Célkitűzés
A hálózatok által biztosított magas szintű kooperáció ma már valamennyi IT infrastruktúra létfontosságú részét képezi, alapvető összetevőjét jelenti. A folyamatosan bővülő alkalmazási területek és az egyre komplexebb igényrendszer miatt azonban a telekommunikációs hálózatok fejlődése napjainkra sem állt meg, a távközlési rendszerek egyes komponensei forradalmi változásokon mennek keresztül, és a fejlett mobil/vezetéknélküli infrastruktúrák, a felhőszolgáltatások, a hálózatüzemeltetés, a helymeghatározási módszerek és a teljesítményelemzés összetett elegyét képezve multidiszciplinárissá válnak. Az Intelligens hálózatok specializáció a legmodernebb megoldásokra összpontosítva tárja fel a hallgatók számára azokat a kulcsfontosságú technológiákat és koncepciókat, amelyek várhatóan vezető szerepet nyernek a közeljövő globális hálózati ökoszisztémájában. A specializációt elvégző hallgatók korszerű, időtálló, hálózatos szemléletet követő, tudományosan megalapozott, gyakorlatias tudást szereznek a hálózatba integrált komplex informatikai rendszerekről, tervezésükről és üzemeltetésükről. Az egyes tárgyak keretében mély ismeretekkel gazdagodnak a hálózatok legújabb fejlesztéseiről, megismerik a vezetéknélküli kommunikáció legújabb technológiáit, és átható, a teljes funkcionális hálózati architektúrára vonatkozó ismeretanyagot sajátíthatnak el az IoT felhő alapú digitális szolgáltatási környezeteitől a rádiós helymeghatározás megvalósításain át a különböző típusú modern mobilhálózatokig (pl. 5G/6G cellás, ITS-G5/WiGig/WiHD) és integrált hálózatüzemeltetési rendszerekig. Mindezt szervesen egészítik ki a hálózatok tervezési és hatékony működtetési feladataihoz kapcsolódó teljesítménymodellezési ismeretek és azok alkalmazási módszerei. Az előadások mellett a gyakorlatok során a hallgatók a hálózatok tervezési, elemzési, üzemeltetési, optimalizációs és modellezési feladatainak megoldásával foglalkoznak, a specializáció laboratóriumi tárgyainak keretein belül pedig méréseket végezve mélyítik el a fejlett mobil és vezetéknélküli architektúrákkal és a felhő alapú szolgáltatásokkal kapcsolatos ismereteiket.
A specializáció programja
1. ábra: A specializáció rövid áttekintése.
Felhőszolgáltatások intelligens eszközök támogatására (BMEVITMMA14) + Labor (BMEVITMMB06)
A digitalizációs folyamat sajátossága, hogy számos iparágban, az iparágra jellemző eszközöket összekötik a felhőbe telepített alkalmazásokkal. Ennek eredményeképpen elmosódik a határ a villamosmérnöki rendszerek és az információs infrastruktúra között és megvalósul a felhő rendszerrel integrált okos eszközök által képzett digitalizált környezet. Egy ilyen rendszer tervezése, megvalósítása és üzemeltetése során egyaránt fontos a villamosmérnökök számára megérteni az informatikai infrastruktúra meghatározó elemének, a felhő alapú hálózatnak a sajátosságait. További feladat az okos eszközök felhő rendszerbe történő integrációjának alternatíváinak megismerése. A tantárgy célja a fenti ismeretek átadása, felhasználási esetek segítségével történő szemléltetése, gyakorlása. A tárgy első részében a felhő rendszerek tulajdonságai kerülnek ismertetésre, különös tekintettel egy felhő alapú infrastruktúrára és a felhő hálózatra. A második részben ezen elvek gyakorlati megvalósítása kerül bemutatásra, a fókusz a rendszer elemeinek megismerésén és használatán lesz. A harmadik részben a tanszéki kutatási és fejlesztési projektekben használt IoT alkalmazásokon keresztül konkrét esettanulmányokon keresztül lesznek tárgyalva az okos eszközök felhő rendszerbe történő integrációjának kérdései.
Fejlett mobil- és vezeték nélküli hálózatok (BMEVIHIMA16) + Labor (BMEVIHIMB11)
A tárgy célja, hogy mélységében mutassa be a hallgatóknak a mobil és vezeték nélküli kommunikáció legújabb hálózati technológiáit, és komplex, a teljes architektúrára vonatkozó ismeretanyagot adjon át minden vonatkozó technológiacsalád esetén. Az előtanulmányokhoz illeszkedő bevezetés és egy megfelelően pozícionált evolúciós/történeti visszatekintés után a legfontosabb felhasználási eseteken keresztül közelítjük meg az elérhető megoldásokat. Ennek érdekében bemutatjuk többek között az ipar 4.0, a különböző küldetéskritikus forgatókönyvek, a kooperatív intelligens közlekedési rendszerek szolgáltatásai és az erőforrás-kritikus alkalmazások által körülírható hálózathasználati specifikumokat, és segítségükkel definiáljuk a támogató hálózati környezetekre vonatkozó követelményrendszereket. Az új felhasználási esetek és követelmények mentén először az IEEE 802.11 fejlett technológiáinak (11ac, 11ah, 11af, 11r, 11p, 11bd...), majd a 60GHz-es, milliméter hullámhosszú, multi-gigabit vezetéknélküli hálózatoknak (WiGig, WiHD) a részletezése következik. A mobil celluláris infrastruktúrák 4G és 5G képviselőinek a bemutatása a következő modul, melyben a hangsúly az 5G NR szabványokon, a legújabb spektrumhasználati technológiákon (pl. 3D beamforming, DAS, LAA), az energiahatékony megközelítéseken (DTX, antenna muting), az alkalmazás-specifikus fejlesztéseken (IoT, streaming, V2X), és az 5G maghálózat technológiáin (SDN, NFV, slicing, MEC, stb.) van, kitekintéssel a 6G irányaira. A járműkommunikációs ad-hoc hálózatok (VANET) rendszereire rátérve az alapvető architekturális megfontolásokkal alapozunk meg a jelenleg legelterjedtebb szabványos megoldások (ITS-G5/DSRC, WAVE) ismertetésének, kitérve a 4G és 5G celluláris V2X, valamint a hibrid V2X kommunikáció sajátosságaira, végül az IP és V2X világ jelenlegi viszonyára (IPWAVE és kérdései). Utolsó modulként az IoT speciális technológiáinak a bemutatása következik, szintén a teljes protokoll rétegszerkezet és vonatkozó komplett architektúrák jellemzésével, az alkalmazási rétegtől a rádiós megoldásokig (pl. MQTT, CoAP, 6LowPAN, 6Lo, RPL, CARP, ZigBee, LoRa, Sigfox, NB-IoT), megfelelően szelektált protokoll-ismertetők és a 802.11 valamint a mobil celluláris rendszerekre való hatékony visszautalások/kiegészítések segítségével.
Hálózatok tervezése és üzemeltetése (BMEVIHIMB04)
A tárgy alapvető célja, hogy betekintést nyújtson a hallgatóknak az infokommunikációs hálózatok tervezésének és üzemeltetésének módszertanába. A tárgy különös hangsúlyt fektet a kapcsolódó gyakorlati ismeretekre az elemi tervezési és üzemeltetetési/konfigurálási módszerek gyakoroltatásán és kész megoldások analízisén keresztül. A tárgy keretében áttekintésre kerülnek az IP alapú hálózatok felépítésének és működésének elméleti alapjai az adatkapcsolt kommunikációtól kezdve az útvonalválasztáson át a hálózati szolgáltatásokig. Részletesen tárgyalásra kerül a szabványos megközelítésekre alapozott feladat-orientált hálózatmodellezés, valamint a hatékony tervezési és analízis módszerek kiválasztása és alkalmazása. A hálózat-nyilvántartás, konfigurálás és üzemeltetés témaköre az automatikus orkesztrációt támogató modern, DevOps szemléletű módszerek tárgyalásán keresztül kerül feldolgozásra.
Kommunikációs hálózatok teljesítményének elemzése (BMEVIHIMB05)
A tárgy célja, hogy a számítógép és távközlő hálózatok tervezési és hatékony működtetési feladataihoz kapcsolódó teljesítmény modellezési ismereteket és azok gyarkorlati alkalmazását ismertesse. A tárgy foglalkozik az infokommunikációs hálózatok jellegzetes sorbanállási modelljeivel, bemutatja a teljesítményjellemzők matematikai és szimulációs meghatározásánál alkalmazott módszereket, valamint a sorbanállási hálózati modellek pontos és közelítő megoldási technikáit. A gyakorlatokon a megismert elméleti hálózati modelleket fix és mobil hálózatok gyakorlati teljesítőképességi problémáinak elemzésével is illusztrálják.
Rádiós helymeghatározási technológiák (BMEVITMMB07)
Az ipari gyártástechnológia, a közlekedés és természetesen a végfelhasználói szolgáltatások digitalizációjának rohamos fejlődésével egyre inkább terjednek azok a technológiai megoldások, amelyek lehetővé teszik eszközök, járművek, személyek helyének és akár helyzetének egyre pontosabb meghatározását. A tantárgy célja, hogy áttekintse a helymeghatározás megvalósításához szükséges elméleti, rádiós terjedési, irányszög és távolság becslési alapokat, ezek matematikai hátterét, azokat a technológiákat, melyek segítségével a helymeghatározás problémaköre a gyakorlatban is megvalósítható. Ennek kapcsán részletesen bemutatásra kerülnek a beltéri, illetve lokális környezetben használható rádiós technológiák és azokon alkalmazható helymeghatározási módszerek. A technológiák megismerésével a hallgató mélyebb és a mérnöki gyakorlatban is felhasználható tudást szerezhet a rádiós technológiák működéséről, használatáról. Az előadások során bemutatásra kerülnek a mobil hálózatokban alkalmazott és alkalmazható megoldások, valamint a globális helymeghatározás során használt módszerek is. A tárgy elméleti előadásait, az elméleti órákhoz szorosan kapcsolódó gyakorlatok egészítik ki. A gyakorlatok tematikája egyrészt segíti az elméleti anyag hatékonyabb megértését, valamint bemutatja az elméletben megszerzett tudáselemek gyakorlati felhasználásának lehetőségeit is.
Ajánlott választható tárgyaink
- Autonóm járművek kommunikációs technológiái (VIHIAV37)
- Számítógép-hálózatok üzemeltetése a gyakorlatban I. (VIHIAV39)
- Számítógép-hálózatok üzemeltetése gyakorlatban II. (VIHIAV42)
Önálló labor, szakdolgozat- ill. diplomatervezés
Az önálló laboratórium és a diplomaterv témák a Tanszék összes témája közül választhatók, azonban a specializációhoz illeszkedően tipikusan a hálózatok működésével, vizsgálatával, illetve ezeken való szolgáltatások fejlesztésével kapcsolatos témákat szoktuk javasolni. Nagyon gyakran ipari konzulensekkel, ipari kapcsolatunkon keresztül írunk ki témákat. Néhány példa: 5G rendszerek vizsgálata, felhő alapú rádiós hozzáférési hálózatok, többinterfészes átvitel megvalósítása, V2X szimulációs rendszer tervezése.
Tehetséggondozás
A specializációt oktató laboratóriumokban és azok kutatócsoportjaiban nagy hagyománya van a hallgatók ipari kétoldalú, EU-s, illetve magyarországi K+F projektekbe való bevonásának. A tehetséges hallgatók bekapcsolódhatnak továbbá szakmai versenyekbe (BME Netskills challenge), illetve a konzulens segítségével önálló tudományos, kutatási tevékenységet folytathatnak, amelyet TDK konferencián, már hallgatóként is akár nemzetközi konferencián bemutathatnak, illetve testreszabott PhD témaként továbbvihetnek.
Ipari kapcsolatok, szakmai gyakorlat és elhelyezkedési lehetőségek
A specializáció témájához kapcsolódóan Tanszékünk számos céggel tart fenn tradícionálisan jó kapcsolatot, ezek szívesen fogadnak hallgatókat szakmai gyakorlatra, illetve gyakori a céges témában történő diplomatervezés. Ezeknél a vállalatoknál nem gond a nálunk végzettek elhelyezkedése. Példák a teljesség igénye nélkül:
2. ábra: Ipari partnereink, a teljesség igénye nélkül.
A specializációt ill. a tanszékspecifikus részek oktatását végző laborjaink
MediaNets laboratóriumunk küldetésének tekinti a hálózati technológiák terén hagyományosnak mondható erősségeink és a mesterséges intelligencia témakörében kialakított új kompetenciáink együttes alkalmazását az okos városok kutatásában és fejlesztésében. Fő szakterületeink: gépi tanulási és adatelemzési módszerek alkalmazása az okos és automatizált városok vizsgálatában, V2X-kommunikáció és intelligens közlekedési rendszerek. A MEDIANETS jelentős európai és nemzeti kutatási projektekben, valamint hazai ipari partnerekkel közösen végzett kutatás-fejlesztési projektekben vesz részt.Oktatási tevékenységünk lefedi a teljes BSc-MSc-PhD struktúrát.
A Mobil Kommunikáció és Kvantumtechnológiák Laboratórium (MCL) kutatási és oktatási tevékenységének fókusza 1997-es alapítása óta a rádiós és mobil kommunikációs rendszerek kérdésköre. A kutatási tevékenységek ezen terület számos témáját érintik: digitális rádiós adási és vételi eljárások; jelfeldolozás; rádiós kapacitás- és teljesítőképesség elemzés; többantennás megoldások; rádiós hozzáférési hálózatok energiahatékonysága; közeghozzáférési- és rádiós erőforrás menedzsment eljárások; mobilitás menedzsment és hálózat mobilitási algoritmusok; intelligens mérőrendszerek; alkalmazásfejlesztés. Az vezetéknélküli hálózatok témáit erősíti egy, a kvantum-kommunikáció témakörére fókuszáló kutatócsoport. A laboratórium nagy számú diplomás mérnököt képzett az elmúlt 2 évtizedben, továbbá számos hazai és nemzetközi kutatási együttműködésben vett részt. A laboratórium tagjai több mint 300 tudományos publikációt jegyeznek.
Az ICT Rendszerek Elemzése, Tervezése és Fejlesztése Laboratórium (AddICT) az infokommunikációs hálózatok elméleti és gyakorlati kérdéseivel foglalkozik. Ezek közé tartoznak a hálózati technológiák, a forgalmi és megbízhatósági teljesítmény-analízis és optimalizálás, a nyilvános szolgáltatói méretű és komplexitású hálózatok tervezése, a felhő számítástechnikai rendszerek elemzése, a meglévő és új kommunikációs technológiák fejlesztése. A labor tagjai számos ipari projektben vettek és vesznek részt, ahol sikerrel alkalmazták a fenti rendszerekre kidolgozott modelleket, tervező és elemző módszereket. A jelenleg folyó kutatási programok közé tartozik a "zöld szempontú" és a nagy megbízhatóságú hálózatok tervezése, valamint a hálózati szoftverek megbízhatóságának növelésére szolgáló automatikus tesztelő megoldások fejlesztése. A kutatási kompetencia területek határozzák meg az laboratórium oktatási tevékenységének fő irányait. Hazai és nemzetközi kutatási és fejlesztési tevékenység során felhalmozott ismeretek járulnak hozzá az évfolyam szintű és a szakirányú képzés keretében kidolgozott oktatási programok színvonalas és sikeres megvalósításához.
Specializációfelelős
Dr. Bokor László, egyetemi docens
BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék (HIT)
MEDIANETS Multimédia Hálózatok és Szolgáltatások Laboratórium
e-mail: bokorl kukac hit.bme.hu
tel.: +36 1 463 2048