Сверхплотные сети и «умный дом»: в ЛЭТИ открылась лаборатория интеллектуализации радиоэлектронных средств инфокоммуникаций

На кафедре радиоэлектронных средств (РЭС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» создана новая учебная лаборатория «Интеллектуализации радиоэлектронных средств инфокоммуникаций» (ИРСИ). Она будет использоваться для обучения бакалавров и магистрантов направлений «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и «Конструирование и технология электронных средств».

Цель лаборатории – дать студентам пространство и необходимое оборудование для освоения концептуальных принципов повышения интеллектуальной составляющей радиоэлектронных средств.

В лаборатории будут проходить практические занятия по нескольким курсам кафедры РЭС, в частности «Проектирование встроенных приложений», «Беспроводные сети», «Корпоративные сетевые технологии», «Перспективные сети нового поколения (NGN)», «Сети инфокоммуникаций».

К проведению занятий в лаборатории привлечены как молодые, так и опытные преподаватели кафедры. Создатели и ведущие преподаватели лаборатории интеллектуализации радиоэлектронных средств инфокоммуникаций – доцент Александр Владимирович Воронов и ассистент Иван Михайлович Проценко.

«Появление нынешней лаборатории – логичное и верное развитие кафедры. Раньше студенты отдельно изучали такие предметы, как «Информационные технологии, «Информатика», «Схемотехника аналоговых устройств», «Схемотехника цифровых устройств», а в данной лаборатории можно преподавать курс, который будет объединять все эти дисциплины вместе и станет развитием изучаемых предметов».

Специально для этой лаборатории были разработаны программно-аппаратные комплексы на основе одноплатных микроконтроллеров с модулями беспроводной связи, датчиками физических величин и исполнительных устройств. Вместе с инженерами и учебно-вспомогательным персоналом сотрудники кафедры РЭС с нуля создали 12 универсальных лабораторных макетов, подготовили серверную платформу коллективного доступа, а также разработали методическое обеспечение.

В состав стендов входят несколько проводных и беспроводных сетевых интерфейсов, средства аналого-цифрового преобразования, дискретные порты ввода-вывода. К этим модулям можно будет подключать датчики и исполнительные устройства с аналоговым и цифровыми интерфейсами, а также организовывать сетевые структуры для обмена данными между лабораторными комплексами.

На базе лаборатории студенты смогут познакомиться с аппаратными решениями в области одноплатных микроконтроллеров, особенностями обмена данными по последовательным проводным интерфейсам, датчиками физических величин, языками программирования C/C++ и Python, с платформами для создания программ в средах Arduino и Qt, основами сетевого взаимодействия коммуникационных устройств, беспроводной технологией Wi-Fi (в дальнейшем – и Zigbee, и LoRA), организации трафика в сверхплотных сетях, реализацией устройств «умного дома», парадигмой «интернета вещей» (IoT).

Лабораторные макеты подходят как для тех, кто только начинает изучать программирование техники интернета вещей – корпус с прозрачным окном позволяет наблюдать, как устроена платформа и как работают элементы индикации, так и для более продвинутых пользователей, решающих задачи диагностики, управления, вторичной обработки данных, организации сетевых структур на базе входящих в макеты контроллеров с датчиками и устройствами управления. Открытое архитектурное решение, заложенное при разработке, позволяет наращивать аппаратурный функционал, а программное управление дает возможность гибко изменять алгоритмическую составляющую и адаптировать комплексы к различным задачам.

Кроме занятий, предусмотренных образовательными программами, заинтересованные и инициативные студенты смогут заниматься в лаборатории самостоятельно. В частности, они смогут использовать программно-аппаратные комплексы для разработок в рамках выполнения выпускных квалификационных работ в области беспроводных интерфейсов и микроконтроллеров, а аспиранты – для своей научной деятельности.

«Лаборатория интересна тем, что она поддерживает фронтальный режим, то есть все студенты могут параллельно выполнять одни и те же задания. Но она может и поддерживать любой другой режим, потому что сами макеты – универсальны, в них содержатся программируемые микроконтроллеры, беспроводные интерфейсы, наборы датчиков, исполнительное устройство. Благодаря этим макетам в лаборатории можно заниматься программированием, оценкой работы устройств интернета вещей, сетевыми технологиями, причем в коллективном режиме».

Занимаясь в лаборатории интеллектуализации радиоэлектронных средств инфокоммуникаций, студенты освоят специфику программного обеспечения для микроконтроллеров. К контроллеру в макете подключено большое количество датчиков, таких, например, как датчик давления, датчик температуры, датчик ускорения и другие, поэтому студенты будут тренироваться управлять ими на уровне программ.

Помимо 12-и программно-аппаратных комплексов, лаборатория оснащена 25-ю компьютерами и необходимым программным обеспечением. В лаборатории могут одновременно заниматься до 24-х человек.

Как функционирует лаборатория ИРСИ можно посмотреть в видео на Rutube-канале университета.