Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Evolution of communication networks
Course of study:
2019/2020
Code:
ITEI-2-102-s
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
ICT studies
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polski i Angielski
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Kułakowski Paweł (kulakowski@kt.agh.edu.pl)
Module summary

Wykłady: najważniejsze trendy i rozwój sieci IT w dziedzinie sieci szkieletowych i dostępowych (bezprzewodowych), tematy takie jak: sterowanie ruchem w sieciach szkieletowych, sieci operatorskie, sieci bezprzewodowe 802.11 i 5G, Internet Rzeczy.
Projekt (j.ang): praca grupowa nad jedną z najnowszych naukowych koncepcji dla sieci IT.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Potrafi wykonać projekt badawczy w zespole, zadbać o wyznaczenie ról członkom zespołu, podział obowiązków i terminowe wykonanie poszczególnych etapów projektu TEI2A_K01 Project
Skills: he can
M_U001 Potrafi zrobić przegląd literatury naukowej na temat wybranej koncepcji rozwoju sieci teleinformatycznych i wybrać zagadnienie do badań naukowych TEI2A_U02, TEI2A_U01, TEI2A_U03, TEI2A_U04 Project,
Presentation
M_U002 Potrafi przeprowadzić badania (obliczeniowe, symulacyjne lub eksperymentalne) dotyczące jednego z aspektów wybranej koncepcji rozwoju sieci teleinformatycznych TEI2A_U05, TEI2A_U02, TEI2A_U01, TEI2A_U03, TEI2A_U04 Project,
Presentation
M_U003 Potrafi przygotować raport dotyczący przeprowadzonych badań naukowych TEI2A_U05, TEI2A_U02, TEI2A_U01, TEI2A_U03, TEI2A_U04 Project,
Scientific paper
M_U004 Potrafi przygotować i wygłosić prezentację z State-of-the-Art wybranej koncepcji rozwoju sieci teleinformatycznych oraz wynikami swoich badań TEI2A_U05, TEI2A_U02, TEI2A_U01, TEI2A_U03, TEI2A_U04 Presentation,
Project
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Potrafi scharakteryzować trendy rozwoju sieci mobilnych i opisac najważniejsze techniki dla sieci 5G TEI2A_W02, TEI2A_W04 Examination
M_W002 Zna mechanizmy sterowania ruchem w sieciach szkieletowych TEI2A_W02, TEI2A_W04 Examination
M_W003 Rozumie architekturę sieci Internet z punktu widzenia sieci operatorskich, zna koncepcję sieci nakładkowych TEI2A_W02, TEI2A_W04 Examination
M_W004 Potrafi objaśnić trendy w rozwoju sieci bezprzewodowych IEEE 802.11 i koncepcję Internetu Rzeczy TEI2A_W02, TEI2A_W04 Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
58 28 0 0 30 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Potrafi wykonać projekt badawczy w zespole, zadbać o wyznaczenie ról członkom zespołu, podział obowiązków i terminowe wykonanie poszczególnych etapów projektu - - - + - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi zrobić przegląd literatury naukowej na temat wybranej koncepcji rozwoju sieci teleinformatycznych i wybrać zagadnienie do badań naukowych - - - + - - - - - - -
M_U002 Potrafi przeprowadzić badania (obliczeniowe, symulacyjne lub eksperymentalne) dotyczące jednego z aspektów wybranej koncepcji rozwoju sieci teleinformatycznych - - - + - - - - - - -
M_U003 Potrafi przygotować raport dotyczący przeprowadzonych badań naukowych - - - + - - - - - - -
M_U004 Potrafi przygotować i wygłosić prezentację z State-of-the-Art wybranej koncepcji rozwoju sieci teleinformatycznych oraz wynikami swoich badań - - - + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Potrafi scharakteryzować trendy rozwoju sieci mobilnych i opisac najważniejsze techniki dla sieci 5G + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna mechanizmy sterowania ruchem w sieciach szkieletowych + - - - - - - - - - -
M_W003 Rozumie architekturę sieci Internet z punktu widzenia sieci operatorskich, zna koncepcję sieci nakładkowych + - - - - - - - - - -
M_W004 Potrafi objaśnić trendy w rozwoju sieci bezprzewodowych IEEE 802.11 i koncepcję Internetu Rzeczy + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 125 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 58 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 45 h
Realization of independently performed tasks 17 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (28h):

Wykłady obejmują 14 dwugodzinnych spotkań z naukowcami z KT-AGH lub specjalistami z firm teleinformatycznych. Będą dotyczyć kierunków rozwoju teleinformatyki, jej aktualnych trendów i przewidywanych zmian, najważniejszych stojących przed nią wyzwań, specyfiki teleinformatycznego rynku pracy, oraz kluczowych umiejętności osób pracujących w branży teleinformatycznej.

1. Wprowadzenie.

2. Sieci światłowodowe. Rozwój sieci optycznych. Nowe architektury sieci optycznych, obiecujące zmiany funkcjonalne i technologiczne urządzeń sieci, nowe pomysły na sterowanie jej pracą. Próba oceny przedstawionych rozwiązań pod kątem możliwej ich implementacji w rozwiązaniach komercyjnych w przewidywalnym horyzoncie czasowym.

3. Sterowanie ruchem w sieciach szkieletowych. Transmisja wielościeżkowa w sieciach teleinformatycznych. Równoważenie ruchu (load balancing) w protokołach rutingu. Sieci sterowane programowo (SDN). Technika Flow-Aware Multi-Topology Adaptive Routing (FAMTAR). Wielościeżkowa transmisja w sieciach TCP.

4. Rozwój sieci operatorskich. Operatorski model sieci, taryfy i sposoby rozliczeń, koncepcja sieci nakładkowych, koncepcja ALTO, wirtualizacja sieci, wirtualizacja zasobów, NFV.

5. Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe w zastosowaniach teleinformatycznych. Przegląd podstawowych metod, uczenie nadzorowane, uczenie nienadzorowane. Rozpoznawanie wzorców. Sztuczne sieci neuronowe. Obliczenia ewolucyjne. Wnioskowanie na podstawie wiedzy niedoskonałej.

6. Chmury obliczeniowe. Wprowadzenie do zagadnień chmury obliczeniowej, środowiska integrujące chmury obliczeniowe, mgła obliczeniowa i obliczenia na brzegu sieci, wirtualizacja funkcji sieciowych w kontekście chmur, sieci sterowane programowo na potrzeby chmur, testowanie chmur vs. testowanie z wykorzystaniem infrastruktury chmury.

7. Bezpieczeństwo chmury obliczeniowej. Sposoby zabezpieczania chmury obliczeniowej, aplikacje, architektury, porównanie bezpieczeństwa chmury i rozwiązań standardowych.

8. Kiedy opłaca się optymalizować aplikacje? Wykład gościnny z firmy Codewise.

9. Łąki radiowe: rywalizacja o dostęp w pasmach nielicencjonowanych. W jaki sposób można zapewnić dostęp do radiowych pasm nielicencjonowanych aby było “sprawiedliwie”? Przegląd metod od “wolnej amerykanki” (USA) do regulacji ETSI (Europa). Czy LTE wyprze Wi-Fi?

10. Sieci zorientowane na użytkownika (context-aware networks and customer relations issues). Zarządzanie siecią musi być automatyzowane jednak z drugiej strony musi uwzględnić potrzeby każdego użytkownika. Wykład omówi wyzwania stoją przed automatycznym identyfikowaniem potrzeb oraz wymagań pojedynczych użytkowników.

11. Trendy w rozwoju sieci bezprzewodowych IEEE 802.11. Rozszerzenia 802.11ac/ax, 802.11ad/ay oraz 802.11ah. Częstotliwościowe pasma pracy przyszłych sieci Wi-Fi (poniżej 1 GHz, 2.4 oraz 5 GHZ, 60 GHz) oraz przyczyny ich wyboru.

12. Ewolucja sieci 4G/5G. Trendy rozwojowe sieci bezprzewodowych i mobilnych, kluczowe wymagania dla przyszłych sieci, możliwości i ograniczenia w zwiększaniu przepustowości, widmo fal radiowych i jego efektywne wykorzystanie, jakość transmisji i wydajność energetyczna w sieciach bezprzewodowych.

13. Internet Rzeczy. Przedstawienie cech charakterystycznych oraz wyzwań stojących przez Internetem Rzeczy. Techniki sieciowe stosowane w Internecie Rzeczy.

14. Komunikacja w nanoskali. Znaczenie nanokomunikacji dla rozwoju nanotechnologii. Różne podejścia do problemu konstrukcji nanomaszyn i metod ich komunikacji: a) miniaturyzacja istniejących rozwiązań, b) budowa nanomaszyn z pojedynczych molekuł, c) adaptacja istniejących struktur biologicznych. Komunikacja molekularna. Przesyłanie informacji w paśmie teraherzowym (0.1-10 THz) dla nanomaszyn grafenowych. Nanokomunikacja z wykorzystaniem zjawiska FRET.

Szczegółowy harmonogram wykładów:
http://www.kt.agh.edu.pl/~brus/evolution_lectures.html

Project classes (30h):

Ćwiczenia projektowe będą prowadzone w języku angielskim. Wszystkie opisane poniżej opracowania pisemne i prezentacje powinny zostać przygotowane również w języku angielskim.

W ramach ćwiczeń projektowych, studenci w małych grupach będą opracowywać wybrane zagadnienia dot. najnowszych trendów w sieciach komunikacyjnych.
Praca nad projektem będzie obejmować:
- ustalenie tematu z prowadzącym, dyskusję nad teorią i badaniami, które zostaną przeprowadzone,
- wstępną prezentację przedstawiającą co w projekcie zostanie zrobione,
- konsultacje z prowadzącym dot. realizacji projektu,
- przedstawienie wyników badań,
- oddanie opracowanie pisemnego zawierającego state-of-the-art tematyki i opis przeprowadzonych badań,
- prezentację finalną przedstawiającą całościowe efekty pracy nad projektem.

Szczegółowy harmonogram zajęć projektowych:
http://www.kt.agh.edu.pl/~brus/evolution_project.html

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zaliczenie projektu odbywa się etapowo na obowiązkowych spotkaniach z prowadzącym. Należy uzyskać przynajmniej 50% sumarycznej liczby punktów możliwej do zdobycia na wszystkich etapach. Osoby, które były obecne na obowiązkowych spotkaniach, ale uzyskały mniej niż 50% punktów, mogą przystąpić do zaliczenia poprawkowego, w tym wypadku poprawy swojego projektu, jedynie na ocenę 3.0.

Egzamin odbywa się w formie ustnej. W przypadku uzyskania oceny 2.0, student(ka) może dwukrotnie podejść do egzaminu poprawkowego.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

Aby uzyskać pozytywną oceną końcową, student(ka) musi wcześniej zdobyć pozytywne oceny zarówno z projektu jak i egzaminu. W takie sytuacji, końcowa ocena będzie średnią ważoną tych ocen, z wagami 45% oceny z projektu i 55% oceny z egzaminu.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

W przypadku usprawiedliwionej (choroba) nieobecności na zajęciach projektowych, student(ka) może zaliczyć dane spotkanie na zajęciach w kolejnym tygodniu.

Prerequisites and additional requirements:

Brak.

Recommended literature and teaching resources:

Publikacje naukowe z baz Elsevier, Springer, IEEE.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Robert Wójcik, Jerzy Domżał, Zbigniew Duliński, Flow-Aware Multi-Topology Adaptive Routing, IEEE Communications Letters, Volume: 18, Issue: 9, Sept. 2014.

Piotr Borylo, Artur Lason, Jacek Rzasa, Andrzej Szymanski, Andrzej Jajszczyk, Green cloud provisioning throughout cooperation of a WDM wide area network and a hybrid power IT infrastructure : a study on cooperation models, Journal of Grid Computing, 2016, vol. 14 iss. 1, s. 127–151.

K. Kosek-Szott, J. Gozdecki, K. Loziak, M. Natkaniec, L. Prasnal, S. Szott, and M. Wagrowski, Coexistence Issues in Future WiFi Networks, IEEE Network, vol. 31, no. 4, 2017.

P. Gallo, K. Kosek-Szott, S. Szott, I. Tinnirello, “CADWAN: A Control Architecture for Dense WiFi Access Networks”, IEEE Communications Magazine, vol. 56, no. 1, pp. 194-201, Jan. 2018.

P. Gallo, K. Kosek-Szott, S. Szott, I. Tinnirello, SDN@home: A Method for Controlling Future Wireless Home Networks, IEEE Communications Magazine, May 2016.

S. Szott, “Selfish Insider Attacks in IEEE 802.11s Wireless Mesh Networks,” IEEE Communications Magazine, vol.52, no. 6, pp.227-233, June 2014.

J. Konorski, S. Szott, Discouraging Traffic Remapping Attacks in Local Ad Hoc Networks, IEEE Transactions on Wireless Communications, vol.13, no.7, pp.3752-3767, July 2014.

S. Szott, G. Ptaszek and L. Janowski, Assessing the Cooperativeness of Users in Wi-Fi Networks, Proc.
of International Conference on Wireless Information Networks and Systems, January 2014.

Pawel Kulakowski, Kamil Solarczyk, Krzysztof Wojcik, Routing in FRET-Based Nanonetworks, IEEE Communications Magazine, September 2017, vol. 55, no. 9, pp. 218-224.

Kamil Solarczyk, Krzysztof Wojcik, Pawel Kulakowski, Nanocommunication via FRET with DyLight Dyes using Multiple Donors and Acceptors, IEEE Transactions on NanoBioscience, April 2016, vol. 15, no. 3, pp. 275-283.

Krzysztof Wojcik, Kamil Solarczyk, Pawel Kulakowski, Measurements on MIMO-FRET nano-networks based on Alexa Fluor dyes, IEEE Transactions on Nanotechnology, May 2015, vol. 14, no. 3, pp. 531-539.

Pawel Kulakowski, Esteban Egea-Lopez, Joan Garcia-Haro, Luis Orozco Barbosa, ARROW: Azimuth-Range Routing for Large-Scale Wireless Sensor Networks, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, April 2013, 2013:93.

Additional information:

Zajęcia projektowe będą się odbywać w języku angielskim.