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Internet das Coisas 2016/2017

  • 3 ECTS
  • Lecionada em Português
  • Avaliação Contínua

Objetivos

i) Explicar o funcionamento da Internet e Internet das Coisas de forma sucinta
ii) Utilizar ferramentas de análise de desempenho em tempo real de redes de comutação de pacotes
iii) Compreender as restrições e vantagens das redes wireless e móveis na Internet das Coisas
iv) Analisar os compromissos da interligação de redes de sensores wireless
v) Desenhar, desenvolver e testar em contexto de projeto laboratorial, um sistema realista para a Internet das Coisas, e proceder à sua demonstração e explicação em apresentação aos pares no final do semestre;
vi) Elaborar um artigo ao longo do semestre no estilo de conferência do IEEE/ACM, para eventual publicação, com objetivo de desenvolver competências autónomas de investigação, análise, síntese, sistematização, criatividade, originalidade e escrita.

Pré-Requisitos Recomendados

Sem pré-requisitos obrigatórios.

É aconselhável, porém, que os alunos possuam:
• conhecimentos de Redes de Computadores e Internet em geral, nomeadamente:
*camadas, protocolos, pacotes, serviços;
* aplicações tais como Web, P2P, multimédia;
• conhecimentos básicos de linguagens de programação (Algoritmia e Programação);
• conhecimentos de formatos básicos de representação de informação numérica, e operações aritméticas elementares em base binária (Arquitectura e Organizações de Computadores).

Método de Ensino

Nas aulas teórico-práticas recorrer-se-á ao método expositivo, a relatórios e exposições orais para apresentar os diferentes conceitos teórico-práticos. Será utilizado um simulador de redes de sensores e dispositivos electrónicos e computacionais específicos para a Internet das Coisas.
Serão utilizados métodos de prática guiada, casos práticos serão demonstrados, e os alunos terão a possibilidade de efetuar experimentação de novas situações. Serão realizados trabalhos práticos individuais e em grupo, e serão frequentemente propostas fichas de trabalho.
Apelar-se-á à participação ativa de todos os estudantes.

Conteúdos Programáticos

1. Introdução à Internet das Coisas
2. Definição da Internet das Coisas: visão geral, aplicações, potencial e desafios, e medidas de desempenho
3. Aplicações da Internet das Coisas: casos de estudo;
4. Tecnologias relacionadas com a Internet das Coisas: Computação na nuvem;
5. Tecnologias de redes e comunicações na Internet das Coisas;
6. Gestão de dados na Internet das Coisas;
7. Segurança, privacidade e confiança na Internet das Coisas;
8. Normas na Internet das Coisas;
9. Convergência de protocolos na Internet das Coisas: MQTT, CoAP, AMQP, JMS, DDS, REST, XMPP
10. Implementação da Internet das Coisas: Trabalhos laboratoriais com implementação de projectos práticos relacionados com a Internet das Coisas.

Bibliografia e Webgrafia Recomendada

• Ovidiu Vermesan, Peter Friess, Editors, Internet of Things – From Research and Innovation to Market Deployment, River Publishers, Aalborg, Denmark, ISBN: 978-87-93102-94-1

• Adrian McEwen and Hakim Cassimally (2014). Designing the Internet of Things, John Wiley and Sons, Ltd.

• E Naveen Balani (2015). Enterprise IoT, A Definitive Handbook, 1st Edition.

• Webgrafia disponibilizada no decorrer das aulas.

Bibliografia Complementar

• Daniel Kellmereit and Daniel Obodovski (2013). The Silent Intelligence – The Internet of Things, 1st Edition, DnD Ventures, S. Francisco, California, ISBNs: 978-0-9899737-0-0 (Soft Cover), 978-0-9899737-1-7 (eBooks).

• James F. Kurose, Keith W. Ross, Computer Networking, a Top-Down Approach, 6ª Edição, 2013, Addison-Wesley, ISBN-10: 0-13-285620-4; ISBN-13: 978-0-13-285620-1

Planificação Semanal

1
• Apresentação e discussão do plano curricular, metodologia de ensino e modelo de avaliação
2
• Definição da Internet das Coisas: visão geral, aplicações, potencial e desafios, e medidas de desempenho
3
• Aplicações da Internet das Coisas: casos de estudo, tais como cidades inteligentes, transportes inteligentes, casas inteligentes, fábricas inteligentes, saúde, logística, redes pessoais sem fios (WBAN)
4
• Tecnologias relacionadas com a Internet das Coisas: Computação na núvem
5
• Tecnologias de redes e comunicações na Internet das Coisas: capacidade de tráfego, mobilidade e cobertura, redes e eficiência energética de dispositivos, elevado número de dispositivos, fiabilidade, latência, flexibilidade de espectro e largura de banda, débito de dados disponível para os utilizadores; 3G, 4G, 5G, Wi-fi, Li-Fi, etc.
6
• Gestão de dados na Internet das Coisas: aquisição e análise de dados, big data, redes de sensores, sensores virtuais, processamento de eventos complexos;
7
• Teste escrito
8
• Segurança, privacidade e confiança na Internet das Coisas;
9
• Normas na Internet das Coisas: IEEE, ETSI, NIST;
10
• Convergência de protocolos na Internet das Coisas: MQTT, CoAP, AMQP, JMS, DDS, REST, XMPP
11
• Implementação da Internet das Coisas: Trabalhos laboratoriais com implementação de projectos práticos relacionados com a Internet das Coisas
12
• Início do trabalho prático
13
• Teste escrito
14
• Trabalho prático
15
• Apresentação dos trabalhos

Coerência do programa para com os objetivos

Esta UC tem por objetivo apresentar uma abordagem à Internet das Coisas (IoT). Esta é uma área vasta que abrange, em termos simples, não só a componente de sensorização e atuação, como as redes de comunicação e as aplicações com ela relacionadas. Assim, os conteúdos programáticos são desenvolvidos de acordo com a evolução do conhecimento necessária para acompanhar essa envolvência.
Em M1 dá-se uma panorâmica da IoT. Estes conteúdos alinham-se com as competências i.
M2 aborda a definição da IoT (ii, e parcialmente i e iii). M3 aborda as a aplicações da IoT (ii, iv, e v, e parc. ii). M4 aborda as tecnologias da IoT (ii, iii, iv, e v). M5 aborda as tecnologias das redes na IoT (ii, iii, iv, e v). M6 aborda gestão de dados na IoT (iii, iv, e v). M7 aborda segurança e privacidade na IoT (iii, iv, e v). M8 aborda as normas na IoT (iii, iv, e v). M9 aborda a convergência de protocolos na IoT (iii, iv, e v). M10 aborda a implementação da IoT (v).

Coerência dos métodos de ensino para com os objetivos

A IoT é uma área vasta que está a ter um impacto crescente ao nível de toda a sociedade, possibilitando a emergência de Smart Cities, ao potenciar todas as áreas de aplicação que lhe dão suporte (p.ex., Smart Transportation, Smart Grid, Smart Homes, E-Health, etc.).
Sendo a IoT uma área tão vasta, esta UC centrar-se-á tópicos específicos relacionados com sensorização, aquisição de dados, seu tratamento para obtenção de informação e atuação baseada nessa informação, em diversos contextos.
Esta UC procura desenvolver um conjunto alargado de competências relacionadas com a IoT: análise das questões relacionadas com a IoT, descrição e seleção das tecnologias de comunicação para a IoT, seleção de plataformas para a IoT, bem como análise de casos de estudo da IoT.
O método expositivo ativo permitirá apresentar e contextualizar os temas principais, complementado com vídeos.
A capacidade de análise de desempenho em tempo real de redes de sensores, bem como a análise dos compromissos da interligação de redes de sensores wireless, será avaliada com recurso a simuladores de redes de sensores em ambiente Linux, utilizando sistemas operativos de redes de sensores correndo sobre máquina virtual, e um simulador específico.
A compreensão das as restrições e vantagens das redes wireless e móveis na IoT, bem como o desenho, desenvolvimento e teste de um sistema realista para a IoT será avaliada em contexto de projeto laboratorial, utilizando componentes eletrónicos adequados e criando protótipos reais. Os resultados do trabalho laboratorial incluirão avaliação pelos pares, sendo a capacidade de análise e de discussão avaliadas através de apresentação, em aula e em grupo, a efetuar no final do semestre.
É também avaliado o desenvolvimento de competências autónomas de investigação, análise, síntese, sistematização, criatividade, originalidade e escrita, com o abraçar do desafio de identificação de uma questão relevante, sua análise e formulação de argumentos relacionados com a resposta à questão, e subsequente elaboração de um artigo individual sobre um dos temas abordados, em formato de “survey” ou “short paper”, seguindo um template internacional adequado (IEEE/ACM).
Todos os critérios descritos se destinam a avaliar o nível de compreensão da temática relacionada com a IoT.

competência genérica relevantedesenvolvida?avaliada?
Análise e sínteseSimSim
Aptidão para aplicação na prática dos conhecimentos teóricosSimSim
Capacidade crítica e de avaliaçãoSimSim
Capacidade de adaptação a novas situaçõesSimSim
Capacidade de auto-critica e de auto-avaliaçãoSim 
Capacidade de iniciativa e espírito empreendedorSimSim
Capacidade de investigaçãoSimSim
Competência em informática e uso de novas tecnologiasSimSim
Competência em língua estrangeiraSim 
Comportamento ético e responsávelSim 
Comunicação oral e escritaSimSim
CriatividadeSimSim
Gestão da informação e da aprendizagemSimSim
Preocupação com a qualidadeSimSim
Relacionamento interpessoalSim 
Resolução de problemasSimSim
Saber organizar, planear e gerirSim 
Trabalho em equipaSimSim
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