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Sistemi Mobili di Telecomunicazione

Sistemi Mobili di Telecomunicazione. (Applicazioni e Standard) ( Versione provvisoria e ridotta ). Applicazioni e Standard. Telefonia cellulare W-LAN (Bluetooth, IEE802.11 ecc.) RF ID (Radiofrequency Identification). Classificazione. Paging Cordless I a generazione: accesso vincolato

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Sistemi Mobili di Telecomunicazione

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Presentation Transcript

  1. Sistemi Mobili di Telecomunicazione (Applicazioni e Standard) (Versione provvisoria e ridotta)

  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

  5. Metodi per aumentare la capacità • S dipende dalla gamma di frequenza assegnata a un dato servizio • Bisogna massimizzare M ovvero diminuire N (aumentano le interferenze) diminuire l’area della cella (aumentano gli Handoff)

  6. ……aumentare C • Cell Splitting • C = K/R2 • Sectoring • riduce il numero di celle prime vicine interferenti • Zone microcell • idealmente riduce N a 1

  7. Figura 1.3: Cell splitting Figura 1.4: Cell sectoring Figura 1.5: Zone microcell • Splitting • Sectoring • Zone microcell

  8. STANDARD Analogici • Advanced Mobile Phone System (AMPS) • Ext.Tot. Acc. Comm. 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)

  9. ETACS • Signal to Interference Ratio (SIR) = 18 dB • Cluster di 7 celle con 1200 sectoring • Pout BS circa 100 W, supporta 1 FCC, 1 RCC, circa 50 Voice Channel • Informazioni di controllo su FCC in FSK 8kbps • 42 FCC per ciascun provider (USA) • Voice Mobile attenuation Code (VMAC) • Mobile Identification Number (MIN) • Electronic Serial Number (ESN)

  10. 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

  11. 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

  12. Figura 3.1: Architettura del sistema GSM Architettura di rete BTS = Base Transceiver Station BSC = Base Station Controller gestione parziale handover MSC = Mobile Switching Center VLR = Visitor Location Register uno per ogni MSC HLR = Home Location Register uno per tutta la rete AuC = Authentication Center

  13. 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

  14. GSM/DCS1800/PCS • Frequency Division Duplex • FDMA/TDMA • Banda 200 kHz suddivisa tra 8 utenti TDMA • Absolute Radio Frequency Channel Number (ARFCN) • Canale fisico = ARFCN + numero di time slot • Frame= 8 TS + preambolo ecc. durata 4.6 ms • 51 frame formano una multiframe • 51 multiframe formano una superframe • 2048 superframe formano una hyperframe che è costituita da 2715647 frame identificate da un Frame Number: serve a individuare il tipo di informazioni trasmesso nella frame

  15. 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

  16. Elaborazione: dal parlato in TX a quello in RX

  17. 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)

  18. 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

  19. ……..Spreading Process • Forward link (869/894 MHz) • pilot channel (canale 0) • syncronization channel • max 7 paging channel • traffic channel (54) • Walsh code (uno per utente) + long sequence (242-1 bit - una per utente) + PN(uguale per tutti) • QPSK • Reverse link (824/849 MHz) • Acces channel • Traffic channel • Walsh code + PN • OQPSK (delay = 406.9 ns =Tb/2)

  20. DECT (Digital European Cordless Telephone) • Physical layer: FHMA/TDMA/TDD • 1880-1900 MHz (10 canali) • Bit rate = 1152 Kbps • Banda = 1.728 MHz (1.5*bit rate) • TS = 480 bit • 24 TS per frame (12 canali TX / RX) • 120 canali in totale • Frequency Hopping ad ogni TS • Modulazione GMSK • Pout = 10 mW

  21. DECT Network • Portable Handset (PH) • Radio Fixed part (RFP) • Cordless Controller (CC)

  22. Telefonia Cellulare Analogica (1G) • Tabella 10.10, pag 548

  23. Telefonia Cellulare Digitale (2G) • tab 10.12 Rappapaort

  24. Cordless • Tab. 10.11 Rappaport

  25. Verso i 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

  26. General Packet Radio Service (GPRS) • Basata su standard GSM • Commutazione di pacchetto • Utilizzo di piu’ 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”

  27. 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

  28. W-LAN

  29. 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)

  30. 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)

  31. Piconet pag 64 seminario Agilent

  32. SCATTERNET pag 65 seminar

  33. 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

  34. ….. 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

  35. Architettura Transceiver Bluetooth • Fig. 3.2 Bluetooth

  36. 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

  37. WIFI

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