ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| INDUSTRIAL INTERNET OF THINGS | ING-INF/03 | LEZIONI | 60 |
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Al completamento del corso, lo studente sarà in grado di dimostrare una conoscenza avanzata delle tecnologie di rete in ambiente industriale, dei protocolli e delle architetture di servizio per l'IoT e l'IIoT. Lo studente sarà capace di affrontare i problemi di progettazione delle tecnologie presentate e delle infrastrutture IIoT. Inoltre, lo studente acquisirà le conoscenze necessarie per lo sviluppo di un'infrastruttura IIoT per il miglioramento dei processi industriali.
The student who successfully completes the course will be able to demonstrate advanced knowledge of the industrial communication technologies, of IoT and IIoT protocols and service architecture. The student will be able to face with the design problems of the presented technologies and, of an IIoT framework. Furthermore, the student will have the necessary knowledge for implementing an Industrial IoT infrastructure to be used to improve industrial processes.
Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di discutere i contenuti del corso usando la terminologia appropriata e di mettere in pratica, con consapevolezza critica, le attività illustrate durante il corso.
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology, and to put into practice, with critical awareness, the activities illustrated under the guidance of the teacher during the course.
Lo studente avrà le conoscenze degli aspetti tecnologici e di progetto che caratterizzano i sistemi di comunicazione in ambiente industriale.
Lo studente acquisirà le conoscenze delle tecnologie di comunicazione cablate e wireless maggiormente utilizzate nell'ambiente industriale e nell'IoT.
Lo studente acquisirà le conoscenze dei protocolli e delle soluzioni architetturali per l'integrazione di tecnologie eterogenee in una piattaforma IoT.
Lo studente avrà le conoscenze per valutare in modo critico le soluzioni a livello applicativo e le piattaforme cloud per la gestione dei nodi di un sistema IIoT e per la raccolta e l'elaborazione dei dati.
The student will be aware of the technological and design aspects that characterize the communication systems in the industrial environment,
The student will know the most used wired and wireless communication technologies in the industrial world and the IoT
The student will know the protocols and solutions necessary for the integration of heterogeneous technologies in an IIoT platform
The student will be aware of the application-level solutions commonly used in the IoT world and cloud platforms, for managing the nodes of an IIoT system and for collecting and processing data.
Durante il corso, saranno svolti dei colloqui intermedi in cui lo studente dovrà dimostrare di avere acquisito la capacità di discutere i contenuti del corso usando la terminologia appropriata e di mettere in pratica le attività illustrate.
During the course, intermediate interviews will be held where the student will have to demonstrate that he has acquired the ability to discuss the contents of the course using the appropriate terminology and to put into practice the illustrated activities.
Lo studente potrà acquisire e sviluppare sensibilità alle problematiche tecniche relative alle reti in ambiente industriale ed alle tecnologie, protocolli e architetture IIoT.
Lo studente potrà acquisire sensibilità sulle differenze fra le prestazioni richieste nelle reti commerciali e in quelle industriali.
Lo studente potrà progettare e/o sviluppare gli elementi principali di un'infrastruttura IIoT.
The student will acquire and develop sensitivity to the technical issues related to communication in an industrial environment and to IIoT technologies, protocols and architecture.
The student will be able to gain insights into the differences between the requirements in commercial and in industrial networks.
The student will be able to design and/or implement the main components of an IIoT infrastructure.
In seguito alle diverse attività saranno richieste agli studenti delle brevi relazioni orali concernenti gli argomenti trattati.
Following the various activities, students will be asked for short oral reports on the discussed topics.
Conoscenza generale di una rete di telecomunicazioni e delle nozioni base sul funzionamento di Internet.
Principi fondamentali delle comunicazioni wireless
General knowledge of a telecommunications network and the basics of Internet operation. Basic principles of wireless communications
Il corso si svolge con lezioni frontali, con ausilio di lucidi/slide/filmati, ecc.
Durante il corso sono previsti seminari e laboratori su argomenti di ricerca attinenti al corso.
Tutto il materiale è reso disponibile sul sito di elearning del corso.
Gli studenti potranno richiedere ricevimenti per chiarimenti ed approfondimenti degli argomenti del corso. Il docente sarà contattabile con posta elettronica sempre, e risponderà in tempi brevi ai quesiti degli studenti. Il corso sarà tenuto in inglese o in italiano a seconda delle esigenze degli studenti.
The course takes place with front lessons, with the help of transparencies / slides / movies, etc.
During the course seminars and workshops will be provided on research topics related to the course.
All material is made available on the course e-learning web site.
Students will be able to request receptions for clarifications and insights into the course topics. The teacher will always be contactable by e-mail, and will answer shortly the questions of the students. The course will be held in English or in Italian depending on the student's needs.
Introduzione all’IIoT
Concetti base di IIoT e Industria 4.0. Componenti base di un’architettura IIoT. Scenari applicativi di IIoT. Concetti di Process Automation e di Factory Automation - Caratteristiche del traffico in reti industriali - Parametri prestazionali delle reti industriali - Panoramiche delle tecnologie per reti industriali.
Tecnologie di comunicazione cablate in ambiente industriale
Panoramica sui Fieldbus. Caratteristiche dei fieldbus: traffico e requisiti, pila protocollare, topologie, medium access control, paradigmi di comunicazione. Tecnologia ProfiBus. Evoluzione verso Industrial Ethernet. Problemi nell’uso di Ethernet in Ambiente industriale. Approcci alternativi per adattare la tecnologia Ethernet al mondo industriale. Gli standard IEC 61158 e 61784 del Real Time Ethernet. Tecnologia ProfiNet. Funzioni e protocolli della tecnologia Time Sensitive Networking di IEEE.
Tecnologie di comunicazione wireless per l’IoT
Tecnologia LoRaWAN, tecnologia Bluetooth e Bluetooth Low Energy, lo standard IEEE 802.15.4, tecnologia ZigBee, LTE e 5G IIoT
Protocolli di integrazione di tecnologie eterogenee
Architettura 6LowPAN, funzioni 6LowPAN: indirizzi dei dispositivi, frammentazione, compressione intestazione IPv6 e UDP. 6LowPAN Service discovery and routing - Requisiti per protocolli di routing in WSN e per IoT - Protocollo RPL. Funzioni di un protocollo session/application layer per IoT - Protocollo MQTT, Protocollo CoAP.
IIoT e Cloud
Architettura generale di un Cloud, Soluzioni di cloud privati e pubblici, Piattaforme middleware basate su cloud per la gestione dei dati e dei nodi IIoT, distinzione fra piattaforme specializzate e generaliste. Esempi di piattaforme cloud per IoT.
Introduction to IIoT
Basic concepts of IIoT and Industry 4.0. Basic components of an IIoT architecture. Application scenarios of IIoT. Process Automation and Factory Automation concepts - Characteristics of traffic in industrial networks - Performance parameters of industrial networks - Overview of technologies for industrial networks.
Industrial Wired Communication Technologies
Fieldbus overview. Fieldbus features: traffic and requirements, protocol stack, topologies, medium access control, communication paradigms. ProfiBus technology. Evolution towards Industrial Ethernet. Problems using Ethernet in an industrial environment. Alternative approaches to adapt Ethernet technology to the industrial world. The IEC 61158 and 61784 standards of Real Time Ethernet. ProfiNet technology. Functions and protocols of IEEE Time Sensitive Networking technology.
Wireless communication technologies for IoT
LoRaWAN, Bluetooth and Bluetooth Low Energy, the IEEE 802.15.4 standard, ZigBee, LTE and 5G IIoT
Protocols for the integration of heterogeneous technologies
6LowPAN architecture, 6LowPAN functions: device addresses, fragmentation, IPv6 and UDP header compression. 6LowPAN Service discovery and routing - Requirements for routing protocols in WSN and IoT – The RPL protocol. Functions of a protocol session / application layer for IoT – The MQTT protocol, The CoAP protocol.
IIoT and Cloud
General architecture of a Cloud, private and public cloud solutions, cloud-based middleware platforms for data and node management in IIoT, distinction between specialized and generalist platforms. Examples of cloud platforms for IoT.
Richard Zurawski, Industrial Communication Technology Handbook, 2nd edition, CRC Press, December 2017
Simone Cirani, Gianluigi Ferrari, Marco Picone, Luca Veltri, Internet of Things: Architectures, Protocols and Standards, Wiley, 2019
Richard Zurawski, Industrial Communication Technology Handbook, 2nd edition, CRC Press, December 2017
Simone Cirani, Gianluigi Ferrari, Marco Picone, Luca Veltri, Internet of Things: Architectures, Protocols and Standards, Wiley, 2019
Viene rilasciato tutto il materiale (slide, appunti, riferimenti bibliografici, etc.) del corso attraverso la relativa pagina web. Inoltre, il docente rimane a disposizione per chiarimenti sui diversi argomenti trattati a lezione.
All material (slides, notes, references, bibliography, and etc.) are available on the class web page. Furthermore, the teacher is available for meetings aimed at clarifying the arguments presented in the class.
Esame orale
Final oral exam
