Sistemi Mobili di Telecomunicazione

1. Sistemi Mobili di Telecomunicazione (Applicazioni e Standard)

2. Applicazioni e Standard • Telefonia cellulare • W-LAN (Bluetooth, IEE802.11 ecc.) • RF ID (Radiofrequency Identification)

3. Classificazione • Paging • Cordless • Ia generazione: accesso vincolato • IIa generazione: accesso distribuito (limitato) • Cellulare • Cella • Base Station (BS) • Mobile Switching Center (MSC) • Public Switching Telehone Network

4. Sistemi Cellulari • Divisione in celle • CLUSTER • Problemi tipici • Handoff • Interferenze co-canale • Tecniche per aumentare la capacità • cell splitting • cell sectoring • zone microcell

6. STANDARD Analogici • Advanced Mobile Phone System (AMPS) • Extended Total Access Communications System(ETACS) • FM analogica, fD = 10 KHz, B=25 KHz, Bm=5 KHz • Forward link (down link) 935-960 MHz • Reverse link (up link) 890-915 MHz • #1 FCC e #1 RCC per ogni BS (BFSK - 8Kbps) • Supervisory Audio Tone (SAT) 5970/6000/6030 Hz, viene ricevuto e ritrasmesso e contraddistingue tre celle prime vicine. Continuamente monitorato da BS • Signaling tone (ST)

7. Standard digitali • Global System for Mobile • (GSM, EGSM) • DCS1800 (Digital cellular System) • PCS1900 (Personal Communication System) • DCS1800 • Interim Standard 95 (IS95) • Dig. Europ. Cordless Telephone (DECT) • Bluetooth

8. Global System for MobileGSM • Sistema di 2a Generazione (2G) che segue la filosofia ISDN (Integrated Service Digital Network) • Servizi forniti • Telefonia • Emergenze • Trasmissione dati (con bit rate da 300 a 9600 bps) • Servizi ISDN: SMS (160 / 7 bit ASCII); Cell Broadcast (avvisi traffico, previsioni del tempo ecc.) • Peculiarità: • Subscriber Identify Number (SIM), SIM+ID=attivazione • Crittografia

9. Interfaccia radio • GSM • uplink 890-915 / down link 935-960 MHz • DCS1800 • uplink 1710-1785 / down link 1805-1880 MHz • PCS • uplink 1850-1910 / down link 1930-1990 MHz

10. GSM/DCS1800/PCS • Frequency Division Duplex • FDMA/TDMA • Banda 200 kHz suddivisa tra 8 utenti TDMA • ………

11. GSM:Banda base • Bit rate totale = 270.833 Kbps (Tb=3.692 ms) • Bit rate per utente = 270.833/8=33,854 Kbps • Bit rate dati = 24,7 Kbps • Bit rate vocoder = 13.4 Kbps • Ogni TS contiene 156.25 Tb e dura 576.9 ms • Ogni frame contiene 8 TS e dura 4.615 ms • Interleaving: 456 bit suddivisi in blocchi da 57 bit trasmessi su 8 frame diversi • Crittografia: chiave cambiata ad ogni chiamata

12. IS-95 (Interim Standard 95) • Caratteristiche • area geografica USA • convive con AMPS (transceiver duali) • bit rate variabile (min 1200 / max 9600 bps) • chip rate fisso (1.228 MHz) • Processing gain 128 • Sincronismo BS tramite GPS • Controllo continuo della potenza (effetto cattura)

13. Spreading process • 1 PN per ogni BS (215-1chip) : elimina interferenza tra celle adiacenti) • 64 canali per ciascuna BS (Walsh code) : elimina interferenza tra utenti della stessa cella • 1 canale = 1 walsh code per utente • Pilot channel: PN non modulato da dati, a potenza maggiore, su canale 0

14. Sistemi di terza generazione (3G) • 1G Analogico (solo audio) • 2G Digitale (Audio + dati) • 3G Multimediale • Audio • Dati • Immagini • alta velocità di trasmissione • Link asimmetrici + commutazione di pacchetto

15. General Packet Radio Service (GPRS) • Basata su standard GSM • Commutazione di pacchetto • Utilizzo di più slot per frame su richiesta • Bit rate variabile nel tempo e asimmetrico • Bit rate max = 8 * 14.4 = 115.2 Kbps • Si paga “a pacchetto”, invece che “a tempo”

16. Universal Mobile Telecommunication SystemUMTS • Fino a 2 Mbps • Accesso • canali asimmetrici: CDMA(1.228 Mcps) • down stream (forward link) 1900-1920MHz • up stream (reverse link) 2010-2025 ss • canali simmetrici W-CDMA (3.84 Mcps) • down link 2110-2170 MHz • up link 1920-1980 MHz • UMTS Subscriber Identity Module (USIM) • Dati personali, firma elettronica, imponte digitali, dati biometrici • Funzioni analoghe a carta di credito

17. W-LAN • Benefici: • Mobilità • Installazione in aree/condizioni disagevoli • Affidabilità (assenza di cablaggio) • Tempo di installazione ridotto • Riconfigurabilità della rete

18. W-LAN • Applicazioni • Collegamento tra sistemi di calcolo e periferiche • Punti di accesso dati mobili nella gestione di merci e servizi • Sanità (monitoraggio di pazienti a distanza) • Domotica

19. W-LAN • Tecnologie • Bluetooth • Frequenza: 2.4 GHz • Data rate: 1Mps • FHSS • IEE802.11 • Nato nel 1997 • frequenza: 2.4 GHz • Data rate: 1-2 Mbps • in due versioni: FHSS e DS (IEE802.11-FHSS ecc.) • IEE802.11b • Nato nel 1999 • Come IEEE802.11-DSS con data rate=11 Mbps (WiFi) • IEEE802.11a • Nato nel 1999 • Frequenza: 5-6 GHz • Fino a 54 Mbps (6, 9, 12, 18, 24 54 Mbps) • Modulazione: OFDM (ortogonal frequency duvision multiple access) • HiperLAN2 • Simile a IEEE802.11a (Europa e Giappone)

20. Bluetooth • Connessione di periferiche senza cavo • in modo affidabile • sicuro • a basso costo • ad alta compatibilità • Applicazioni • telefonia cellulare • video e foto-camere • PC e periferiche • palmari • riproduttori audio (es. lettori MP3)

21. Generalità • Nasce alla Ericsson nel 1994 come • accessorio per cellulare di tipo • low cost/low power/ short range • Special Interest Group • Specifiche pubblicate nel 1998 • Realizza le Personal Area Network (PAN)

22. Piconet pag 64 seminario Agilent

23. SCATTERNET pag 65 seminar

24. Physical layer • Banda ISM (2.402-2.480 GHz) • Larghezza di canale = 1 MHz (79 canali) • Modulazione GFSK • BT= 0.5= 500 KHz x 1 ms • indice di modulazione (2 Df Tb= 0.28-0.35) Df = 140/175 KHz • Pout 3 classi • Classe 1 (100 mW); Classe 2 (2.5 mW); Classe 3 (1 mW), controllo continuo della potenza • Accesso al canale = FH slow (1 salto ogni 1/3/5 Time Slot) • TS = 625 ms

25. ….. Physical layer • Clock fissato dal Master • Clock data Recovery con errore massimo 20ppm, sfrutta 5 bit di preambolo del TS • Sincronizzazion continua dopo ciascun pacchetto • BER max 0.1% : richiede una sensitività di almeno -70 dBm

26. Architettura Transceiver Bluetooth • Fig. 3.2 Bluetooth

27. Bluetooth network • Un indirizzo per ciascun dispositivo, di una piconet, assegnato dal Master, usato per generare il FH • Assegnazione degli slot temporali per evitare collisioni all’interno della piconet (Time Division Multiplexing) • In caso di collisione con burst di altre piconet: • ripetizione messaggio (dati) • messaggio perduto (voce) • Service discovery protocol (SDP) • ricerca di servizio (Inquiry) • collezione delle risposte • scelta del dispositivo cui appoggiarsi

28. WiMAX cosa è • Il WiMAX (acronimo di Worldwide Interoperability for Microwave Access) è una tecnologia che consente l'accesso a reti di telecomunicazioni a banda larga e senza fili . • La tecnologia supporta velocità di trasmissione di dati condivisi fino a 70 Mbit/s in aree metropolitane. • Sulla frequenza di 3,5 GHz in condizioni di visibilità ottica ostruita e non, le prestazioni sono accettabili per distanze di qualche chilometro, che si riducono a poche centinaia di metri in condizioni di assenza di visibilità ottica alla potenza massima di emissione EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power)di 36 dBm ovvero 4 W • Una rete WiMAX fissa è generalmente costituita da diversi elementi : la Base Station (BS), la Subscriber Station(SS), i Terminal Equipment(TE), RS Repeater Station, mentre una rete WiMAX mobile è costituita anche da ASN GW (Access Service Network Gateway), HA (Home Agent Mobile IP), AAA server .

29. Standard • WiMAX si basa sulla famiglia di standard IEEE 802.16, noto anche come WirelessMAN, specializzato nell'accesso senza fili a banda larga del genere punto-multipunto. Secondo alcuni si potrebbe addirittura dire che WiMAX è sinonimo di IEEE 802.16. Ciò nonostante uno degli obiettivi fondamentali del WiMAX Forum, è la ricerca dell’interoperabilità, e i dispositivi che vengono ufficialmente certificati da questa organizzazione rispettano sia lo standard americano IEEE 802.16 che lo standard HIPERMAN, proposto dall‘ETSI(European Telecommunications Standards Institute). Recentemente è stata allargata la compatibilità anche ai prodotti coreani WiBro.

30. WiMAX vs WiFi • WiMAX rispetto a Wi-Fi risulta superiore sotto due aspetti: la velocità di trasmissione e il range di copertura delle celle. In effetti però non è detto che WiMAX debba essere in conflitto con Wi-Fi: dato che le reti IEEE 802.16 utilizzano lo stesso protocollo Logical link control (LLC), standardizzato come IEEE 802.2, possono essere collegate a reti WLAN IEEE 802.11 e servire per incanalamenti comuni. Il Wi-Fi è uno standard pensato per reti casalinghe o comunque interne, mentre il WiMAX per reti esterne, con distanze raggiungibili anche di svariati chilometri.

31. WiMAX: come si colloca

32. Network Scale • The smallest-scale network is a personal area network (PAN). A PAN allows devices to communicate with each other over short distances. Bluetooth is the best example of a PAN. The next step up is a local area network (LAN). A LAN allows devices to share information, but is limited to a fairly small central area, such as a company's headquarters, a coffee shop or your house. Many LANs use WiFi to connect the network wirelessly. • WiMAX is the wireless solution for the next step up in scale, the metropolitan area network (MAN). A MAN allows areas the size of cities to be connected.

34. WiMAX in Italia • L'attuale normativa prevede in Italia l'utilizzo della tecnologia WiMAX unicamente nella banda di frequenze 3,4-3,6 GHz, ma nel resto del mondo sono già molti i paesi in cui viene offerto il servizio. Nella suddetta banda di frequenze (200 MHz) sono state attualmente previste 3 concessioni di 21+21 MHz ciascuna, attraverso aste su base macro-regionale e regionale. • L'asta prevedeva delle concessioni provinciali o regionali di durata decennale, che assegneranno ad un WiSP l'esclusiva del servizio su un determinato territorio. • L'asta si è conclusa il 27 Febbraio 2008 con l'assegnazione di tutte le licenze, con un incasso per l'erario di poco superiore ai 136 milioni di Euro.