لبه برای ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ها
    • هماهنگی میان دستگاه‌های اینترنت اشیاء و فضای لبه
    • توسعه سیستم‌های اینترنت اشیاء
  • طراحی و پیاده‌سازی یک سیستم اینترنت اشیاء
    • استفاده از ریزپردازنده‌ها و بردهای توسعه‌دهنده (مثل Raspberry Pi، Arduino)
    • برنامه‌نویسی برای دستگاه‌های اینترنت اشیاء (زبان‌های Python، C++، JavaScript)
    • طراحی رابط‌های کاربری برای سیستم‌های اینترنت اشیاء
    • پیاده‌سازی و ارزیابی عملکرد سیستم‌های اینترنت اشیاء
  • کاربردهای پیشرفته اینترنت اشیاء
    • اینترنت اشیاء در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی (پزشکی از راه دور، پایش سلامتی)
    • اینترنت اشیاء در کشاورزی هوشمند (حسگرهای خاک، کنترل آبیاری)
    • اینترنت اشیاء در صنعت (فناوری‌های صنعت ۴.۰، اتوماسیون صنعتی)
    • اینترنت اشیاء در حمل و نقل و خودروهای هوشمند
    • آینده اینترنت اشیاء و چالش‌های پیش رو
  • پروژه عملی و کاربردی
    • کار با سنسورها و عملگرها در محیط‌های واقعی
    • طراحی و پیاده‌سازی یک پروژه اینترنت اشیاء
    • استفاده از پلتفرم‌های مختلف برای تحلیل و پردازش داده‌های اینترنت اشیاء
  • آینده اینترنت اشیاء
    • پیش‌بینی‌ها و روندهای آینده در زمینه اینترنت اشیاء
    • فرصت‌ها و چالش‌های فناوری‌های نوظهور مانند ۵G و Edge Computing

ارزیابی

  • امتحان پایان‌ترم: ۶۰ درصد
  • پروژه و تمرین: ۴۰ درصد

منابع

  1. R P. Marwedel, “Embedded System Design: Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems,” Springer, 2021.
  2. Holger Karl and Andreas Willig “Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks,” Wiley, 2007.
  3. E. A. Lee and S. A. Seshia, “Introduction to Embedded Systems - A Cyber-Physical Systems Approach,” MIT Press, 2016.
  4. P. Raj and A. C. Raman “The Internet of Things Enabling Technologies, Platforms, and Use Cases,” CRC Press, 2017.
  5. Murthy and Manoj “Ad Hoc Wireless Networks, Architectures and Protocolsm,” Pearson/Prenticie Hall, 2004.
  6. Guibas Zhao and Morgan Kaufmann “Wireless Sensor Networks - An Information Processing Approach,” 2004.
  7. Handbook of Sensor Networks: Compact Wireless and Wired Sensing Systems, Edited by Ilyas and Mahgoub, CRC Press, 2005.
  8. F. J. Dian. Fundamentals of Internet of Things: For Students and Professionals. Wiley-IEEE Press, 2022
  9. P. Raj and A. C. Raman. The Internet of Things Enabling Technologies, Platforms, and Use Cases. CRC Press, 2017.
  10. O. Hersent, D. Boswarthick, and O. Elloumi. The Internet of Things: Key Applications and Protocols. 2nd Edition. Wiley, 2013
  11. Y. Wu, H. Huang, C-X. Wang, and Y. Pan. 5G-Enabled Internet of Things. CRC Press, 2019.