Технологии беспроводной связи (студенческий трек)

Рынок беспроводной связи и IoT решений — один из самых быстрорастущих в XXI веке. В 2027 году, согласно оценкам Grand View Research, рынок связи пятого поколения (5G) вырастет до $496,6 млрд.
Технологии беспроводной связи новых поколений позволяют развивать автономные беспилотные устройства различного назначения, взаимодействие которых организовано в парадигме роя. Это и морские исследовательские суда с возможностью выпускать малые плавучие лаборатории, и кубсаты на орбите, и беспилотные автомобили, обменивающиеся между собой информацией вплоть до температуры асфальта и скорости движения в пробке или на магистрали.

Каждая команда профиля получит программно-аппаратные комплексы «БТС», которые позволяют моделировать реальную ситуацию для систем связи нового типа между автономными роевыми объектами, например, спутники, подводные аппараты или сельскохозяйственные дроны.
В задачах финала рассматриваются вопросы слежения за подвижным объектом и источником сигнала, задача кодирования и декодирования сигналов, в том числе “на лету”, вопрос изучения характера шумов, а также создания протоколов передачи данных с учетом определенных требований к надежности, характеру помех в канале, скорости передачи, взаимосвязи данных в многоканальных системах.

Широковещательная связь не является приемлемым решением в большинстве случаев в силу целого ряда причин, включая энергозатраты, зашумление диапазонов рабочих частот, арбитража от множества источников. Из-за этого возникает совершенно новый пласт требований к связи между аппаратами, организованными по принципу роя (в том числе, крайне разреженного) в режиме точка-точка с направленным каналом связи. При этом взаимное положение аппаратов зачастую неизвестно, а иногда и вовсе не поддается вычислению, каналы сильно зашумлены, энергозапас на борту ограничен, а возможности закрывать сообщения длинными помехоустойчивыми кодами и повышать мощность сигнала отсутствуют. Именно этот процесс предложено промоделировать студентам в ходе решения задач финала профиля «Технологии беспроводной связи».

Чат для участников профиля в Телеграмме: https://t.me/joinchat/DpmSNUdPf5Y0_3ntf5Xgtw

Состав команды — 3-5 человек:

  • Программист — программирование адаптивной системы слежения, работа с протоколами связи
  • Программист- исследователь — анализ характеристик шума в каналах, выбор схемы помехоустойчивого кодирования, помехоустойчивое кодирование для оптического канала
  • Аналитик — исследователь — работа с данными и основами корреляционного анализа, работа с механикой стенда, расшифровка кодов и характеристик стенда
  • Программист — умение обработки сигналов, работа с данными и владение основами корреляционного анализа
  • Капитан — сбор и анализ решений подзадач от всех специалистов, описанных выше, обсуждение и коррекция полученных результатов для более эффективного решения общей задачи, организация командной работы. Капитан должен обладать знаниями по всем основным темам, уметь разбираться в коде

Разработчики профиля:
ИСЗФ СО РАН, ООО “Инситилаб”
АНОО ВО “Сколковский институт науки и технологий”

Партнёры профиля:
Члены Консорциума Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Технологии беспроводной связи и интернета вещей»

Отборочные этапы

Задачи отборочного этапа будут включать в себя как отдельные задания по 5 тематическим разделам (линейная алгебра, дифференциальные уравнения, программирование, теория вероятностей, беспроводная связь), так и комплексные задания, позволяющие интегрировать положения математики, информатики и факультативные знания и навыки, необходимые для решения задачи финала.

Заключительный этап

В основу командных заданий финала положено моделирование систем связи, которые могут применяться, например, для беспилотных летательных аппаратов, организованных по принципу роя. Сюда входят следующие задачи: слежение за подвижным источником сигнала с учетом его диаграммы направленности, адаптивная дешифрация в реальном времени, исследование шумов, помехоустойчивое кодирование, корреляционный анализ. Командам предстоит разработать программы для решения этих задач и опробовать их на программно-аппаратных стендах. Помимо слежения за источником сигнала, участникам предстоит разработать и реализовать собственный протокол связи под конкретные условия среды.

В финале команды будут работать в формате деятельности современной инженерно-исследовательской команды: ограниченное время на решение задачи, отсутствие «готового решения» и однозначного технического задания.

Соревнования будут проходить с использованием образовательного комплекса «Беспроводные технологии связи», разработанного компанией ООО «ИнСитиЛаб» при финансовой поддержке Фонда содействия инновациям. Комплекс включает в себя стенд “Основы визуализации кодирования сигналов” и стенд “Узконаправленные каналы связи”. Комплекс позволяет моделировать реальную ситуацию для систем связи нового типа между автономными роевыми объектами, такими как спутники, дроны или подводные необитаемые аппараты.
Проведение заключительного этапа запланировано в первой половине апреля 2021 г. в очном формате в Сколтехе (г. Москва, территория инновационного центра «Сколково», Большой бульвар, д. 30 стр.1).

В случае сохранения специального режима осуществления деятельности Сколтеха с учетом реализации мер, направленных на недопущение распространения коронавирусной инфекции, финал будет проводиться в те же даты в дистанционном формате.

Призы и льготы для призёров и победителей

Для команды победителей (1 место) предусмотрено:

Младшие курсы — стажировка в лаборатории “Интернет вещей” Сколтеха;

Выпускной курс — магистратура Сколтеха, программа Information Science and Technology, track Internet of Things. Для поступления потребуется пройти дополнительные индивидуальные испытания:
1. Собеседование с панелью профессорско-преподавательского состава Сколтеха.
1.1. Кандидату предлагается сделать 10-минутную самопрезентацию с использованием специализированного ПО о своей краткой биографии, академических и персональных достижениях. Необходимо сделать акцент на выполненных проектах.
1.2. Далее последует 15 минутное обсуждение и беседа с экспертной панелью.
1.3. Язык собеседования — английский.
На данном этапе оцениваются следующие критерии по 5-ти бальной системе:
— Предыдущий опыт и мотивация
— Презентация: умение логично подготовить доклад и уверенно выступить
— Общеобразовательная подготовка
— Владение английским языком
2. Экзамен по английскому языку — TOEFL ITP
TOEFL iTP – тестирование, основанное на вопросах теста TOEFL.
Тесты TOEFL iTP состоят из трех частей, каждая из которых оценивает определенные навыки:
Аудиосекция: оценивает способность понимать на слух разговорный английский язык, используемый в университетах.
Структура языка и письменная речь: оценивает способность распознавать определенные структурные и грамматические вопросы в английской письменной речи.
Чтение: оценивает способность понимать аутентичные академические материалы для чтения.
Длительность — 2.5 часа все материалы для прохождения тестирования предоставляются
Минимальное количество баллов, которое необходимо набрать для прохождения теста — 450 (из 677).

В случае неполного прохождения индивидуального трека, диплом команды победителя может быть зачтен участнику в качестве письменного экзамена по математике в рамках поступления на программу Information Science and Technology, track Internet of Things в 2021г.

Награждение команд призеров (2 и 3 место) определяется организаторами в ходе проведения финала.

Материалы для участников

Hard + Soft skills:

  • Работа в команде
  • Работа с информацией
  • Работа со сложными системами
  • Постановка задач
  • Языки программирования gcc/g++, python, java
  • Работа с операционной системой Ubuntu/Debian
  • Работа с большими рядами данных в математических задачах
  • Математическое моделирование
  • Аналитика данных
  • Разработка алгоритмов

Рынки НТИ

  • AeroNet
  • TechNet