Sistemi Mobili di Telecomunicazione Applicazioni e Standard

Sistemi Mobili di Telecomunicazione (Applicazioni e Standard)

Applicazioni e Standard • Telefonia cellulare • W-LAN (Bluetooth, IEE 802. 11 ecc. ) • RF ID (Radiofrequency Identification)

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

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

STANDARD Analogici • Advanced Mobile Phone System (AMPS) • Extended Total Access Communications System (ETACS) – FM analogica, f. D = 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 - 8 Kbps) – 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)

Standard digitali • Global System for Mobile – (GSM, EGSM) – DCS 1800 (Digital cellular System) – PCS 1900 (Personal Communication System) • • DCS 1800 Interim Standard 95 (IS 95) Dig. Europ. Cordless Telephone (DECT) Bluetooth

Global System for Mobile GSM • Sistema di 2 a Generazione (2 G) 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

Interfaccia radio • GSM – uplink 890 -915 / down link 935 -960 MHz • DCS 1800 – uplink 1710 -1785 / down link 1805 -1880 MHz • PCS – uplink 1850 -1910 / down link 1930 -1990 MHz

GSM/DCS 1800/PCS • • Frequency Division Duplex FDMA/TDMA Banda 200 k. Hz suddivisa tra 8 utenti TDMA ………

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 • •

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)

Spreading process • 1 PN per ogni BS (215 -1 chip) : 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

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

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”

Universal Mobile Telecommunication System UMTS • Fino a 2 Mbps • Accesso – canali asimmetrici: CDMA(1. 228 Mcps) • down stream (forward link) 1900 -1920 MHz • 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

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

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

W-LAN • Tecnologie – Bluetooth • Frequenza: 2. 4 GHz • Data rate: 1 Mps • FHSS – IEE 802. 11 • • Nato nel 1997 frequenza: 2. 4 GHz Data rate: 1 -2 Mbps in due versioni: FHSS e DS (IEE 802. 11 -FHSS ecc. ) – IEE 802. 11 b • Nato nel 1999 • Come IEEE 802. 11 -DSS con data rate=11 Mbps (Wi. Fi) – IEEE 802. 11 a • • 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) – Hiper. LAN 2 • Simile a IEEE 802. 11 a (Europa e Giappone)

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 MP 3)

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)

» Piconet pag 64 seminario Agilent

– SCATTERNET pag 65 seminar

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 m. W); Classe 2 (2. 5 m. W); Classe 3 (1 m. W), controllo continuo della potenza • Accesso al canale = FH slow (1 salto ogni 1/3/5 Time Slot) • TS = 625 ms

…. . Physical layer • Clock fissato dal Master • Clock data Recovery con errore massimo 20 ppm, sfrutta 5 bit di preambolo del TS • Sincronizzazion continua dopo ciascun pacchetto • BER max 0. 1% : richiede una sensitività di almeno -70 d. Bm

Architettura Transceiver Bluetooth – Fig. 3. 2 Bluetooth

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

Wi. MAX cosa è • Il Wi. MAX (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 d. Bm ovvero 4 W • Una rete Wi. MAX 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 Wi. MAX mobile è costituita anche da ASN GW (Access Service Network Gateway), HA (Home Agent Mobile IP), AAA server.

Standard • Wi. MAX si basa sulla famiglia di standard IEEE 802. 16, noto anche come Wireless. MAN, specializzato nell'accesso senza fili a banda larga del genere punto-multipunto. Secondo alcuni si potrebbe addirittura dire che Wi. MAX è sinonimo di IEEE 802. 16. Ciò nonostante uno degli obiettivi fondamentali del Wi. MAX 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 Wi. Bro.

Wi. MAX vs Wi. Fi • Wi. MAX 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 Wi. MAX 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 Wi. MAX per reti esterne, con distanze raggiungibili anche di svariati chilometri.

Wi. MAX: come si colloca

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 Wi. Fi to connect the network wirelessly. • Wi. MAX 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.

Wi. MAX in Italia • L'attuale normativa prevede in Italia l'utilizzo della tecnologia Wi. MAX 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 macroregionale e regionale. • L'asta prevedeva delle concessioni provinciali o regionali di durata decennale, che assegneranno ad un Wi. SP 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.