Corso di laurea magistrale - Area di Ingegneria - Accesso libero con verifica del possesso dei requisiti curriculari - Classe LM-27 - Erogato in lingua inglese
Lingua:
Inglese
Informazioni generali
Descrizione e obiettivi formativi
Il Corso, interamente svolto in lingua inglese, ha l'obiettivo di offrire una formazione di livello elevato nel settore dell'ingegneria dell'informazione, ovvero nelle discipline collettivamente riconosciute come appartenenti all'area ICT (Information and Communication Technologies). E' maggiormente specializzato nelle discipline dell'Ingegneria di Internet e delle infrastrutture di comunicazione. Tuttavia, soprattutto nei percorsi a scelta guidata suggeriti allo studente, il corso non si limita a coprire tale settore, ma ambisce a fornire competenze trasversali nell'intero settore ICT, e a preparare anche nuovissime ed emergenti figure professionali, quali i cosiddetti "data scientists", fornendo strumenti e metodologie per analizzare ed estrarre informazioni dalle enormi moli di dati che caratterizzano la società digitale moderna.
Il corso permette una formazione in Sistemi e infrastrutture o in Gestione e servizi, con una ampia base di formazione comune.
Sbocchi professionali
Tra i principali sbocchi professionali: imprese di progettazione, produzione e installazione di apparati, sistemi e infrastrutture riguardanti l'acquisizione e il trasporto delle informazioni e la loro utilizzazione in applicazioni telematiche; le imprese di pianificazione e di esercizio di reti di telecomunicazione per l'offerta al pubblico sia dei servizi interattivi, fissi e mobili, che di quelli diffusivi; imprese pubbliche e private di servizi di telerilevamento e radiolocalizzazione; enti pubblici normativi e di controllo delle telecomunicazioni; enti di controllo del traffico aereo, terrestre e navale.
Possono essere svolte funzioni di
• consulente (configurazione, progettazione di reti e servizi in area locale, certificatore, troubleshooting, "data scientist")
• Imprenditore (servizi innovativi Internet, Web, Mobile; tecnologie e piattaforme di acquisizione, trasporto, distribuzione ed analisi dei dati e segnali).
• Impiegato in enti di ricerca ed alta formazione;
• dipendente (analista, programmatore, gestione e progettazione assistita di infrastrutture, sistemi e servizi ICT).
Valutazione della didattica - Studenti
Anno accademico precedente
Riferimenti web e contatti
Sito web: http://internet.uniroma2.it/
Coordinatore:
Prof. Stefano Salsano
Email stefano.salsano@uniroma2.it
Segreteria Didattica
Dott.ssa Rosanna Gervasio
info@internet.uniroma2.it
Per ulteriori informazioni consulta anche il sito web di Facoltà:
http://ing.uniroma2.it/didattica/corsi-di-laurea/
L'immatricolazione alla Laurea Magistrale in ICT and Internet Engineering è subordinata alla verifica del possesso dei requisiti curriculari e della preparazione personale dei candidati in specifici settori.
I termini quantitativi e le modalità con le quali tali verifiche vengono effettuate sono dettagliati nel regolamento didattico del corso di studi magistrale in ICT and Internet Engineering, e pubblicizzati sul relativo portale web e materiale informativo.
Trattandosi inoltre di corso in lingua inglese, requisito curricolare obbligatorio consiste nell'aver acquisito adeguata padronanza della lingua inglese in forma scritta ed orale. In numerosi casi, elencati nel prosieguo, i requisiti di ammissione possono essere direttamente verificati mediante documentazione fornita dallo studente relativamente al percorso formativo di Laurea Triennale (o equivalente) completato.
Più specificatamente, sono direttamente ammessi senza debiti formativi i candidati che hanno conseguito una valutazione superiore ad un minimo riportato nel Regolamento Didattico, e che: 1) provengono dal corso di Laurea triennale in Ingegneria di Internet, avendo conseguito tutti i crediti formativi relativi agli esami obbligatori del corso stesso; 2) provengono dal corso di Laurea triennale in lingua inglese 'Engineering Sciences' ed hanno conseguito tutti crediti formativi erogati dal relativo indirizzo ICT; 3) provengono da un corso di laurea triennale italiano o internazionale nella classe L-8 (Ingegneria dell'Informazione), ad esempio: Ingegneria Elettronica, Informatica, Informazione, Internet, Telecomunicazioni, Automatica, etc, ed hanno a) conseguito un numero minimo di crediti formativi nelle discipline di base, ovvero nei settori dell'analisi matematica (MAT/05), della geometria (MAT/03) e della fisica (FIS/01 e FIS/03), e b) conseguito un adeguato numero minimo di conoscenze di base e relativi crediti formativi nei settori caratterizzanti (ING-INF/02-03) ed affini (tra cui ING-INF/01-04-05, specificatamente ricadenti nell'area ICT).
Per corsi internazionali, ove non vi sia una diretta corrispondenza formale con i settori sopra citati, la valutazione di corrispondenza/equivalenza è insindacabilmente svolta dal Consiglio di Corso di studi. Nel caso in cui il consiglio di corso di studi ritenga, applicando le norme di accesso indicate nel regolamento didattico, che il curriculum dello studente non soddisfi tali requisiti, sono previste le seguenti opzioni: 1) Ove risulti possibile identificare carenze recuperabili con un numero limitato di moduli, ed ove tali carenze non inficino il resto del percorso formativo, allo studente sarà comunque offerta la possibilità di iscrizione.
Il consiglio di studi provvederà a concordare con lo studente un piano di studio individuale comprendente moduli didattici caratterizzanti e/o affini, atti a recuperare tali fondamentalità. 2) Ove l'opzione (1) non sia possibile, allo studente verrà richiesta una integrazione curriculare (in termini di CFU in specifiche aree caratterizzanti e/o affini, da concordarsi con il consiglio di corso di studio), propedeutica all'immatricolazione stessa, ed atta a permettere allo studente di acquisire un sottoinsieme di competenze minime strettamente necessario al fine di poter procedere all'immatricolazione. Successivamente al positivo accertamento del possesso dei requisiti curriculari, verrà comunque svolta una verifica dell'adeguatezza della preparazione personale degli immatricolandi.
Tale verifica verrà svolta con le modalità indicate nel regolamento didattico del corso di studi magistrale in Ingegneria di Internet, ed includerà anche la verifica della necessaria padronanza della lingua inglese.
Questo nuovo corso di Laurea nasce nel 2015/16 con l'obiettivo di offrire la prima offerta formativa Magistrale dell'Ateneo in lingua inglese nel settore dell'ingegneria dell'informazione, ovvero nelle discipline collettivamente riconosciute come appartenenti all'area ICT (Information and Communication Technologies).
Nell'ambito dell'area ICT, il corso è maggiormente specializzato nelle discipline dell'Ingegneria di Internet e delle infrastrutture di comunicazione (LM-27), da cui tale corso nasce come trasformazione.
Tuttavia, soprattutto nei percorsi a scelta guidata suggeriti allo studente, il corso non si limita a coprire tale settore, ma ambisce a fornire competenze trasversali nell'intero settore ICT, ed a preparare anche nuovissime ed emergenti figure professionali, quali i cosiddetti 'data scientists', fornendo strumenti e metodologie per analizzare ed estrarre informazioni dalle enormi moli di dati che caratterizzano la società digitale moderna. In particolare, il corso si propone di fornire agli studenti gli strumenti metodologici e le conoscenze specialistiche atte ad affrontare il complesso scenario ICT (Information and Communication Technology), dalla base dei sistemi di acquisizione e trattamento delle informazioni, ai sistemi di analisi ed estrazione dell'informazione da grosse quantità di dati, al trasporto e distribuzione delle informazioni stesse ai servizi applicativi ed alla gestione delle infrastrutture e dei sistemi che sono parte integrante della rete Internet moderna e/o che si appoggiano su piattaforme internet.
La capacità di fronteggiare tale scenario richiede un insieme di conoscenze interdisciplinari, ed in particolare: i) conoscenze a livello tecnologico ed infrastrutturale, ii) competenze informatiche e di specifica e sviluppo di servizi ICT applicativi, iii) metodologie per l'analisi e l'elaborazione dei dati, e iv) competenze economico/gestionali.
Il corso di Laurea Magistrale (LM) in ICT and Internet Engineering ambisce a formare il moderno ingegnere esperto in infrastrutture digitali ('smart infrastructures').
Il corso, sebbene formalmente collocato nella classe di Laurea Magistrale LM-27 (Ingegneria delle Telecomunicazioni), ambisce a fornire competenze e metodologie ad ampio spettro, atte a coprire la pluralità di impieghi lavorativi ed opportunità emergenti nel settore dell'ICT e del digitale. Tale obiettivo è concretamente conseguito con un opportuno bilanciamento ed equilibrio tra i CFU dedicati ad insegnamenti in settori scientifico disciplinari caratterizzanti (specificatamente, 48 CFU) ed un congruo numero di CFU dedicato ad insegnamenti in settori scientifico disciplinari affini (specificatamente, 39 CFU).
Questa scelta permette al corso di estendere la tradizionale preparazione nelle discipline tradizionalmente contenute nella classe di Laurea LM-27 con la possibilità, per lo studente, di identificare (attingendo dagli insegnamenti nei settori scientifico disciplinari affini) percorsi formativi specialistici in gran parte dello spettro delle tematiche e delle professioni ICT.
Lo studente acquisirà infatti competenze relative a piattaforme software avanzate, e, tramite percorsi a scelta guidata nell'ambito degli insegnamenti caratterizzanti, potrà specializzarsi ulteriormente nelle aree della sicurezza, telerilevamento, radionavigazione, monitoraggio, analisi dei dati, oltre a complementare la preparazione con ulteriori contenuti e metodologie nei settori dell'elettronica, dell'informatica e della matematica applicata. Più specificatamente, il corso ha identificato (ed offre moduli didattici all'interno di esse) quattro aree tematiche considerate cruciali nell'evoluzione futura del settore ICT, ovvero: 1) acquisizione ed elaborazione dei dati: tecnologie, dispositivi, sistemi, strumenti ed algoritmi per il monitoraggio, rilevamento, localizzazione, 'sensing' e trattamento dell'informazione; 2) trasporto e distribuzione dei dati: tecnologie, sistemi e protocolli per la comunicazione e la distribuzione dei dati, incluse le tecnologie ed in protocolli alla base dell'infrastruttura di rete Internet; 3) Analisi dei dati: algoritmi e tecnologie scalabili per l'analisi predittiva e l'estrazione di conoscenza da (potenzialmente enormi) quantità di dati provenienti da fonti eterogenee (sensori, misure, traffico in rete, informazione distribuita su siti Internet e reti sociali, etc); 4) Sviluppo di applicazioni e servizi (sia in contesti aziendali e purpose-specific, che in contesti web, mobile, social) e relativa gestione, inclusa la capacità di identificare vulnerabilità e minacce e proteggere da cyber-attacchi. Il corso parte da una base minima di competenze e metodologie nel settore dell'ingegneria dell'informazione (acquisita e verificata come discusso nella precedente sezione relativa alle competenze in ingresso, di norma tramite una Laurea Triennale nel settore dell'Ingegneria dell'Informazione); arricchisce la preparazione acquisita dallo studente durante gli studi di primo livello con corsi specialistici nei settori dell'informatica, dell'elettronica, delle telecomunicazioni, della matematica applicata, e dell'ingegneria economico-gestionale; completa la sua formazione negli aspetti metodologici delle tecnologie di Internet e delle telecomunicazioni, approfondendo la preparazione teorica ed applicativa nella trasmissione ed elaborazione dei segnali, nelle reti di telecomunicazioni, nelle tecniche di analisi statistica dei dati e riconoscimento di fenomeni, nei sistemi di telecomunicazione e nel telerilevamento con sensori attivi (radar) e passivi.
Lo studente della LM riceve adeguata e aggiornata preparazione nei moderni sistemi di comunicazione a larga banda, nelle tecniche di modulazione avanzate, nei protocolli di rete e di comunicazione tra le reti.
In tutti i suddetti ambiti lo studente è istruito a identificare, formulare e risolvere, anche in modo innovativo, problemi complessi o che richiedono un approccio interdisciplinare.
Lo studente potrà infine scegliere autonomamente 12 CFU per completare la formazione teorica ed applicativa nelle aree specialistiche di suo interesse. La prova finale, alla quale sono attribuiti 18 crediti, consiste nell'elaborazione e nella discussione della Tesi di Laurea magistrale di fronte alla Commissione d'esame in seduta pubblica.
Lo studente completa il suo curriculum tramite tirocini o acquisendo competenze telematiche e/o informatiche di supporto alla Tesi, secondo le indicazioni del docente relatore della Tesi e del Consiglio del corso di studi.
La prova finale consiste nella stesura di una tesi svolta sotto la supervisione di un relatore i cui risultati sono presentati alla commissione d'esame di laurea, tipicamente mediante supporti video/multimediali.
Le modalità di iscrizione al corso di laurea in ICT and Internet Engineering sono descritte nel link riportato sotto.
Informazioni generali su radar, utilizzo dello spettro, misurazioni radar (distanza, velocità radiale, posizione angolare). Equazione radar fondamentale, rumore del ricevitore e dell'antenna, propagazione (attenuazione e riflessioni), perdite. Modelli Radar Cross Section e target (fluttuazione lenta e rapida); rilevamento di bersagli (fissi e mobili); integrazione degli impulsi. Teoria delle Decisioni e rilevamento radar: criteri di decisione, rilevamento di singolo impulso, rivelazione con N impulsi. Radar Doppler e Moving Target Indicator (MTI): Effetto Doppler e struttura del ricetrasmettitore coerente, Filtraggio MTI, Fattore di miglioramento e suoi limiti, Rilevatore di bersagli mobili, Filtro ottimo e Compressione degli impulsi, Segnale chirp, funzione di ambiguità. Principi dei sistemi globali di navigazione satellitare e localizzazione dei terminali mobili.
General introduction to the network access alternatives. Ethernet basics and Switched Ethernet IP over Ethernet, ARP and DHCP Wireless access: IEEE 802.11 Software Defined Networking and Network Function Virtualization Routing algorithms (Dijkstra, Bellman-Ford). Routing protocols classification. RIP, OSPF, BGP. General introduction to multiplexing techniques. PCM numerical multiplexing. PDH and SDH transport networks. Evolution of wide area data connection oriented transport technologies. IP transportation on the network backbones: from IP over ATM to IP over Optical Networks. MPLS technology. Voice over IP transport. Voice over IP signaling. SIP: Architecture and protocol. Audio flow transportation: brief notes about audio codecs (G.711, G.723, iLBC), RTP protocol.
PROGRAM: 1. INTRODUCTION TO ANTENNAS - essential chronology, radiation mechanisms, types of antennas 2. SOURCES OF ELECTROMAGNETIC FIELD – direct, induced, equivalent and image sources; radiation modeling 3. BASIC ELECTRIC AND MAGNETIC DIPOLES - static and dynamic regimes (reactive and radiating field) 4. DISTRIBUTED SOURCES - Fraunhofer and Fresnel radiation regions 5. CHARACTERIZATION OF TRANSMITTING ANTENNAS - radiation parameters: effective length, radiation intensity, directivity, gain, beamwidth, efficiency, polarization; Circuit parameters: input impedance; bandwidth 6. ELECTROMAGNETIC ANTENNA CAD: Method of Moments, the FEKO computer solver 7 BROADCASTING ANTENNAS - half-wave dipole antenna, input impedance, series and parallel resonance; quarter-wave monopole; Marconi antenna; loop antennas: small and large loop antennas; radiation diagram; input impedance, feeding techniques 8. ANTENNA SYSTEMS FOR RADIO BASE-STATIONS AND FOR RADIO-LOCALIZATION array factor; multiplication principle and total gain; aperture efficiency; uniform Array; chart of array factor; beam electronic scanning; Two-dimensional array. Beam Shaping (Fourier synthesis). Parasitic Array: Yagi Uda antenna 9. ANTENNAS FOR PERSONAL DEVICES (Smartphone, WIFI, GPS, Notebook, Tablet): slot and aperture antennas, patch integrated antennas, PIFA antennas, impedance matching, miniaturization, multi-layer antennas, antennas with circular polarization 10. ANTENNAS FOR BROADBAND AND MULTIMEDIA SERVICES thick Dipoles: biconical antennas, bow-tie; cylindrical antennas; self-scaling antennas: logarithmic spiral and log-periodic antennas; fractals antennas 11. SHORT-RANGE SYSTEMS, NETWORKS OF SENSOR AND RADIOFREQUENCY IDENTIFICATION (RFID) Transmission links, characterization of receiving antennas, Friis formula, communication via backscattering, Radar formula; Active Sensor Networks; Radio Frequency Energy Harvesting, RFID systems for contactless micro-payments (Near Field Communication NFC), UHF RFID systems for logistics and sensors; Electromagnetic characterization of RFID tags 12. ANTENNA SYSTEMS FOR SATELLITE LINKS: parabolic reflector; system gain
Introduzione alle reti a larga banda. Tecnologie delle reti di accesso. NGN (Next Generation Network). Reti MANs (Metropolitan Area Networks), WNAs (Wide Area Networks), Service convergence. Mezzi trasmissivi in rame: coppie simmetriche (doppino telefonico - twisted pair), cavi a coppie simmetriche. Attenuazione. Effetti di diafonia (paradiafonia, telediafonia). Sistemi x-DSL (x-Digital Subscriber Line): ADSL, SDSL, HDSL, SHDSL, VDSL. Tecniche di modulazione (DMT – Digital Multi Tone; OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Fibra ottica: riflessione e rifrazione della luce. Fibre ottiche: descrizione mediante l’ottica geometrica (core, cladding, fibre step-index; fibre graded-index). Modi di propagazione in fibra ottica (fibre ottiche multimodali, lunghezza d’onda di cut-off). Fibre ottiche singolo-modo (HE11, mode-field diameter). Attenuazione (coefficiente di attenuazione, assorbimento del materiale, scattering di Rayleigh). Dispersione cromatica (dispersione della velocità di gruppo, dispersione del materiale, dispersione di guida, ottimizzazione del profilo dell’indice di rifrazione del core della fibra ottica). Effetti di polarizzazione in fibra ottica (birifrangenza, fluttuazioni dello stato di polarizzazione, dispersione di polarizzazione). Equazione di propagazione in regime lineare. Effetti non-lineari in fibra ottica: effetto Kerr, effetto Brillouin, effetto Raman. Sorgenti ottiche: struttura delle bande di energia dei semiconduttori. Assorbimento. Emissione spontanea. Emissione stimolata. LED. Laser a semiconduttore. Guadagno ottico. Feedback e condizioni di soglia. Rate equations. Regime di funzionamento multimodale. Regime di funzionamento singolo-modo (DFB, DBR). Funzionamento in condizioni statiche. Modulazione del laser a semiconduttore: regime di “ piccolo” segnale, regime di “ grande” segnale, chirping. Componenti in ottica integrata: effetto elettro-ottico lineare (effetto Pockels). Modulatori elettro-ottici in LiNbO3 (modulatore di ampiezza Mach-Zehnder). Switch elettro-ottico. Componenti ottici passivi: accoppiatori direzionali, star coupler, filtri ottici (Fabry-Perot, grating). Filtri ottici sintonizzabili. Amplificatori ottici: generalità sull’ amplificazione ottica; il rumore negli amplificatori ottici (ASE, Amplified Spontaneous Emission). Amplificatori ottici in fibra drogata all’erbio (EDFA, Erbium Doper Fibre Amplifier): meccanismo di amplificazione, tecniche di pompaggio, architettura dell' ’EDFA, caratteristiche del guadagno, efficienza di conversione di potenza ottica, rumore, applicazioni di sistema (booster, amplificatore di linea, preamplificatore). Amplificazione ottica distribuita: amplificatore Raman. Ricevitori ottici: fotodiodi (PIN, APD), efficienza quantica, responsività, rumore di rivelazione (shot-noise), Limite quantico della rivelazione ottica. Struttura del ricevitore ottico a rivelazione diretta (DD – Direct Detection): amplificatore di front-end (amplificatore a transimpedenza, amplificatore ad alta impedenza). Prestazioni del ricevitore ottico: rumore termico, sensibilità del ricevitore, rapporto segnale-rumore (S/N), probabilità d’ errore di bit (BER). Configurazione del ricevitore basato su preamplificatore ottico. Sistemi ottici multicanale: WDM, DWDM, CWDM, griglia ITU delle lunghezze d’ onda, sorgenti ottiche sintonizzabili. Reti di accesso in fibra ottica: architetture di rete FFTx (FTTC, FTTB, FTTCab, FTTH). Reti ottiche passive: PON (Passive Optical Network), BPON, EPON, GPON, WDM-PON. Sistemi ibridi HFR (Hybrid Fibre Radio): Radio Over Fibre (ROF), reti di accesso ibride fibra ottica-wireless. Rete ottica di trasporto: OTN (Optical Transport Network). Architettura di rete. OA&D (Optical Add & Drop). OXC (Optical Cross Connect). Arianna BroadNet. Rete di trasporto "completamente" fotonica: Kaleydon
Introduction to the Internet Application Layer Transport Layer Network Layer Link Layer Wireless and Mobile Networks Multimedia Networking Security Network Management
Architecture of a software router (Linux). Linux Kernel Networking eBPF Networking Abstractions in Networking - Information model vs. Data model - YANG/NETCONF Architectural models and abstractions for forwarding and routing functions RIB Routing Information Base vs. Forwarding Information Base. Network dissectors and packet generators (scapy, wireshark). Application Programming Interfaces for Software Networks REST and gRPC
PARTE I – Segnali e sistemi a tempo discreto: Discrete-time Fourier transform (DTFT); trasformata Z; Discrete Fourier Series (DFS). PARTE II – Algoritmi di elaborazione: introduzione all’elaborazione numerica; Discrete Fourier Transform (DFT); elaborazione finita e lunga; elaborazione basata su DFT; Fast Fourier Transform (FFT); elaborazione con FFT. PARTE III – Progetto di filtri numerici: introduzione ai filtri; classificazione FIR e IIR; strutture, progettazione e realizzazione di filtri IIR e FIR; analisi della lunghezza finita dei registri; progetto di sistemi di DSP e applicazioni; PARTE IV- Sequenze casuali; elaborazione di sequenze casuali con filtri digitali; introduzione alla stima di sequenze casuali; stimatori di media, varianza e autocovarianza di sequenze casuali con analisi delle prestazioni; stima dello spettro; periodogramma e analisi delle prestazioni; stimatori smussati e analisi delle prestazioni; uso della FFT nella stima spettrale.
The course provides a basic understanding of the analysis and design of digital communication systems. Topics includes: principles of transmission; transmission over noisy channels; Modulation; Detection and probability of error for binary and M-ary signals (PAM, QAM, PSK etc.); Receiver design and sufficient statistics; the Nyquist criterion; Design trade-offs: rate, bandwidth, power and error probability; optimum reception in AWGN and band-limited AWGN channels; characterization of a wireless channel, wideband and narroband fading.
Elementi di teoria della probabilità: variabili e processi aleatori di tipo continuo e discreto, densità di probabilità, massa di probabilità, valore atteso. Teoria dell'informazione: concetto di informazione, autoinformazione, entropia di Shannon, misure alternative di entropia, entropia relativa, divergenza di Kullback-Leibler, divergenza di Jensen-Shannon, entropia condizionale, entropia congiunta, informazione reciproca, correlazione totale, entropia differenziale, misure di informazione normalizzate. Applicazioni al data science: concetto base di data science, definizione di dataset e attributi/feature, train set e test set, tipi di dati, analisi multivariata, descrizione statistica dei dataset, case study, metriche teoriche delle informazioni in attività di data science, preparazione dei dati, pulizia dei dati, discretizzazione degli attributi, riduzione della dimensionalità (Singular Value Decomposition), regole di associazione (unidimensionale e multidimensionale), algoritmi di classificazione (ID3, C4.5, Bayes, K-NN), alberi di classificazione, rilevamento di anomalie, clustering, addestramento e test di algoritmi, visualizzazione dei dati. Analisi e predizione di serie temporali. Metodi di valutazione degli algoritmi di data science. Esperimenti informatici: introduzione a Python, progetti in Python con applicazioni della teoria dell'informazione all’analisi dei dati, progetti in Python con applicazioni di algoritmi di data science in diverse aree.
PROGRAM 1. Copper transmission Twisted pairs; attenuation; crosstalk effects NEXT (Near-End-X-Talk), FEXT (Far-End-X-Talk); Vectoring. 2. x-DSL Systems (x-Digital Subscriber Line) ADSL, SDSL, HDSL, SHDSL, VDSL. Modulation techniques (DMT-Digital Multi Tone; OFDM-Orthogonal Frequency Division Multiplexing). 3. Optical Fibre Systems I Introduction II Optical Fibres II.1 Light reflection and refraction. II.2 Optical fibres: description by geometric optics methods (core, cladding, step-index fibre; graded-index fibre). II.3 Maxwell’s Equations. II.4 Optical fibre propagation modes (cut-off). II.5 Single-mode optical fibres (HE11, mode-field diameter). II.6 Attenuation (attenuation coefficient, material absorption, Rayleigh scattering). II.7 Chromatic dispersion (group velocity dispersion, material dispersion, guide dispersion, higher-order dispersion, optimization of the refractive index profile in optical fibre core). II.8 Polarization effects in optical fibres (birefringence, polarization state fluctuations, Jones formalism representation, Stokes parameters representation, polarization dispersion). II.9 Linear regime propagation equation (gaussian pulses, chirped gaussian pulses, optical fibre “bandwidth”). III Light-matter interaction III.1 Wave-particle light characteristics. III.2 Energy and momentum conservation. III.3 Semiconductor energy band structure. III.4 Absorption. III.5 Spontaneous emission. III.6 Stimulated emission. IV Semiconductor Laser IV.1 Optical Gain IV.2 Feedback and threshold conditions. IV.3 Rate equations. IV.4 Semiconductor laser structures. IV.5 Multimode operation regime. IV.6 Single-mode operation regime (DFB, DBR). IV.7 CW operation: optical power-current response. IV.8 Semiconductor laser modulation: “small” signal regime, “large” signal regime (clipping), frequency response, chirping. IV.9 Noise in semiconductor laser (RIN, phase noise). V Passive optical devices V.1 2x2 directional coupler. V.2 Coupled mode theory. Coupling equations. V.3 Star coupler. V.4 Phase Array based devices (AWG). V.5 Optical filters (Fabry-Perot, grating). Tunable optical filters. V.6 Optical isolators. VI Integrated optics devices VI.1 Linear electro-optic effect (Pockels effect). VI.2 Amplitude and phase electro-optic modulators (LiNbO3). VI.3 Electro-optic switch. VII Optical amplifiers VII.1 Optical amplification. VII.2 EDFA, Erbium Doper Fiber Amplifier: amplification, pump techniques, EDFA architectures, gain characteristics, optical power conversion efficiency, noise (ASE, Amplified Spontaneous Emission), system applications (booster, in-line amplifier, pre-amplifier). VII.3 Raman distributed amplifier. VIII Optical receivers VIII.1 Photodiodes: PIN, APD, quantum efficiency, responsivity, shot-noise, bandwidth. VIII.2 Direct Detection (DD) receiver structure: front-end amplifier (transimpedence amplifier, high impedence amplifier). VIII.3 Pre-amplifier based optical receiver. VIII.4 Optical detection quantum limit. VIII.5 Optical receiver performance: thermal noise, sensitivity, signal-to-noise ratio (S/N), Bit-Error-Rate (BER). IX Point-to-point digital optical systems IX.1 Link power budget. IX.2 Dispersion effects: penalty, bandwidth limitations. IX.3 Long-haul in-line amplifiers optical systems. IX.4 NRZ, RZ formats. IX.5 Dispersion compensation. X Multi-channel optical systems X.1 TDM (Time Division Multiplexing) optical systems. X.2 SCM (Sub-Carrier Multiplexing) optical systems. X.3 WDM (Wavelength-Division-Multiplexing) optical systems: wavelengths ITU grid, tunable optical sources, crosstalk effects. XI Nonlinear optical effects. XI.1 Stimulated Brillouin scattering. XI.2 Stimulated Raman scattering. XI.3 Kerr effect: Self-Phase Modulation (SPM), Cross-Phase Modulation (XPM), Four-Wave Mixing (FWM). XII Optical network topologies. XII.1 PON (Passive Optical Network). XII.2 Optical access networks: FTTC, FTTB, FTTH, WDM+PON architectures. XII.3 Optical Transport Network. ADM (Add and Drop Multiplexer). OXC (Optical Cross Connect). All Optical Networks. XIII Measure techniques for optical fibre communication systems: attenuation, OTDR; chromatic dispersion measures, measures in PON networks.
Segnali determinati tempo continuo Introduzione. Sistemi e servizi di telecomunicazioni. Definizione di segnali in senso stretto, trasmissione ideale di un segnale, segnali nel dominio del tempo. Operazioni elementari. Classificazione di segnali. Impulso ideale di Dirac. Energia e potenza dei segnali a tempo continuo, cenni su segnali a tempo discreto. Affinità tra segnali, affinità tra segnali di energia e tra segnali di potenza. Rappresentazioni di segnali in serie temporali e nello spazio dei segnali. Ortogonalizzazione di Gram-Schmidt. Trasformazioni lineari di segnali tempo continui, trasformata di Fourier e sue proprietà. Affinità tra segnali di energia rappresentati in frequenza, spettri di energia e di potenza, estensione spettrale dei segnali reali, spettri discreti di segnali periodici. Teorema del campionamento nel dominio della frequenza e del tempo. Rappresentazioni complesse di segnali tempo continui, inviluppo complesso. Elementi sui segnali di sorgente, segnali analogici o numerici, segnali sonori, segnali di immagine, elementi sui segnali numerici di sorgente, segnali multilivello di sorgente, segnali numerici sincroni e asincroni. Trasformazioni lineari fra segnali tempo continui, considerazioni sulla natura elettrica dei segnali, trasformazioni LTI nei bipoli e nei quadripoli, risposte nei domini del tempo e della frequenza, trasferimento in condizione di adattamento, quadripolo ideale e quadripoli perfetti. Fondamenti di trasmissione, trasmissione ideale, condizioni per il trasporto ideale della informazione, sistemi di trasmissione perfetti, mezzi trasmissivi perfetti, canali lineari perfetti. Elaborazione lineare di segnali tempo continuo senza e con taglio di banda, elementi sui filtri. Elaborazione di segnali a gradini e reversibilità, elaborazione non lineare su segnali a gradini, restituzione della forma a gradini, elaborazione complessiva con taglio di banda, elaborazione complessiva con riduzione della banda pratica. Multiplazione, cenni sulla conversione analogico numerica, cenni di codifica di canale, cenni di modulazione armonica. Variabili e processi aleatori tempo continuo Cenni di teoria della probabilità. Variabili aleatorie, funzioni di distribuzione e di densità di probabilità, distribuzioni condizionate di probabilità. Momenti di una variabile aleatoria, funzione caratteristica e funzione generatrice di una v.a. Funzioni di variabile aleatoria, Calcolo della funzione di distribuzione, Calcolo della funzione di densità di probabilità, Sequenze di variabili aleatorie, Trasformazioni di variabili aleatorie, Indipendenza di variabili aleatorie, Medie, varianze e covarianze, Funzioni di densità condizionali, Funzione caratteristica, Variabili aleatorie complesse.
Argomenti centrali - Introduzione alla rete Internet - Livello Applicativo - Livello di Trasporto - Livello Rete - Piano Dati - Livello Rete - Piano di Controllo - Livello Collegamento Laboratory Experiences with Wireshark software
Introduzione Definizioni di sicurezza delle informazioni/cybersecurity/sicurezza vs sicurezza/privacy;Introduzione a vulnerabilità, attacchi, minacce e possibili sistemi a rischio; Hardware, segmentazione dei problemi a corto raggio/campo vicino e lungo raggio/campo lontano SICUREZZA RF a corto raggio Fondamenti di DISPOSITIVI MEDICI WIRELESS Architettura dei sistemi di comunicazione indossabili (off the body, on-body. Through the body) Identificazione e sensori a radiofrequenza Vulnerabilità e autenticità dei sistemi indossabili wireless. Fondamenti elettromagnetici di Side Channel Attack, emissione irradiata e Suscettibilità Security by Design: schermatura, choke, watchdog Problemi di privacy nei dispositivi medici indossabili Sicurezza RF a lungo raggio Fondamenti di localizzazione RF Schemi ed esempi notevoli di guerra elettronica (Intelligence ed Elint, ESM, ECM, ECCM…, biblioteche, bassa probabilità di intercettazione, autenticazione, crittografia); Attacchi più utilizzati sul canale RF (Chaff, Eavesdroping, Jamming, Message injection, Spoofing...) Attacchi RF ai Sistemi di Navigazione Satellitare Contromisure RF e segnali (ad es. agilità di frequenza, spettro diffuso e segnali LPI, BSS, sterzo nullo, DBF...) Contromisure di sistema (Rilevamento anomalie, Integrità...) Sicurezza hardware Nozioni di base sull'affidabilità dei sistemi informatici Problemi di affidabilità dell'hardware (trojan hardware, modelli di trojan, esempi HWT, progetti HWT in FPGA, attivazione, carico utile, posizione, tassonomia dei trojan, benchmark di fiducia) Problemi di vulnerabilità dell'hardware (attacchi al canale laterale, analisi di alimentazione ed elettromagnetica, attacchi di guasto, attacchi a tempo, attacchi di esecuzione transitoria, attacchi orientati ai test, attacchi basati sulla scansione) Contromisure (contromisure contro problemi di fiducia, tassonomia del rilevamento HWT, Design for HW Trust, contromisure contro problemi di vulnerabilità) Fondamenti di sicurezza hardware (funzioni fisicamente non clonabili, PUF di silicio, definizioni e proprietà, applicazioni PUF, generatori di numeri casuali reali, introduzione TRNG fisici, post-elaborazione di numeri casuali, discussione)
PART 1 – INTRODUZIONE A SYSTEMS ENGINEERING Concetti di base di systems engineering. Modelli di ciclo di vita: waterfall, incremental, spiral. PART 2 – MODEL-BASED SYSTEMS ENGINEERING Modellazione di sistemi e linguaggi di modellazione (UML, SysML, BPMN, etc.). Applicazione allo sviluppo di sistemi software-intensive. PART 3 – MODEL-DRIVEN ENGINEERING Model-driven Engineering (MDE) e approccio MDE basato su Model Driven Architecture (MDA). Standard MDA (MOF, XMI, etc.). Linguaggi e strumenti di model transformation (QVT, ATL, etc.).
Wireless physical layer concepts Radio Planning concepts Multiple Access concepts GSM/EDGE UMTS LTE Mobile IP WiFi Networks Mobile AdHoc Network Wireless MESH Networks Delay Tolerant Networks Sensor Networks
Program: The course will be focused on the main concepts and techniques of electromagnetic fields. Fundamental topics are listed below. 1. Definitions of electric and magnetic field. Maxwell's equations. 2. Energy balance and Poynting's theorem. 3. Fields in the frequency domain. Complex notations. Polarization of a vector. Parameters of polarization. 4. Maxwell equations in the frequency domain. Energy balance in the frequency domain. 5. Propagation of waves. Plane waves in uniform means. Propagation constant and intrinsic impedance. 7. Reflection and refraction of a plane wave for normal incidence. Oblique incidence. 8. Transmission lines, Guided propagation. Coaxial cables, rectangular waveguides. 9. The electromagnetic radiation. The electromagnetic field of an impulsive source. Radiated field at a great distance. General antenna parameters. Radiation diagram. Directivity and gain. Antennas for reception. Equivalent area. Link between equivalent area and directivity. Transmission between antennas. Further details will be given before the beginning of the course.
Attacchi, contromisure, meccanismi e servizi di sicurezza Nozioni di base di crittografia ed algoritmi crittografici Cifratura stream e a blocchi, funzioni hash, algoritmi a chiave segreta e a chiave pubblica Autenticazione e firma digitale: teoria e pratica Autenticazione con algoritmi simmetrici, autenticazione forte: firma digitale, la certificazione delle chiavi, timbratura temporale dei documenti, i ruoli delle terze parti fidate Principi di gestione delle chiavi, Infrastruttura a chiave pubblica (PKI, X.509) PPP ed autenticazione AuteProtocollo PPP, PPPoE nticazione: protocolli ed approcci Autenticazione in sistemi radiomobili Radius ed evoluzioni Radius: motivazione e descrizione; limiti e problemi di Radius Evoluzione verso Diameter Supporto di meccanismi Layer 2 (EAP, 802.1X) Transport Layer Security (TLS) Descrizione dettagliata di TLS IP security (IPsec) Architettura, protocolli per la sicurezza, protocolli per la negoziazione delle chiavi, applicazioni (VPN) Secret sharing ed applicazioni Shamir Secret sharing Threshold crypto Threshold signatures … Pairing based crypto ed applicazioni Curve ellittiche: basics Pairing Identity-based encryption Estensioni Sicurezza di rete Monitoring, intrusion detection, IFirewall e programmi di protezione Extra TESLA, Merkle trees, …
Programma: Special Optical Fibres: Plastic Optical Fibres (POF), Photonic Crystals, Photonic crystals optical fibres. Optical Amplifiers: Fundamentals on optical amplification, 3-levels systems; 2-levels systems, Optical Gain. Gain Saturation, Noise in optical amplifiers (ASE, Amplified Spontaneous Emission), EDFA (Erbium Doper Fiber Amplifier), SOA (Semiconductor Optical Amplifier), Distributed optical amplification. RAMAN Amplifier. Birefringence and polarization dispersion: Birefringence, Differential Group Delay, PMD (Polarization Mode Dispersion), Jones matrix, Polarization representation in the Stokes space, Stokes vector and Poincaré sphere, Müller matrix, Principal States of Polarization, PMD Dynamical Equation, PMD statistics, Effects of the PMD on the performance of IM-DD optical communication systems, Measure techniques for PMD, PMF (Polarization Maintaining Fibres). Optical fibre propagation in non-linear regime: Non-linear Schrödinger Equation, SPM (Self-Phase Modulation), FWM (Four-Wave-Mixing), XPM (Cross-Phase Modulation),Solitons. Coherent Optical Communication Systems: Coherent optical systems: homodyne and heterodyne receivers, Demodulation techniques: coherent, differential, envelope, Balanced optical receiver. Phase-quadrature optical receiver. Polarization diversity optical receiver, Phase mo/demodulation techniques (PSK, DPSK), Amplitude mo/demodulation techniques (ASK - envelope demodulation), Frequency mo/demodulation techniques (FSK, CPFSK), Polarization mo/demodulation techniques (PolSK, ASPSK), Multilevel coherent optical systems (M-PSK, QPSK, QAM, N-SPSK, N-4QSK). Capacity of the optical fibre communication channel: Capacity of the optical channel in linear regime, Capacity of the optical channel in non-linear regime.
FIRST PART: GUIDED PROPAGATION Transmission lines: Equivalent circuit, basic equations, stationary waves, Smith Chart, 1 stub and 2 stub matching techniques. Guides: General properties of TEM, TE and TM waves. SECOND PART: FREE SPACE PROPAGATION Terrain effects: Reflection, Surface wave. The edge and mirror problems, Multiple edges. Propagation in urban areas: Wall effects. Large scale atmospheric refraction: Refraction index properties, Electromagnetic path bending, the duct problem, Effects on space links. Small scale atmospheric refraction. Elements of theory of perturbation. Application to troposcatter links. Scintillation. Molecular absorption in clear atmosphere: Water vapour and oxigen effects. Hydrometeors effects: Definitions of cross sections, Mie and Rayleigh approximations, attenuation due to clouds and fog, attenuation and crosspolarizatioon due to rain. Ionospheric propagation: Theory of ionospheric propagation, ionospheric reflection in terrestrial links, ionospheric effects in space links, the Faraday effect. The noise: Basic definitions, elements of emission theory, emission from sky, atmosphere, land, men made sources. Influence of propagation on systems: Fixed terrestrial links, space links, mobile links, radar systems.
Programma del Corso 1.Metodi di simulazione discreta 2.Simulazione parallela e distribuita 3.Simulazione guidata da tracce e da distribuzioni 4.Analisi dei risultati in simulazione 5.Convalida di esperimenti di simulazione 6.Simulazione con linguaggi generali (Java e C++) 7.Simulazione con linguaggi speciali (JMT) 8.Applicazioni allo studio dei sistemi Informatici e Reti.
Plan: Basic Graph Theory Fundamental (easy) Optimization Problems on Graphs: Maximum Spanning Trees, Maximum Flow, Shortest Paths Linear Programming (LP) and Duality Algorithms for LP: Simplex methods & Interior point Methods Applications of Linear programming to the minimum cost flow problem Integer Linear Programming (ILP) Algorithms for ILP: Cutting Planes Methods and Branch & Bound Techniques Fundamental (hard) Optimization Problems on Graphs: Steiner Tree Problem; Integer Multicommodity Flows Textbooks: Lecture notes from the instructors + publicly available textbooks
Introduzione all'ottimizzazione: approccio modellistico Problemi di ottimizzazione: classificazione ed esempi di applicazioni soprattutto in ambito Big Data Problemi di Programmazione Matematica: condizioni di esistenza della soluzione Ottimizzazione non vincolata: condizioni di ottimo, algoritmi di soluzione: condizioni di convergenza globale, convergenza di metodi con ricerche unidimensionali, Ricerca unidimensionale. Metodo del gradiente. Metodo di Newton. Metodi di decomposizione: introduzione, algoritmi sequenziali e paralleli. Metodo di Gauss Seidel, metodo di Gauss Soutwell, metodo di discesa a blocchi, cenni su decomposizione con sovrapposizione dei blocchi. Metodo di Jacobi Applicazione dell'Ottimizzazione non vincolata: addestramento del perceptron, addestramento di reti neurali multistrato e di reti RBF. Ottimizzazione vincolata: Ottimizzazione vincolata: condizioni di ottimo e algoritmi di soluzione. Condizioni di ottimo analitiche: condizioni di Fritz John, qualificazione dei vincoli. Duale di Wolfe e SVM: definizione e proprietˆ del duale di Wolfe nel caso generale e nel caso quadratico e sua applicazione all'addestramento di una Support Vector Machine (SVM). Risultato di Vapnik. SVM lineari e non lineari. Algoritmo SVMlight. Software: AMPL e WEKA con progetto pratico
The course is organized in the following main areas: 1) basic cryptography and network security: attacks, countermeasures, security services, basic cryptographic constructions (stream ciphers, block ciphers and modes, hash functions, Merkle-Damgard Construction, NMAC and HMAC, pseudo random functions, key management, public key algorithms, digital signatures, etc); 2) authentication and network protocol support: basics, PPP PAP and CHAP and relevant extensions, one time passwords, EAP, authentication in 3G, RADIUS and relevant vulnerabilities; DIAMETER, Public Key Infrastructure; 3) in-depth analysis of TLS and IPsec: basics, handshake, key management with RSA, anonymous/fixed/ephemeral Diffie-Hellman and integration in TLS; TLS record; MAC and encryption composition (and vulnerabilities); attacks to TLS with CBC (BEAST); attacks to TLS messaging (padding oracle, side channel attacks); attacks to TLS compression (CRIME), attacks to TLS session integrity (truncation attack), attacks to TLS handshake (renegotiation attack); key derivation hierarchy and PRFs, KDFs; comparative analysis with IPsec, VPN with IPsec, IKE. 4) advanced cryptographic approaches: trivial secret sharing, Shamir' secret sharing, commitments and verificable secret sharing (Feldman, Pedersen); Secure Multiparty Computation based on secret sharing; Pedersen's distributed key generation; linear secret sharing and access control matrices; threshold cryptography; threshold signatures and issues with threshold RSA (why Shoup's construction); basics of elliptic curve cryptography; ECDH; ECDSA; bilinear maps (pairing based cryptography) and example constructions (Joux 3-way DH, Boneh/Franklin Identity Based Encryption, brief hints to Attribute Based Encryption). 5) miscellaneous topics: TESLA, Merkel Trees and their applications, further topics may be optionally addressed in dedicated talks by invited experts, depending on the year (touching selected aspects of system security, intrusion detection and network protection, security certification, etc).
PARTE I – Introduzione ai sistemi di codifica di sorgente di dati multimediali. Quantizzazione. PARTE II – Codifica di sorgente: Differential e Transform Coding, Variable-length Coding, Run-length e Dictionary Coding. PARTE III – Compressione di immagini: standard JPEG, trasformate wavelet e standard JPEG 2000; PARTE IV- Compressione video: motion compensation, Standard MPEG-1/2, MPEG 4, H.261, H.263, H.264/AVC, H.265, H.266/VVC.
ORMNO is a graduate subject in the theory and practice of linear and network optimization. A first part of the course is devoted to a substantial introduction to mathematical programming and includes model formulations, geometry of linear optimization, duality theory, the simplex method, sensitivity analysis, integer linear programming with the main objective to solve real world problems problems with the aid of computer software, discrete optimization formulations and algorithms. We will focus then on Network flow problems which form a subclass of linear programming problems with several applications in telecom, as well as a number of other domains (transportation, logistics, manufacturing, computer science, project management, finance, etc.) We will address key special cases of network flow problems: the shortest path problem, the maximum flow problem, the minimum cost flow problem, and the multi-commodity flow problem. We will also consider other extensions and relevant applications of network flow problems.
Guided propagation. General aspects of guided propagation. TEM, TE, and TM waves. Coaxial liness. Rectangular waveguides. Circular waveguides. Conformal mapping techniques. Analysis of coupled lines and striplines. Microstrips in low frequency and high frequency approximations. Resonators. Fundations of resonant circuits. Rectangular cavities. Circular cavities. Microwave circuits. Properties of Z and S matrices. Excitation of waveguides. Equivalent currents. Application to studying probe to waveguide coupling, cavity to wavegude coupling, and waveguide to waveguide coupling. Matching by impedance tranformation. Quarter wave transformers. Multisection transformers. Passive microwave devices. Reciprocal devices: terminations, attenuators, phase shifters, directional couplers, Hybrid T junctions. Non reciprocal devices: isolators, circulators.
Rivolgersi al docente
Programma Sezione I: Machine Learning e Learning basato su kernel. Richiami. Metodi Supervised. Metodi probabilistici e generativi. Metodi Unsupervised. Clustering. Metriche di similarità semantica. Metodi agglomerativi. K-mean. Modelli Markoviani. Hidden Markov Models. Kernel-based Learning. Kernel polinomiali e RBF. String Kernels. Tree kernels. Latent Semantic kernels. Semantic kernels. Applicazioni. Sezione II: Statistical Language Processing Supervised Language Processing tools. HMM-based POS tagging. Named Entity Recognition. Statistical parsing. PCFGs: Charniak parser. Modelli di Parsing Lessicalizzati. Shallow Semantic Parsing: kernel based semantic role labeling. Information Extraction. Sezione III: Web Mining & Retrieval. Modelli di ranking per il Web. Introduzione alla Social Network Analysis: rango, centralità. Modelli di random walk: Page Rank. Motori di ricerca. SEO. Google. Preference Learning per IR. Sistemi di Question Answering. Open-domain Information Extraction. Acquisizione di Conoscenza da Wikipedia. Social Web. Algoritmi su grafi per la community detection. Introduzione all’Opinion Mining e al Sentiment Analysis.
Navigation and radio facilities. Satellite Navigation; structure of a GNSS (space segment, control, user) and its performance (accuracy, continuity, availability, integrity); sources of error, dilution of precision (DOP parameters); the receiver. GNSS existing and on development (GPS, Galileo, GLONASS, Beidou ….). Integrity monitoring & Augmentation (DGPS, LAAS, WAAS, GBAS). Location of the mobile terminal on the cellular network and other methods of tracking.
Navigation and radio facilities. Satellite Navigation; structure of a GNSS (space segment, control, user) and its performance (accuracy, continuity, availability, integrity); sources of error, dilution of precision (DOP parameters); the receiver. GNSS existing and on development (GPS, Galileo, GLONASS, Beidou ….). Integrity monitoring & Augmentation (DGPS, LAAS, WAAS, GBAS). Location of the mobile terminal on the cellular network and other methods of tracking. Air traffic control and related surveillance systems (PSR, SSR, MLAT-WAM, ADS-B). Traffic control of airport (SMGCS and sensors: SMR, ADS-B, local MLAT).Marine traffic control (VTS, VTMS, coastal radar, AIS).
Programma del Corso 1.Metodi di simulazione discreta 2.Simulazione parallela e distribuita 3.Simulazione guidata da tracce e da distribuzioni 4.Analisi dei risultati in simulazione 5.Convalida di esperimenti di simulazione 6.Simulazione con linguaggi generali (Java e C++) 7.Simulazione con linguaggi speciali (JMT) 8.Applicazioni allo studio dei sistemi Informatici e Reti.
Introduction to cloud computing. Virtualization. Distributed Storage. Virtual Lan. SDN, Open Flow and OpenVSwitch. OpenStack. Data Center Networking. Cloud API.
