Comunicações Máquina-Máquina

Imagem d@ Fernando José da Silva Velez [Ficheiro Local]
Fernando José da Silva Velez
Código:
15403
Ano:
2
Semestre:
S1
Créditos ECTS:
6
Carga Horária:
PL(15H)/T(30H)/TP(15H)
Área Científica:
Informática, Automação e Controlo
Objectivos de Aprendizagem:
As megatendências de utilização das comunicações 5G incluem a banda larga móvel melhorada (eMBB), comunicações ultra-confiáveis de latência reduzida (URLLC) e comunicações massivas máquina-máquina (mMTC). Esta unidade curricular foca-se na compreensão, concepção e otimização das arquiteturas e protocolos de comunicação das redes 5G, centrando-se nas componentes URLLC e mMTC, incluindo as comunicações de veículos para “todas as coisas” (V2X). Os alunos irão compreender como dimensionar redes com novos rádios 5G vocacionadas para as pessoas e como facilitador de outros setores industriais, tal como a ciência médica, transportes, educação. As considerações práticas serão complementadas por aspetos de desenvolvimento e implantação. Segue-se uma abordagem do topo-para-baixo para explorar a operação dos sistemas e as interligações funcionais e interfaces, explorando-se a estrutura protocolar e os diagramas de blocos relacionados, para sistemas nas bandas sub-6 GHz e nas ondas milimétricas.
Conteúdos programáticos:
1: Introdução – indicadores de desempenho e requisitos de sistema; normalização.
2: Arquitetura das Redes 5G – Arquiteturas em nuvem e virtuais, redes definidas por software e “edge computing” para acesso múltiplo
3: Camada 2 do Novo Rádio, Camada e 3 Aspetos da operação do Sistema – funções e serviços, estados, calendarização e gestão eficiente de recursos rádio e espetro
4: Aspetos do Nível Físico (1ª e 2ª Partes) – (i) aspetos de canal e propagação, “duplexing” e atribuição de recursos; (ii) funções de nível físico, controlo de potência e procedimentos de acesso múltiplo
5: Aspetos de Projeto de Radiofrequência e de Concepção de Emissores/Recetores - parâmetros e requisitos RF, ADCs/DACs de alta frequência e tecnologias de semicondutores, projeto
6: Internet das Coisas (NB-IoT e mMTC)
7: Comunicações de Veículos para “Todas as Coisas” (V2X)
8: Operação em Bandas Partilhadas e Não Licenciadas – arquiteturas, camadas física, 2 e 3 e aspetos de implementação (caps. 6, 7 e 8)
Metodologias de Ensino e Critérios de Avaliação:
As horas de contacto teóricas (2h semanais) têm como finalidade transmitir os conhecimentos teóricos associados aos conteúdos programáticos da unidade curricular. As horas de contacto teórico-práticas (1 h semanal) têm como finalidade transmitirem aos alunos conhecimentos práticos, através da resolução de problemas, investigação e exercícios práticos. Nas aulas de laboratório (1 h semanal), desenvolvem-se trabalhos práticos laboratoriais.
Bibliografia principal:
Ahmadi, S. (2019). 5G NR: Architecture, Technology, Implementation, and Operation of 3GPP New Radio Standards. Academic Press.
Dahlman, E., Parkvall, S., & Skold, J. (2020). 5G NR: The next generation wireless access technology. Academic Press.
Siddiqi, M. A., Yu, H., & Joung, J. (2019). 5G ultra-reliable low-latency communication implementation challenges and operational issues with IoT devices. Electronics, 8(9), 981.
Le, T. K., Salim, U., & Kaltenberger, F. (2020). An overview of physical layer design for Ultra-Reliable Low-Latency Communications in 3GPP Releases 15, 16, and 17. IEEE Access.
5G Americas (2018). New Services & Applications with 5G Ultra-Reliable Low Latency Communications. 5G Americas Whitepaper.
Feng, D., Lai, L., Luo, J., Zhong, Y., Zheng, C., & Ying, K. (2021). Ultra-Reliable and Low-Latency Communications: Applications, Opportunities and Challenges. SCIENCE CHINA Information Sciences.
Wim Rouwet, Open Radio Access Network (O-RAN) Systems Architecture and Design
Língua:
Português