Bachelor's Thesis

Design and implementation of a home server on a mini-PC platform

Final Thesis 11.18 MB

Author of thesis: Emanuel Antol

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Lukáš Benešl, Ph.D.

Reviewer: Ing. Karel Kuchař, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis focuses on the design, implementation, and testing of a prototype for an energy-efficient and compact home Network Attached Storage (NAS) server based on a mini Personal Computer (PC) platform. The objective of the thesis was to create a centralized solution capable of simultaneously handling multimedia streaming, automated user data backups, local smart home management, and real-time security camera video recording and processing.
The first chapter establishes the initial requirements for the final solution. It also includes a review and comparison of available commercial products. For the final setup, a Lenovo M920Q/X mini PC equipped with an Intel Core i5 8500T processor and 64~GB of Random Access Memory (RAM) was selected. Specific requirements were met by adding a quiet cooling system, a Dell H200 disk controller flashed to IT (Initiator-Target) mode, and a Google Coral accelerator.
The software solution is built on Proxmox Virtual Environment (VE), which virtualizes the TrueNAS Scale operating system. TrueNAS manages the disk array and provides access to other software components. All application services, with the exception of the Home Assistant software, run in isolated Docker containers inside Linux Containers (LXC). These include Jellyfin for media distribution, Nextcloud for file synchronization and automated data backups, Immich for photo backups, and Frigate NVR for camera system recording and analytics. Home Assistant enables the control of smart home devices, as well as their monitoring and automation in conjunction with the Jablotron electronic security system (ESS). Secure access and remote connectivity are provided by NGINX Proxy Manager and the Tailscale Virtual Private Network (VPN) platform.
Operational characteristics of the system were verified during practical testing in a real-world environment. While continuously recording and analyzing five 4K H.265 video streams from security cameras, the processor load ranged between 15% and 20%, with an average object detection time of 8~ms per frame. The average power consumption of the entire system under this load reached 30W. The final NAS server solution thus successfully met all the initial requirements.

Keywords:

Artificial Intelligence, Docker, Frigate, Google Coral, Machine Vision, Mini PC, NAS, Proxmox, TrueNAS Scale

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) V textu práce na více místech uvádíte, že vycházíte z nástrojů často využívaných komunitou (např. str. 29, reference [36]). Uveďte kolik a jaké zdroje jste analyzoval pro podporu těchto tvrzení. Byla provedena vlastní analýza, nebo došlo k převzetí provedené analýzy? 2) Popište limity navrženého řešení z pohledu dlouhodobého běhu (uvažujte provoz 24/7 po dobu 1 roku), možnosti správy a počtu připojených zařízení (počet, datový tok). 3) Prečo množstvo dát závisí na počte pohybov v zábere? 4) Ako by sa dal upraviť systém aby sa znížila záťaž na komunikačný kanál? 5) Aký je váš vlastný programový výstup?

Language of thesis

Slovak

Faculty

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Department

Department of Telecommunications

Study programme

Telecommunication and Information Systems (BPC-TLI)

Composition of Committee

prof. Ing. Dan Komosný, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. David Kubánek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Pavel Vajsar, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Kohoutek, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Mokrý, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Benešl, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Klíčník (člen)

Supervisor’s report
Ing. Lukáš Benešl, Ph.D.

Student navrhl, realizoval a zdokumentoval funkční domácí NAS server na platformě mini-PC, který zajišťuje multimediální streaming, síťové úložiště a automatizované zálohy, správu a nahrávání kamerového systému i integraci chytré domácnosti prostřednictvím Home Assistant a EZS Jablotron. Součástí práce je i bezpečný vzdálený přístup a analýza výkonnostních charakteristik systému.
Technická zpráva je přehledně strukturována do čtyř logicky navazujících kapitol. Práce obsahuje dostatečné množství ilustrací, tabulek a grafů, které dobře dokumentují postup realizace i naměřené výsledky.
Práce je formálně zpracována na dobré úrovni. Terminologie je používána konzistentně, seznam zkratek některé zkratky duplikuje., avšak to nijak nenarušuje BP.
Student pracoval se širokým spektrem zdrojů zahrnujících oficiální dokumentaci výrobců, komunitní zdroje i odborné srovnávací materiály.
Výsledkem práce je plně funkční a reálně provozovaný server integrovaný v domácím prostředí. Praktický přínos je mimořádný – systém byl nasazen do ostrého provozu a výsledky testování (přesnost detekce objektů blížící se 100 %, spotřeba 30 W při plném zatížení) přesvědčivě dokládají kvalitu řešení. Práce byla navíc prezentována na studentské konferenci EEICT 2026.
Student pracoval samostatně, iniciativně a průběžně konzultoval postup realizace. V průběhu semestru prokazoval hluboké technické znalosti a schopnost řešit praktické problémy.
Hodnotím stupněm A-98 bodů. Points proposed by supervisor: 98

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Karel Kuchař, Ph.D.

Bakalářská práce na téma: „Návrh a realizace domácího serveru na platformě mini-PC“ je zpracována 68 stranách, kde je práce členěna celkem do čtyř kapitol. Teoretická část práce se zabývá definováním vstupních požadavků na cílový vytvořený systém, kde je kladen důraz na rozměry, zpracování obrazu v reálném čase a minimalizaci spotřeby elektrické energie. Praktická část práce je rozdělena na část realizace a výsledky, kde je provedeno vyhodnocení vybraných charakteristik. Práce využívá celkem 68 zdrojů, kde se jedná spíše o odkazy na zmiňované nástroje, v textu jsou uvedeny vhodně. Z formálního hlediska se v práci vyskytují drobné nedostatky, jako např. tab 1.1 a 1.2 přetékají za pravý okraj textového bloku, stejně tak uvedený příklad systémové konfigurace na obr. 3.16 bych doporučil řešit výpisem textu. Některé tabulky jsou méně přehledné z pohledu rozlišitelnosti jednotlivých řádků (např. tab. 1.2). V teoretické části je místy nejasné, zda byla provedena vlastní analýza srovnávaných nástrojů, nebo došlo k převzetí výstupů. Z praktického pohledu je dokumentace postupu v některých pasážích strohá a není zcela zjevné jaké změny se provádí v návaznosti na upravovaný soubor. Příkladem viz str. 50, kde student uvádí: „Inštalácia je realizovaná inštalačným skriptom, ktorý je nutné spustiť priamo v Proxmox konzole. Skript je dostupný na oficiálnej stránke projektu Tailscale [68].“. Samotný postup tak není součástí práce ani příloh a je na něj odkazováno, tím je snížena celková replikovatelnost navrženého řešení. Nicméně výsledné řešení je funkční a splňuje funkční požadavky. Zadání práce považuji za splněné a zejména z důvodu zmíněných nedostatků navrhuji bodové hodnocení C/78 bodů a práci doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. V textu práce na více místech uvádíte, že vycházíte z nástrojů často využívaných komunitou (např. str. 29, reference [36]). Uveďte kolik a jaké zdroje jste analyzoval pro podporu těchto tvrzení. Byla provedena vlastní analýza, nebo došlo k převzetí provedené analýzy?
  2. Popište limity navrženého řešení z pohledu dlouhodobého běhu (uvažujte provoz 24/7 po dobu 1 roku), možnosti správy a počtu připojených zařízení (počet, datový tok).
Points proposed by reviewer: 78

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová