Laurea Specialistica in: Ingegneria delle TLC – anno 1...

Comunicazioni Mobili 2 Prof. R. Cusani

Laurea Specialistica in: Ingegneria delle TLC – anno 1

Ingegneria Elettronica – anno 2

R. Cusani, Comunicazioni Mobili 2, Marzo 2009


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  1960 – sistemi radar (militari), 2002 – uso commerciale

 Meno potenza emessa e velocità maggiore rispetto a WLAN o Bluetooth

  Frequenza di portante discontinua: trasmette brevi impulsi, non usa potenza tra un impulso e l’altro

  Attraversa diversi materiali

  100 Mbps, 100 m


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 Un sistema Ultra Wideband (UWB) trasmette segnali occupando uno spettro molto esteso (almeno il 20% rispetto alla frequenza centrale e comunque con banda superiore a 500MHz, definizione FCC) con frequenze di lavoro tra 3,1 e 10,6 GHz

  Per generare segnali UWB si affida l’informazione ad impulsi di durata inferiore a 1 nanosecondo

  I principali vantaggi delle tecniche UWB sono: data rate elevato (centinaia di Mbps – fino a 1Gbps) e il consumo di potenza contenuto (elevata durata delle batterie)

  Le tecniche UWB nascono in ambito militare e si usano per radar, sistemi di posizionamento e sistemi di comunicazione in condizioni di rumore selettivo


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 Negli organismi di standardizzazione (802.15.3a) vi sono due proposte in conflitto: ⇒ Direct Sequence CDMA (DS-UWB) [principali sostenitori:

Motorola ed Xtreme Spectrum]; ⇒ Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MB-OFDM)

[principali sostenitori: Intel, Philips, e Texas Instruments].

  Il principale tema di interesse è la convivenza con altri sistemi di comunicazione radio: la standardizzazione di frequenze non soggette a licenza riguarda la distribuzione di potenza


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  E’ una rete di sensori

  20 kbps, 40kbps, 250 Kbps da 10m sino a 100 m

  Topologie star, mesh, peer-to-peer, max 255 unità

  Impiega meno potenza rispetto a WLAN e Bluetooth

  IEEE 802.15.4 (Low rate WPAN)

  Velocità tra 20 e 250 kbps

 Costo esiguo (1,5-2$ 2005)

  Topologia a stella e P2P

  Accesso CSMA-CA


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 DSSS con ritardo di accesso al canale di 200ms

 Opz. garanzia di time slot

 Garanzia di consegna

 Ritardi di accesso e consegna ridotti (3ms)

  Low power (battery life da molti mesi ad anni)

 Due livelli fisici (2.4GHz e 868/915 MHz)

 Ridotto duty-cycle (<0.1%)

 Distanza: 10m nominale (1-100m in dipendenza della configurazione)

  Location Aware: opzionale


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  Tipologie di servizi: ⇒ Dati periodici ⇒ Velocità garantita ⇒ Dati intermittenti ⇒ Comunicazione di base ⇒ Dati ripetitivi a basso ritardo ⇒ Allocazione di time slot garantiti


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  Soluzioni a media velocità ⇒ Nate per sostituire i cavetti di raccordo ⇒ Distanze brevi <10 m ⇒ Bassi consumi e costi ridotti

  Soluzioni ad alta velocità (basati su UWB) ⇒ Comunicazioni di immagini e video

 WPAN a bassa velocità ⇒ Sensori, misuratori, etichette e badge intelligenti, home

automation ⇒ Ultra low power e costi risicati; ⇒ Distanza minima


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1 Mb/s

2.4 GHz WPAN-Bluetooth

Bluetooth(TM) 802.15.1

MAC Sublayer 802.15.1

11 Mb/s 22 Mb/s 55 Mb/s

2.4 GHz WPAN-HR High Rate 802.15.3

480 Mb/s

UWB WPAN-HR

Higher Rate 802.15.3a


2 kb/s 20 kb/s

868-868.6 MHz WPAN-LR Low Rate 802.15.4

2 kb/s 20 kb/s

902-928 MHz WPAN-LR Low Rate 802.15.4

2 kb/s 250 kb/s

2400-2483.5 GHz WPAN-LR Low Rate 802.15.4


802.15

55 Mbps 110 Mb/s

UWB LDR ?

  Radio transceiver di bassissima potenza associati a oggetti

  Applicazioni tipiche nella logistica in diversi ambiti: catene di distribuzione e movimentazione, sanità, grande distribuzione, automazione

  Opzioni tecnologiche: soluzioni alimentate o passive, scrivibili o read-only

  Aspetti di business: costo dei tags (in rapido declino), standard di identificazione (EPC, AutoID), implicazioni di privacy

  Rappresentano l’evoluzione dei codici a barre anche se non li sostituiscono

  Operano in modalità NLOS

  Resistono all’umidità, al calore e alle vernici

  TErrestrial Trunked Radio

  Standard ETSI adottato nel mondo, Soggetto a licenza

  PAMR (Public Access Mobile Radio): sistema radiomobile professonale in tecnica multiaccesso a gestione centralizzata

  Caratteristiche tipiche per l’emergenza:

•  Cifratura della comunicazione radio

•  Livello di servizio minimo garantito

•  Banda dedicata e priorità

•  Integrazione voce e dati

•  Comunicazione simplex (Push-to-talk) o comunicazione full-duplex, comunicazione di gruppo (simplex)

Public Safety

TETRA Market PAMR

Other Defence Utility Transportation Industrial

Nella versione TETRA 2:

  Tecnica multicarrier con TDMA su ogni portante

  Scelta adattativa di portante, modulazione e codifica in funzione della propagazione

  Tecniche di modulazione: 4 QAM, 16 QAM, 64 QAM, DQPSK, D8PSK

  Banda passante : 50, 100 e 150 kHz

  Capacità per utente fino a 400kbit/s

  (TAPS) TETRA Advanced Packet Service

  (TEDS) TETRA Enhanced Data Service

Mobile Radio (Group, Individual,

Priority, Emergency, DMO)

Mobile Data (Status Massaging,SDS,

Packet Mode, Circuit Mode)

Mobile Telephony

(Full Duplex Voice))

ERC Decision (96)01 ‒ for Emergency Services ‒ based on agreement with NATO ‒ implemented by 27 administrations

ERC Decision (96)04 ‒ for ”Civil TETRA” ‒ implemented by 27 administrations

ECC Decision (02)03 ‒ ”Narrowband Digital PMR Decision”

Documents available at www.ero.dk

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DVB: Digital Video Broadcasting

DVB-T, DVB-S, DVB-H

Modulazione OFDM (modalità 2k e 8k)

Un canale DVB occupa ~8MHz

1705 sottoportanti (spaziatura: 4464 Hz) - 2k mode

6817 sottoportanti (spaziatura: 1116 Hz) - 8k mode

Modulazione: QPSK, 16 QAM or 64 QAM

Canali MPEG-2 compress a 3 Mbps TV, a 20 Mbps HDTV

PNAF digitale AGCOM (2002)

Copertura: 80% del territorio nazionale (>90% della popolazione) con 3 frequenze per rete e 260 siti

54 frequenze a disposizione

1 Rete (“Bouquet”): da 5 a 25 Mbps

1 Programma: utilizza da 2 a 8 Mbps

1 “Bouquet”: fino a 5 Programmi

Possibili da 48 a 60 programmi nazionali, contro l’attuale max. 12 analogici e fino 600 programmi regionali e centinaia di programmi provinciali

DAB: Digital Audio Broadcasting

DAB si prefigge di subentrare alle tecniche radio tradizionali analogiche AM/FM

Principale vantaggio: maggiore efficienza nell’uso dello spettro

Ciascuna frequenza porta 6 canali stereo (12 mono)

Consente la trasmissione di dati

Rete a singola frequenza, modulazione DQPSK, Banda 1.54 MHz

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