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Elektrotechnik und Informationstechnologie Master Information
Fächer der Vertiefung
Insgesamt 42 KP müssen im Masterstudium aus Vertiefungsfächern erreicht werden. Der individuelle Studienplan unterliegt der Zustimmung eines Tutors.
Communications
Kernfächer
Diese Fächer sind besonders empfohlen, um sich in "Communications" zu vertiefen.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
227-0147-00LVLSI II: Design of Very Large Scale Integration CircuitsW7 KP5GH. Kaeslin, N. Felber
KurzbeschreibungDiese weiterführende Lehrveranstaltung in der Reihe VLSI behandelt alle Aspekte des Entwurfs digitaler ASICs von der Netzliste bis zum Layout unter Berücksichtigung diverser parasitärer Effekte (Clock Skew, Metastabilität, Ground Bounce, IR-Drop, Elektromigration, ESD, Latchup). Ebenfalls behandelt werden Wirtschaftlichkeit und Leitung von VLSI Projekten.
LernzielDigitale VLSI-Schaltungen zu entwerfen wissen, welche funktionssicher, testbar, langlebig, und wirtschaftlich sinnvoll sind.
InhaltDiese weiterführende Lehrveranstaltung behandelt sowohl technische Aspekte auf Schaltungs- und Layout-Niveau als auch ökonomische Fragen hochintegrierter Schaltungen. Behandelt werden:
- Grenzen der funktionellen Designverifikation, testgerechter Schaltungsentwurf.
- Synchrone Taktungsdisziplinen im Vergleich, Clock Skew, Taktverteilung, Input/Output Timing.
- Synchronisation und Metastabilität.
- Schaltungstechnik von CMOS Gattern, Flip-Flops und RAM Speichern auf Transistorniveau.
- Weshalb benötigen CMOS Schaltungen überhaupt Energie?
- Leistungsabschätzung und Low-Power Design.
- Forschungsrichtungen für energieeffizienteres Rechnen.
- Layoutbedingte parasitäre Effekte, Leitungsverzögerung, statische Timing Analyse.
- Schaltströme, induktiv sowie resistiv bedingte Spannungsabfälle, Speisungsverteilung.
- Floorplanning, Chip Assembly, Packaging.
- Layout-Entwurf auf Masken-Niveau, Layoutverifikation.
- Elektromigration, ESD und Latch-up.
- Formen der industriellen Zusammenarbeit in der Mikroelektronik.
- Worauf man beim Einsatz Virtueller Komponenten achten muss.
- Kostenstrukturen der ASIC Entwicklung und Herstellung.
- Anforderungen der Märkte, Entscheidungskriterien sowie Fallbeispiele.
- Ausbeutemodelle.
- Wege zur Fabrikation kleiner Stückzahlen.
- Marktüberlegungen mit Fallbeispielen.
- Leitung von VLSI Projekten.

Die Übungen führen durch den physischen Entwurf (Floorplanning, Plazierung, Verdrahtung, Takt- und Speisungsverteilung, Layoutverifikation) bis zu den verifizierten GDS II Fabrikationsdaten. Dabei gelangen industrielle CAD-Tools zum Einsatz.
SkriptEnglischsprachiges Vorlesungsskript.

Sämtliche Unterlagen in englischer Sprache.
LiteraturH. Kaeslin: "Digital Integrated Circuit Design, from VLSI Architectures to CMOS Fabrication" Cambridge University Press, 2008, ISBN 9780521882675
Voraussetzungen / BesonderesHighlight:
Es wird die Möglichkeit geboten einen Chip nach eigenen Ideen zu entwickeln, welcher anschliessend tatsächlich fabriziert wird! Ein solches Projekt wird in Form einer Semesterarbeit am Institut für Integrierte Systeme parallel zum Besuch von VLSI II durchgeführt.

Voraussetzungen:
"VLSI I: von Architektur zu hochintegrierter Schaltung und FPGA" oder gleichwertige Kenntnisse.

Weiterführende Informationen:
Link
227-0417-00LInformation Theory IW6 KP4GA. Lapidoth
KurzbeschreibungThis course covers the basic concepts of information theory and of communication theory. Topics covered include the entropy rate of a source, mutual information, typical sequences, the asymptotic equi-partition property, Huffman coding, channel capacity, the channel coding theorem, the source-channel separation theorem, and feedback capacity.
LernzielThe fundamentals of Information Theory including Shannon's source coding and channel coding theorems
InhaltThe entropy rate of a source, Typical sequences, the asymptotic equi-partition property, the source coding theorem, Huffman coding, Arithmetic coding, channel capacity, the channel coding theorem, the source-channel separation theorem, feedback capacity
LiteraturT.M. Cover and J. Thomas, Elements of Information Theory (second edition)
227-0427-00LSignal and Information Processing: Modeling, Filtering, LearningW6 KP4GH.‑A. Loeliger
KurzbeschreibungFundamentals in signal processing, detection/estimation, and machine learning.
I. Linear signal representation and approximation: Hilbert spaces, LMMSE estimation, regularization and sparseness.
II. Learning linear and nonlinear functions and filters: kernel methods, neural networks.
III. Structured statistical models: hidden Markov models, factor graphs, Kalman filter, parameter estimation.
LernzielThe course is an introduction to some basic topics in signal processing, detection/estimation theory, and machine learning.
InhaltPart I - Linear Signal Representation and Approximation: Hilbert spaces, least squares and LMMSE estimation, projection and estimation by linear filtering, learning linear functions and filters, regularization and sparseness, singular-value decomposition and pseudo-inverse, principal-components analysis.
Part II - Learning Nonlinear Functions: fundamentals of learning, neural networks, kernel methods.
Part III - Structured Statistical Models and Message Passing Algorithms: hidden Markov models, factor graphs, Gaussian message passing, Kalman filter and recursive least squares, Monte Carlo methods, parameter estimation, expectation maximization.
SkriptLecture notes.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites:
- local bachelors: course "Discrete-Time and Statistical Signal Processing" (5. Sem.)
- others: solid basics in linear algebra and probability theory
227-0439-00LWireless Access SystemsW6 KP2V + 2UA. Wittneben
KurzbeschreibungHinter dem Begriff der drahtlosen Kommunikation verbirgt sich eine grosse Anzahl verschiedenartiger Systeme. Diese Vorlesung ermöglicht einen breiten Überblick über aktuelle und zukünftige Systeme sowie über grundlegende Verfahren der drahtlosen Kommunikation. Parallel dazu sollen Marktanalysen helfen, den Stand der Technik dieser Technologien in Produktion, Entwicklung und Forschung zu erfassen.
LernzielHinter dem Begriff der drahtlosen Kommunikation verbirgt sich eine grosse Anzahl verschiedenartiger Systeme. Diese Vorlesung ermöglicht einen breiten Überblick über aktuelle und zukünftige Systeme sowie über grundlegende Verfahren der drahtlosen Kommunikation. Parallel dazu sollen Marktanalysen helfen, den Stand der Technik dieser Technologien in Produktion, Entwicklung und Forschung zu erfassen.
Inhalt1. Einleitung: Drahtlose Zugangs Systeme, Grundlegende Probleme der drahtlosen Kommunikation, Schwundkanal, spektrale Effizienz, Interferenz, Diversität, MIMO, Frequenzzuweisung
2. Drahtlose Lokale Netze (WLAN): WLAN Standards,
Netzwerkstrukturen, Physikalische Schicht (FHSS, DSSS, OFDM, Basisbandimpulsradio), Mehrfachzugriffsprotokolle (DCF, CSMA/CA , PCF, MAC Verschlüsselung)
3. Radio Frequenz Identifikation (RFID): Grundlagen, Klassifikation (passive, aktive, halbaktive, halbpassive RFID, Frequenzbänder), RFID Leser, RFID Tag, Fernfeld und Nahfeldtechnologien, induktive Systeme, Lastmodulation, Rückstreuungs Systeme, Antikollisions Protokolle
4. Bluetooth: Piconetz, Master-Slave Prinzip, Scatternetze, Protokolle, Linkkontroller, Synchronisation, Pakettypen
5. Ultra-Breitband (UWB): Regulierung, Grundlagen, Klassifikation, Applikationen, UWB Kanalmodell, Pulsübertragung (UWB-IR), Multibandübertragung (UWB-MB), Pulspositions Modulation (PPM), Pulsamplituden Modulation (PAM), Spreizband, Zeithüpfer, UWB-MB OFDM, UWB-MB Pulsübertragung, Signalangepasster Filter (MF), RAKE, Maximum Ratio Combining (MRC), Transmitted Reference (TR), Energiedetektor, Antennendesign, Lokalisierung
SkriptVorlesungsfolien
LiteraturAusgewählte Bücher
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzung: Grundlagenkenntnis aus den Vorlesungen Kommunikationssysteme und Übertragungstechnik I ist hilfreich aber nicht unbedingt notwendig. Vorlesung in Englisch.
Empfohlene Fächer
Diese Fächer sind eine Empfehlung. Sie können Fächer aus allen Vertiefungsrichtungen wählen. Sprechen Sie mit Ihrem Tutor.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
227-0102-00LDiskrete Ereignissysteme Information W6 KP4GR. Wattenhofer
KurzbeschreibungEinführung in Diskrete Ereignissysteme (DES). Zuerst studieren wir populäre Modelle für DES. Im zweiten Teil analysieren wir DES, aus einer Average-Case und einer Worst-Case Sicht. Stichworte: Automaten und Sprachen, Spezifikationsmodelle, Stochastische DES, Worst-Case Ereignissysteme, Verifikation, Netzwerkalgebra.
LernzielOver the past few decades the rapid evolution of computing, communication, and information technologies has brought about the proliferation of new dynamic systems. A significant part of activity in these systems is governed by operational rules designed by humans. The dynamics of these systems are characterized by asynchronous occurrences of discrete events, some controlled (e.g. hitting a keyboard key, sending a message), some not (e.g. spontaneous failure, packet loss).

The mathematical arsenal centered around differential equations that has been employed in systems engineering to model and study processes governed by the laws of nature is often inadequate or inappropriate for discrete event systems. The challenge is to develop new modeling frameworks, analysis techniques, design tools, testing methods, and optimization processes for this new generation of systems.

In this lecture we give an introduction to discrete event systems. We start out the course by studying popular models of discrete event systems, such as automata and Petri nets. In the second part of the course we analyze discrete event systems. We first examine discrete event systems from an average-case perspective: we model discrete events as stochastic processes, and then apply Markov chains and queuing theory for an understanding of the typical behavior of a system. In the last part of the course we analyze discrete event systems from a worst-case perspective using the theory of online algorithms and adversarial queuing.
Inhalt1. Introduction
2. Automata and Languages
3. Smarter Automata
4. Specification Models
5. Stochastic Discrete Event Systems
6. Worst-Case Event Systems
7. Network Calculus
SkriptAvailable
Literatur[bertsekas] Data Networks
Dimitri Bersekas, Robert Gallager
Prentice Hall, 1991, ISBN: 0132009161

[borodin] Online Computation and Competitive Analysis
Allan Borodin, Ran El-Yaniv.
Cambridge University Press, 1998

[boudec] Network Calculus
J.-Y. Le Boudec, P. Thiran
Springer, 2001

[cassandras] Introduction to Discrete Event Systems
Christos Cassandras, Stéphane Lafortune.
Kluwer Academic Publishers, 1999, ISBN 0-7923-8609-4

[fiat] Online Algorithms: The State of the Art
A. Fiat and G. Woeginger

[hochbaum] Approximation Algorithms for NP-hard Problems (Chapter 13 by S. Irani, A. Karlin)
D. Hochbaum

[schickinger] Diskrete Strukturen (Band 2: Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik)
T. Schickinger, A. Steger
Springer, Berlin, 2001

[sipser] Introduction to the Theory of Computation
Michael Sipser.
PWS Publishing Company, 1996, ISBN 053494728X
227-0103-00LRegelsysteme Information W6 KP2V + 2UM. Morari
KurzbeschreibungVermittlung von fachübergreifenden Konzepten und Methoden zur mathematischen Beschreibung und Analyse von dynamischen Systemen. Konzept der Rückführung, Entwurf von Regelungen für Eingrössen- und Mehrgrössenstrecken.
LernzielVermittlung von fachübergreifenden Konzepten und Methoden zur mathematischen Beschreibung und Analyse von dynamischen Systemen. Konzept der Rückführung, Entwurf von Regelungen für Eingrössen- und Mehrgrössenstrecken.
InhaltProzessautomatisierung. Prinzip der Regelung. Modellierung dynamischer Systeme - Beispiele, Zustandsraumdarstellung, Linearisierung, analytische/numerische Lösung. Laplace Transformation, Systemantworten für Systeme 1. und 2. Ordnung - Einfluss von zusätzlichen Nullstellen und Polen. Regelkreis-Idee der Rückführung. PID Regler, Ziegler-Nichols Einstellung. Stabilität, Routh-Hurwitz Kriterium, Wurzelortskurve. Frequenzgang, Bode-Diagramm, Bode gain/ phase relationship, Reglerentwurf via "loop- shaping", Nyquist Kriterium. Feedforward Compensation/Störgrössenaufschaltung, Kaskadenregelung. Mehrvariablensysteme (Übertragungsmatrix, Zustandsraumdarstellung), Mehrschlaufenregelung, Problem der Kopplung, Relative Gain Array, Entkopplungskompensator, Sensitivität auf Modellunsicherheit. Zustandsraumdarstellung (Modalform, Steuerbarkeit, control/observer canonical form), Zustandsregelung, Polvor- gabe/Wahl der Pole. Beobachter, Beobachtbarkeit, Dualität, Separationsprinzip. LQ Regulator, Optimale Zustandsschätzung.
LiteraturG.F. Franklin, J.D. Powell, A. Emami-Naeini. Feedback Control of Dynamic Systems. 6th edition, Prentice Hall, International Version, 2009, Reading, ISBN 978-0-1350-150-9. Broschierte Studienausgabe ca. CHF 110.-, (Frühjahr 2013).
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Signal- und Systemtheorie II.

MATLAB wird zur Systemanalyse und Simulation eingesetzt.
227-0112-00LHigh-Speed Signal PropagationW6 KP2V + 2UC. Bolognesi
KurzbeschreibungVerständnis der Hochgeschwindigkeits-Signalausbreitung in Mikrowellenkabel, integr. Mikrowellenschaltungen und Leiterplatten.
Da Sytemtaktfrequenzen stets in höhere GHz Bereiche vordringen, ist es notwendig die Hochgeschwindigkeits-Signalausbreitung zu verstehen, um Signalintegrität zu gewährleisten.

Der Kurs richtet sich an Interessierte an analogen/digitalen Hochgeschwindigkeitssystemen.
LernzielVerständnis der Hochgeschwindigkeits-Signalausbreitung in Verbindungsleitern, Mikrowellenkabel und integrierten Übertragungsleitungen wie zum Beispiel in integrierten Mikrowellenschaltungen und/oder Leiterplatten.

Da Systemtaktfrequenzen kontinuierlich in höhere GHz Bereiche vordringen, entwickelt sich das dringende Bedürfnis die Hochgeschwindigkeits-Signalausbreitung zu verstehen um nach wie vor eine hohe Signalintegrität zu gewährleisten, insbesondere angesichts Phänomenen wie der Intersymbol-Interferenz (ISI) und des Übersprechens.

Konzepte wie Streuparameter (oder S-Parameter) übernehmen eine Schlüsselrolle in der Charakterisierung von Netzwerken über grosse Bandbreiten. Bei hohen Frequenzen werden alle Strukturen effektiv zu "Übertragungsleitungen".

Ohne besondere Vorsicht ist es sehr wahrscheinlich, dass eine schlecht entworfene Übertragungsleitung zum Versagen des gesamten entworfenen Systems führt.

Filter werden ebenfalls behandelt, da sich herausstellt, dass einige der Probleme von verlustbehafteten Übertragungskanälen (Leitungen, Kabel, etc.) durch adäquates filtern korrigiert werden können. Ein Prozess der "Entzerrung" genannt wird.
InhaltLeitungsgleichungen der TEM-Leitung (Telegraphengleichungen). Beschreibung elektrischer Grössen auf der TEM Leitung; Reflexion im Zeit- und Frequenzbereich, Smith-Diagramm. Verhalten schwach bedämpfter Leitungen. Einfluss des Skineffekts auf Dämpfung und Impulsverzerrung. Leitungsersatzschaltungen. Gruppenlaufzeit und Dispersion. Eigenschaften gekoppelter Leitungen. Streuparameter. Butterworth-, Tschebyscheff- und Besselfilter: Einführung zum Filterentwurf mit Filterprototypen (Tiefpass, Hochpass, Bandpass, Bandsperre). Einfache aktive Filter.
SkriptSkript: Leitungen und Filter (In deutscher Sprache).
Voraussetzungen / BesonderesDie Uebungen werden auf Deutsch gehalten.
Assistants also speak English.
227-0166-00LAnalog Integrated Circuits Information W6 KP2V + 2UQ. Huang
KurzbeschreibungThis course provides a foundation in analog integrated circuit design based on bipolar and CMOS technologies.
LernzielIntegrated circuits are responsible for much of the progress in electronics in the last 50 years, particularly the revolutions in the Information and Communications Technologies we witnessed in recent years. Analog integrated circuits play a crucial part in the highly integrated systems that power the popular electronic devices we use daily. Understanding their design is beneficial to both future designers and users of such systems.
The basic elements, design issues and techniques for analog integrated circuits will be taught in this course.
InhaltReview of bipolar and MOS devices and their small-signal equivalent circuit models; Building blocks in analog circuits such as current sources, active load, current mirrors, supply independent biasing etc; Amplifiers: differential amplifiers, cascode amplifier, high gain structures, output stages, gain bandwidth product of op-amps; Stability; Comparators; Second-order effects in analog circuits such as mismatch, noise and offset; A/D and D/A converters; Introduction to switched capacitor circuits.
The exercise sessions aim to reinforce the lecture material by well guided step-by-step design tasks. The circuit simulator SPECTRE is used to facilitate the tasks. There is also an experimental session on op-amp measurments.
SkriptHandouts of presented slides. No script but an accompanying textbook is recommended.
LiteraturGray, Hurst, Lewis, Meyer, "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits", 5th Ed. Wiley, 2010.
227-0301-00LOptical Communication FundamentalsW6 KP2V + 1U + 1PJ. Leuthold
KurzbeschreibungTransmitters and receivers are the basic building blocks of communication links. In this lecture we discuss the path of an analog signal in the transmitter to the digital world in an optical communication link and back to the analog world at the receiver. The lecture is organized to cover the fundamentals of all important optical and optoelectronic components in a fiber communications system.
LernzielFundamentals of optical communications systems with an emphasis on transmitters and receivers.
InhaltChapter 1: Introduction: Analog/Digital Conversion, The Communication Channel, Shannon Channel Capacity.

Chapter 2: The Transmitter: Components of a Transmitter, The Spectrum of a Signal, Optical Modulators, Modulation Formats.

Chapter 3: Signal-to-Noise Ratio, Intersymbol Interference, Electronic Coding.

Chapter 4: Multiplexing techniques (WDM/FDM, TDM, OFDM, Nyquist Multiplexing, OCDMA).

Chapter 5: Optical Amplifiers (Semiconductor Optical Amplifiers, Erbium Doped Fiber Amplifiers, Raman Amplifiers).

Chapter 6: The Receiver: pin-Photodiodes, Polarisation Demultiplexing, Phase Estimation, Clock Recovery.

Chapter 7: Noise: Noise Mechanisms, Photocurrent Noise, Thermal Noise, Electronic Amplifiers Noise, Optical Amplifier Noise.

Chapter 8: Receiver and Detector Errors: Detection Errors of On-Off Keying, Detection Errors of M-Ary Signals, Direct-, Heterodyne and Homodyne Reception.
SkriptLecture notes are handed out.
Voraussetzungen / BesonderesFundamentals of Electromagnetic Fields & Bachelor Lectures on Physics (see Bsc ITET).
227-0377-00LPhysik der Ausfälle und Ausfallanalyse elektronischer SchaltungenW3 KP2VU. Sennhauser
KurzbeschreibungDie Vermeidung von Ausfällen ist von zentraler Wichtigkeit bei Schaltungsentwurf, Materialauswahl und Herstellung. Die Vorlesung gibt eine Einführung in Aufbau und Eigenschaften der Materialien sowie deren Degradationsmechanismen. Zudem werden die Grundlagen der Ausfallanayse und der Instrumente vermittelt, Ausfälle demonstriert und an einem Beispiel eine typische Ausfallanalyse durchgeführt.
LernzielDie Teilnehmer kennen die Ursachen der Ausfälle elektronischer Schaltungen und Geräte, die Eigenschaften der Analysegeräte und das Vorgehen bei Ausfallanalysen
InhaltZusammenfassung der Grundbegriffe der Zuverlässigkeitstechnik und Ausfallanalyse; Physik der Ausfälle: Materialkunde, physikalische Prozesse und Ausfallmechanismen; Ausfallanalyse von ICs, PCBs, Opto-Elektronik, diskreten und anderen Bauteilen; Grundlagen und Eigenschaften der Analyseinstrumente; Anwendung und Umsetzung bei Schaltungsentwicklung und Zuverlässigkeitsanalysen
SkriptUmfangreiche Kopie der Vortragsfolien
227-0447-00LImage Analysis and Computer Vision Information W6 KP3V + 1UG. Székely, O. Göksel, L. Van Gool
KurzbeschreibungLight and perception. Digital image formation. Image enhancement and feature extraction. Unitary transformations. Color and texture. Image segmentation and deformable shape matching. Motion extraction and tracking. 3D data extraction. Invariant features. Specific object recognition and object class recognition.
LernzielOverview of the most important concepts of image formation, perception and analysis, and Computer Vision. Gaining own experience through practical computer and programming exercises.
InhaltThe first part of the course starts off from an overview of existing and emerging applications that need computer vision. It shows that the realm of image processing is no longer restricted to the factory floor, but is entering several fields of our daily life. First it is investigated how the parameters of the electromagnetic waves are related to our perception. Also the interaction of light with matter is considered. The most important hardware components of technical vision systems, such as cameras, optical devices and illumination sources are discussed. The course then turns to the steps that are necessary to arrive at the discrete images that serve as input to algorithms. The next part describes necessary preprocessing steps of image analysis, that enhance image quality and/or detect specific features. Linear and non-linear filters are introduced for that purpose. The course will continue by analyzing procedures allowing to extract additional types of basic information from multiple images, with motion and depth as two important examples. The estimation of image velocities (optical flow) will get due attention and methods for object tracking will be presented. Several techniques are discussed to extract three-dimensional information about objects and scenes. Finally, approaches for the recognition of specific objects as well as object classes will be discussed and analyzed.
SkriptCourse material Script, computer demonstrations, exercises and problem solutions
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites:
Basic concepts of mathematical analysis and linear algebra. The computer exercises are based on Linux and C.
The course language is English.
227-0477-00LAcoustics IW6 KP4GK. Heutschi
KurzbeschreibungIntroduction to the fundamentals of acoustics in the area of sound field calculations, measurement of acoustical events, outdoor sound propagation and room acoustics of large and small enclosures.
LernzielIntroduction to acoustics. Understanding of basic acoustical mechanisms. Survey of the technical literature. Illustration of measurement techniques in the laboratory.
InhaltFundamentals of acoustics, measuring and analyzing of acoustical events, anatomy and properties of the ear. Outdoor sound propagation, absorption and transmission of sound, room acoustics of large and small enclosures, architectural acoustics, noise and noise control, calculation of sound fields.
Skriptyes
227-0577-00LNetwork SecurityW6 KP2V + 1U + 1PB. Plattner, T. P. Dübendorfer, S. Frei, A. Perrig
KurzbeschreibungThis lecture discusses fundamental concepts and technologies in the area of network security. Several case studies illustrate the dark side of the Internet and explain how to protect against such threats. A hands-on computer lab that accompanies the lecture gives a deep dive on firewalls, penetration testing and intrusion detection.
Lernziel•Students are aware of current threats that Internet services and networked devices face and can explain appropriate countermeasures.
•Students can identify and assess known vulnerabilities in a software system that is connected to the Internet.
•Students know fundamental network security concepts.
•Students have an in-depth understanding of important security technologies.
•Students know how to configure a real firewall and know some penetration testing tools from their own experience.
InhaltRisk management and the vulnerability lifecycle of software and networked services are discussed. Threats like denial of service, spam, worms, and viruses are studied in-depth. Fundamental security related concepts like identity, availability, authentication and secure channels are introduced. State of the art technologies like secure shell, network and transport layer security, intrusion detection and prevention systems, cross-site scripting, secure implementation techniques and more for securing the Internet and web applications are presented. Several case studies illustrate the dark side of the Internet and explain how to protect against current threats. A hands-on computer lab that accompanies the lecture gives a deep dive on firewalls, penetration testing and intrusion detection.
This lecture is intended for students with an interest in securing Internet services and networked devices. Students are assumed to have knowledge in networking as taught in the Communication Networks lecture. This lecture and the exam are held in English.
Voraussetzungen / BesonderesKnowldedge in computer networking and Internet protocols (e.g. course Communication Networks (D-ITET) or Operating Systems and Networks (D-INFK).

Due to recent changes in the Swiss law, ETH requires each student of this course to sign a written declaration that he/she will not use the information given in this for illegal purposes. This declaration will have to be signed and submitted no later than at the begining of the second lesson.
227-0677-00LSprachverarbeitung I Information
"Sprachverarbeitung I" findet im Herbst 2014 zum letzten Mal statt.
W6 KP2V + 2UB. Pfister
KurzbeschreibungGrundlagen der Verarbeitung von Sprachsignalen und Einführung in verschiedene Ansätze zur Sprachsynthese und Spracherkennung.
LernzielKenntnis der Grundlagen der Sprachverarbeitung und Erwerben von praktischen Erfahrungen im Umgang mit Sprachsignalen. Verstehen der grundlegenden Probleme der Sprachsynthese und der Spracherkennung und einiger ausgewählter Lösungsansätze.
InhaltAnalyse, Darstellung und Eigenschaften von Sprachsignalen: Darstellung im Zeit- und Frequenzbereich, Quasi-Stationarität, Formanten, Grundfrequenz, Kurzzeitanalyse, Spektrum, Autokorrelation, lineare Prädiktion, homorphe Analyse.
Grundlegende Probleme der Sprachsynthese: Zusammenhang zwischen geschriebener und gesprochener Sprache, Spracherzeugungsverfahren, Prosodiesteuerung.
Grundlegende Probleme der Spracherkennung: Variabilität der Lautsprache, geeignete Merkmale für die Spracherkennung, Vergleich von Sprachmustern (Distanzmasse, dynamische Programmierung) und Einführung in die statistische Spracherkennung mit Hidden-Markov-Modellen.
SkriptEs wird das folgende Lehrbuch verwendet: "Sprachverarbeitung - Grundlagen und Methoden der Sprachsynthese und Spracherkennung", B. Pfister und T. Kaufmann, Springer Verlag, ISBN: 978-3-540-75909-6
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen:
Kenntnisse in den Bereichen digitale Signalverarbeitung und digitale Filter sind hilfreich
227-0778-00LHardware/Software Codesign Information W6 KP2V + 2UL. Thiele
KurzbeschreibungDie Lehrveranstaltung vermittelt fortgeschrittene Kenntnisse im Entwurf komplexer Computersysteme, vor allem eingebettete Systeme. Speziell werden den Studierenden Modelle und Methoden vermittelt, die grundlegend sind fuer den Entwurf von Systemen, die aus Software- und Hardware Komponenten bestehen.
LernzielDie Lehrveranstaltung vermittelt fortgeschrittene Kenntnisse im Entwurf komplexer Computersysteme, vor allem eingebettete Systeme. Speziell werden den Studierenden Modelle und Methoden vermittelt, die grundlegend sind fuer den Entwurf von Systemen, die aus Software- und Hardware Komponenten bestehen.
InhaltDie Lehrveranstaltung vermittelt die folgenden Kenntnisse: (a) Modelle zur Beschreibung von Hardware und Software, (b) Hardware-Software Schnittstellen (Instruktionssatz, Hardware- und Software Komponenten, rekonfigurierbare Architekturen und FPGAs, heterogene Rechnerarchitekturen, System-on-Chip), (c) Anwendungsspezifische Prozessoren und Codegenerierung, (d) Performanzanalzyse und Schaetzung, (e) Systementwurf (Hardware-Software Partitionierung und Explorationsverfahren).
SkriptUnterlagen zur Übung, Kopien der Vorlesungsunterlagen.
LiteraturPeter Marwedel, Embedded System Design, Springer, ISBN-13 978-94-007-0256-1, 2011.

Peter Marwedel, Eingebettete Systeme, Springer, ISBN-13 978-3-540-34048-53, 2007.

Wayne Wolf. Computers as Components. Morgan Kaufmann, ISBN-13: 978-0123884367, 2012.

G. DeMicheli, R. Ernst and W. Wolf, Readings in Hw/Sw Co-design, M. Kaufmann, 2003.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzung zum Besuch der Veranstaltung sind Basiskenntnisse in den folgenden Bereichen: Rechnerarchitektur, Digitaltechnik, Softwareentwurf, eingebettete Systeme
252-0535-00LMachine Learning Information W6 KP3V + 2UJ. M. Buhmann
KurzbeschreibungMachine learning algorithms provide analytical methods to search data sets for characteristic patterns. Typical tasks include the classification of data, function fitting and clustering, with applications in image and speech analysis, bioinformatics and exploratory data analysis. This course is accompanied by a practical machine learning projects.
LernzielStudents will be familiarized with the most important concepts and algorithms for supervised and unsupervised learning; reinforce the statistics knowledge which is indispensible to solve modeling problems under uncertainty. Key concepts are the generalization ability of algorithms and systematic approaches to modeling and regularization. A machine learning project will provide an opportunity to test the machine learning algorithms on real world data.
InhaltThe theory of fundamental machine learning concepts is presented in the lecture, and illustrated with relevant applications. Students can deepen their understanding by solving both pen-and-paper and programming exercises, where they implement and apply famous algorithms to real-world data.

Topics covered in the lecture include:

- Bayesian theory of optimal decisions
- Maximum likelihood and Bayesian parameter inference
- Classification with discriminant functions: Perceptrons, Fisher's LDA and support vector machines (SVM)
- Ensemble methods: Bagging and Boosting
- Regression: least squares, ridge and LASSO penalization, non-linear regression and the bias-variance trade-off
- Non parametric density estimation: Parzen windows, nearest nieghbour
- Dimension reduction: principal component analysis (PCA) and beyond
SkriptNo lecture notes, but slides will be made available on the course webpage.
LiteraturC. Bishop. Pattern Recognition and Machine Learning. Springer 2007.

R. Duda, P. Hart, and D. Stork. Pattern Classification. John Wiley &
Sons, second edition, 2001.

T. Hastie, R. Tibshirani, and J. Friedman. The Elements of Statistical
Learning: Data Mining, Inference and Prediction. Springer, 2001.

L. Wasserman. All of Statistics: A Concise Course in Statistical
Inference. Springer, 2004.
Voraussetzungen / BesonderesSolid basic knowledge in analysis, statistics and numerical methods for
CSE. Experience in programming for solving the project tasks.
Computers and Networks
Kernfächer
Diese Fächer sind besonders empfohlen, um sich in "Computers and Networks" zu vertiefen.
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
227-0575-00LAdvanced Topics in Communication Networks: Software-Defined NetworkingW6 KP4GB. Plattner, B. L. H. Ager, P. Georgopoulos, M. Happe, K. A. Hummel
KurzbeschreibungThis lecture discusses a range of important advanced topics in communication networks. It covers state-of-the-art topics both related to wired and wireless networks and draws on current research. Lectures are presented by senior people of this group as well as external invited lecturers that are prominent researchers in some of the topics discussed.
LernzielThis lecture fills a gap between the introductory networking course offered in the bachelor study program (Communication Networks) and the doctoral level, and to prepare students to read and evaluate peer research work, as well as to produce their own. There is no similar course offered elsewhere at ETH (also considering the course offerings of D-INFK), therefore we anticipate that this course may also be chosen as an elective course by D-INFK students. The character of the course is research-oriented and thus should also be of interest to doctoral students.
InhaltSoftware-defined networking (SDN) it an emerging hot topic in communication networks. In all networks, there is a distinction between the control plane, where configuration (and especially routing) decisions are communicated, and the data plane, where user data is transported.

The control and data planes are at present closely intertwined; interfaces between the control and data planes are presently closed, located within the internals of proprietary routers and switches. SDN separates the control from the data plane and introduces an open interface between them. The control plane is moved to a remote server and operates on top of a Network Operating System (NOS).

Opening up the interface between the control and data planes enables experimentation with new mechanisms that control how packets are routed. Innovative packet routing schemes, e.g., tailored for data center networks, are deployed as applications that run on top of the NOS without requiring changes to routers and switches. Networks therefore become much more programmable than today.

The SDN architecture has emerged in the last 2-3 years and it has attracted significant interest from the industry. It is already supported by a number of vendors, including Cisco and Juniper, and it is presently used in the data center network of Google.

This course will cover an introduction to SDN, including OpenFlow; network operating systems; virtualisation; software-defined hardware; SDN applications; SDN security; SDN use cases and much more. For details, see Link.

We will have a few lectures by distinguished guest speakers.

We provide hands-on experience with programming SDN networks through some of our exercises.
SkriptThe reading material for this course will be based on class notes, as well as research papers assigned as recommended reading material for each topic.
LiteraturResearch papers will be recommended as reading material for each topic.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisite: Communication Networks or equivalent.
Intended audience: master and doctoral students.
227-0577-00LNetwork SecurityW6 KP2V + 1U + 1PB. Plattner, T. P. Dübendorfer, S. Frei, A. Perrig
KurzbeschreibungThis lecture discusses fundamental concepts and technologies in the area of network security. Several case studies illustrate the dark side of the Internet and explain how to protect against such threats. A hands-on computer lab that accompanies the lecture gives a deep dive on firewalls, penetration testing and intrusion detection.
Lernziel•Students are aware of current threats that Internet services and networked devices face and can explain appropriate countermeasures.
•Students can identify and assess known vulnerabilities in a software system that is connected to the Internet.
•Students know fundamental network security concepts.
•Students have an in-depth understanding of important security technologies.
•Students know how to configure a real firewall and know some penetration testing tools from their own experience.
InhaltRisk management and the vulnerability lifecycle of software and networked services are discussed. Threats like denial of service, spam, worms, and viruses are studied in-depth. Fundamental security related concepts like identity, availability, authentication and secure channels are introduced. State of the art technologies like secure shell, network and transport layer security, intrusion detection and prevention systems, cross-site scripting, secure implementation techniques and more for securing the Internet and web applications are presented. Several case studies illustrate the dark side of the Internet and explain how to protect against current threats. A hands-on computer lab that accompanies the lecture gives a deep dive on firewalls, penetration testing and intrusion detection.
This lecture is intended for students with an interest in securing Internet services and networked devices. Students are assumed to have knowledge in networking as taught in the Communication Networks lecture. This lecture and the exam are held in English.
Voraussetzungen / BesonderesKnowldedge in computer networking and Internet protocols (e.g. course Communication Networks (D-ITET) or Operating Systems and Networks (D-INFK).

Due to recent changes in the Swiss law, ETH requires each student of this course to sign a written declaration that he/she will not use the information given in this for illegal purposes. This declaration will have to be signed and submitted no later than at the begining of the second lesson.
227-0677-00LSprachverarbeitung I Information
"Sprachverarbeitung I" findet im Herbst 2014 zum letzten Mal statt.
W6 KP2V + 2UB. Pfister
KurzbeschreibungGrundlagen der Verarbeitung von Sprachsignalen und Einführung in verschiedene Ansätze zur Sprachsynthese und Spracherkennung.
LernzielKenntnis der Grundlagen der Sprachverarbeitung und Erwerben von praktischen Erfahrungen im Umgang mit Sprachsignalen. Verstehen der grundlegenden Probleme der Sprachsynthese und der Spracherkennung und einiger ausgewählter Lösungsansätze.
InhaltAnalyse, Darstellung und Eigenschaften von Sprachsignalen: Darstellung im Zeit- und Frequenzbereich, Quasi-Stationarität, Formanten, Grundfrequenz, Kurzzeitanalyse, Spektrum, Autokorrelation, lineare Prädiktion, homorphe Analyse.
Grundlegende Probleme der Sprachsynthese: Zusammenhang zwischen geschriebener und gesprochener Sprache, Spracherzeugungsverfahren, Prosodiesteuerung.
Grundlegende Probleme der Spracherkennung: Variabilität der Lautsprache, geeignete Merkmale für die Spracherkennung, Vergleich von Sprachmustern (Distanzmasse, dynamische Programmierung) und Einführung in die statistische Spracherkennung mit Hidden-Markov-Modellen.
SkriptEs wird das folgende Lehrbuch verwendet: "Sprachverarbeitung - Grundlagen und Methoden der Sprachsynthese und Spracherkennung", B. Pfister und T. Kaufmann, Springer Verlag, ISBN: 978-3-540-75909-6
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen:
Kenntnisse in den Bereichen digitale Signalverarbeitung und digitale Filter sind hilfreich
227-0778-00LHardware/Software Codesign Information W6 KP2V + 2UL. Thiele
KurzbeschreibungDie Lehrveranstaltung vermittelt fortgeschrittene Kenntnisse im Entwurf komplexer Computersysteme, vor allem eingebettete Systeme. Speziell werden den Studierenden Modelle und Methoden vermittelt, die grundlegend sind fuer den Entwurf von Systemen, die aus Software- und Hardware Komponenten bestehen.
LernzielDie Lehrveranstaltung vermittelt fortgeschrittene Kenntnisse im Entwurf komplexer Computersysteme, vor allem eingebettete Systeme. Speziell werden den Studierenden Modelle und Methoden vermittelt, die grundlegend sind fuer den Entwurf von Systemen, die aus Software- und Hardware Komponenten bestehen.
InhaltDie Lehrveranstaltung vermittelt die folgenden Kenntnisse: (a) Modelle zur Beschreibung von Hardware und Software, (b) Hardware-Software Schnittstellen (Instruktionssatz, Hardware- und Software Komponenten, rekonfigurierbare Architekturen und FPGAs, heterogene Rechnerarchitekturen, System-on-Chip), (c) Anwendungsspezifische Prozessoren und Codegenerierung, (d) Performanzanalzyse und Schaetzung, (e) Systementwurf (Hardware-Software Partitionierung und Explorationsverfahren).
SkriptUnterlagen zur Übung, Kopien der Vorlesungsunterlagen.
LiteraturPeter Marwedel, Embedded System Design, Springer, ISBN-13 978-94-007-0256-1, 2011.

Peter Marwedel, Eingebettete Systeme, Springer, ISBN-13 978-3-540-34048-53, 2007.

Wayne Wolf. Computers as Components. Morgan Kaufmann, ISBN-13: 978-0123884367, 2012.

G. DeMicheli, R. Ernst and W. Wolf, Readings in Hw/Sw Co-design, M. Kaufmann, 2003.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzung zum Besuch der Veranstaltung sind Basiskenntnisse in den folgenden Bereichen: Rechnerarchitektur, Digitaltechnik, Softwareentwurf, eingebettete Systeme
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