Scheda programma d'esame
WIRELESS NETWORKS
ROSARIO GIUSEPPE GARROPPO
Anno accademico2023/24
CdSINFORMATICA E NETWORKING
Codice918II
CFU9
PeriodoSecondo semestre
LinguaInglese

ModuliSettore/iTipoOreDocente/i
WIRELESS NETWORKSING-INF/03LEZIONI72
ROSARIO GIUSEPPE GARROPPO unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al completamento del corso, lo studente sarà in grado di dimostrare una conoscenza avanzata degli aspetti di networking dei sistemi cellulari (dal GSM fino a 5G), delle reti WLAN e delle Wireless Mesh Networks, e delle tecnologie SDN e NFV. Inoltre, lo studente avrà la possibilità di affrontare problemi di progettazione delle tecnologie presentate e sarà consapevole dei diversi aspetti da considerare in fase di progetto per evitare problemi di prestazioni.

 

 
Knowledge

The student who successfully completes the course will be able to demonstrate advanced knowledge of the networking aspects of the cellular systems (from the GSM to 5G), of Wireless LANs, Wireless Mesh Networks and the SDN and NFV technologies. Furthermore, the student will have the ability to face with design problems of the presented technologies and will be aware of the diverse design aspects to consider in order to avoid performance problems.

 

 
Modalità di verifica delle conoscenze

Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di discutere i contenuti del corso usando la terminologia appropriata e di mettere in pratica, con una consapevolezza critica, le attività illustrate durante il corso.

 

 
Assessment criteria of knowledge

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.

 

 
Capacità

Lo studente avrà le conoscenze necessarie per progettare, configurare e fare il troubleshooting di una rete WLAN. 

Lo studente sarà in grado di valutare in modo critico le diverse tecnologie di reti radiomobili disponibili.

Lo studente avrà le conoscenze per valutare le cause di eventuali problemi prestazionali in Wireless Mesh Networks, oltre che di stabilire il protocollo e la metrica di routing più adatti al particolare obiettivo progettuale.

Lo studente sarà in grado di progettare ed implementare una rete con controllo SDN utilizzando nodi di rete layer2 e nodi di rete ottica. Inoltre, avrà la capacità di programmare la rete attraverso lo sviluppo di applicazioni sul controllore SDN.

 

 
Skills

The student will have the knowledge necessary to design, configure, and troubleshoot a WLAN.

The student will be able to critically evaluate the technology of the available mobile radio networks.

The student will have the knowledge to evaluate the causes of any performance problems in Wireless Mesh Networks, as well as to establish the routing protocol and metric that best suit the particular design goal.

The student will be able to design and implement a network with SDN control using layer2 network nodes and optical network nodes. Furthermore, it will have the ability to program the network through application development on the SDN controller.

 

 
Modalità di verifica delle capacità

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.

 

 
Assessment criteria of skills

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.

 

 
Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e sviluppare sensibilità alle problematiche tecniche relative alle reti wireless.

Lo studente potrà acquisire sensibilità sulle differenze fra le prestazioni teoriche e quelle realmente ottenibili con reti wireless

Lo studente potrà sviluppare la sensibilità per i diversi aspetti tecnici ed economici da considerare nella fase di progetto di una rete wireless mesh.

 

 
Behaviors

The student will acquire and develop sensitivity to the technical issues related to wireless networks.

Students will be able to gain insights into the differences between the theoretical and experimental performance of wireless networks.

The student will be able to develop the sensitivity for the various technical and economic aspects to consider when designing a wireless mesh network.

 

 
Modalità di verifica dei comportamenti

In seguito alle diverse attività saranno richieste agli studenti delle brevi relazioni orali concernenti gli argomenti trattati

 

 
Assessment criteria of behaviors

Following the various activities, students will be asked for short oral reports on the discussed topics.

 

 
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Conoscenza generale di una rete di telecomunicazioni e delle nozioni base sul funzionamento di Internet.

Principi fondamentali delle comunicazioni digitali

Livello base di programmazione JAVA

 

 
Prerequisites

General knowledge of a telecommunications network and the basics of Internet operation.

Basic principles of digital communications

Basic principles of JAVA coding

 

 
Corequisiti

 

 

 
Co-requisites

 

 

 
Prerequisiti per studi successivi

 

 

 
Prerequisites for further study

 

 

 
Indicazioni metodologiche

 

 

 
Teaching methods

 

 

 
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Concetti base del networking, tassonomia delle reti wireless, concetti base della propagazione radio e modelli di canale, Error Detection e Correction, Automatic Repeat Request, Tecniche di accesso al mezzo, sistemi cellulari e riuso di frequenza, handoff, power control, tecniche di accesso multiplo.

Sistemi WLAN 802.11, i miglioramenti introdotti dalle diverse versioni, l'802.11n, analisi dell'efficienza del protocollo, modelli per la valutazione delle prestazioni dei sistemi 802.11, anomalie delle prestazioni e soluzioni. Wireless Mesh Networks: Architettura di un WMN, problemi di prestazioni, metriche di routing, Protocolli di routing, problemi di fairness nelle WMN, architettura IEEE 802.11s e protocollo HWMP. Reti cellulari: L'evoluzione dei sistemi 2G a 4 G, Architettura dei sistemi LTE, gestione della mobilità e della QoS nelle reti LTE, Evoluzione verso sistemi 5G. Introduzione all'interfaccia radio 5G New Radio, l'architettura della core network 5G, concetti di software-defined networking e Network function virtualization applicati ne sistemi 5G. Problemi di sicurezza nei sistemi wireless. Sicurezza nelle reti WiFi, Sicurezza nelle reti radiomobili GSM/GPRS, UMTS e LTE. Software Defined Networking SDN: principi della tecnologia SDN, inoltro del traffico nelle reti tradizionali e SDN, scoperta della topologia nelle reti SDN, astrazione degli switch OpenFlow, protocollo OpenFlow, emulazione di una rete basata su OpenFlow, architettura di una rete ottica, piano di controllo di una rete ottica, protocollo Netconf, architettura software del controllore ONOS SDN, servizi del controller ONOS SDN, sviluppo di applicazioni di networking, emulazione di una rete ottica, utilizzo di ONOS per il controllo di una rete ottica emulata. Network Function Virtualization: principi base di funzionamento dell'orchestratore Kubernetes.

 

 
Syllabus

Fundamentals of networking, wireless networks taxonomy, fundamentals of radio propagation and channel models, Error Detection and Correction, Automatic Repeat Request, Media Access Schemes, cellular systems and frequency reuse, handoff, power control, multiple access techniques. 

WLAN systems: The 802.11 family, the improvements introduced by the diverse versions, the 802.11n, analysis of the protocol efficiency, models for the performance evaluation of 802.11 systems, performance anomaly and solutions Wireless Mesh Networks Architecture of a WMN, performance issues, routing metrics, routing protocols, fairness issues of WMN, the IEEE 802.11s architecture and the HWMP protocol. Cellular Networks The evolution from 2G to 4 G systems, the LTE system architecture, mobility management and QoS issues in LTE, Evolution towards 5G systems, Introduction to the 5G New Radio interface, the 5G Core Network, the software-defined networking and the Network function virtualization in 5G systems. Security issues of wireless systems. Security in WiFi networks, Security in GSM/GPRS, UMTS and LTE mobile networks. Software Defined Networking SDN: principles of SDN technology, traffic forwarding in traditional and SDN networks, topology discovery in SDN networks, OpenFlow switch abstraction, OpenFlow protocol, emulation of an OpenFlow-based network, architecture of an optical network, control plane of an optical network, Netconf protocol, software architecture of the ONOS SDN controller, services of the ONOS SDN controller, development of networking applications, emulation of an optical network, using ONOS for controlling an emulated optical network. Network Function Virtualization: basic principles of Kubernetes.

 

 
Bibliografia e materiale didattico

I testi suggeriti sono:

E. Perahia and R. Stacey, Next Generation Wireless LANs, Throughput, Robustness, and Reliability in 802.11n, Cambridge University Press, 2008.

Walke, Mobile networks: Networking, protocols and traffic performances, Second edition, J. Wiley and sons, 2002

Penttinen, Jyrki T. J., 5G explained: security and deployment of advanced mobile communications, ed. Wiley, 2019

Patricia A. Morreale, James M. Anderson, Software Defined Networking: Design and Deployment, Ed. Taylor and Francis Inc. 2014

Glen D. Singh, The Ultimate Kali Linux Book - Second Edition, Ed. Packt Publisher, January 2022

Inoltre, saranno forniti dal docente articoli scientifici su argomenti specifici del corso.

 

 
Bibliography

Recommended reading includes the following works:

E. Perahia and R. Stacey, Next Generation Wireless LANs, Throughput, Robustness, and Reliability in 802.11n, Cambridge University Press, 2008.

Walke, Mobile networks: Networking, protocols and traffic performances, Second edition, J. Wiley and sons, 2002

Penttinen, Jyrki T. J., 5G explained: security and deployment of advanced mobile communications, ed. Wiley, 2019

Patricia A. Morreale, James M. Anderson, Software Defined Networking: Design and Deployment, Ed. Taylor and Francis Inc. 2014

Glen D. Singh, The Ultimate Kali Linux Book - Second Edition, Ed. Packt Publisher, January 2022

Papers on specific topics will be provided during the course.

 

 
Indicazioni per non frequentanti

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.

 

 
Non-attending students info

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. 

 

 
Modalità d'esame

Esame Orale

 

 
Assessment methods

Final oral exam

 

 
Stage e tirocini

 

 

 
Work placement

 

 

 
Altri riferimenti web

 

 

 
Additional web pages

 

 

 
Note

 

 

 
Notes

 

 

 
Ultimo aggiornamento 23/01/2024 10:14