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Antonio Sassano Università di Roma La Sapienza Lavoro in collaborazione con: Carlo Mannino Università di Roma La Sapienza Fabrizio Rossi Università dellAquila.

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Presentazione sul tema: "Antonio Sassano Università di Roma La Sapienza Lavoro in collaborazione con: Carlo Mannino Università di Roma La Sapienza Fabrizio Rossi Università dellAquila."— Transcript della presentazione:

1 Antonio Sassano Università di Roma La Sapienza Lavoro in collaborazione con: Carlo Mannino Università di Roma La Sapienza Fabrizio Rossi Università dellAquila Stefano Smriglio Università dellAquila Bologna 30/Giugno/2003 Pianificazione e Progettazione di reti DVB-T

2 Outline della Presentazione Pianificazione (AGCOM) STRUMENTI: Ottimizzazione delle potenze di emissione (siting) Assegnazione ottima delle frequenze OBIETTIVI: Massimizzazione del numero di reti Massima estensione e qualità del servizio Flessibilità per il progettista Ipotesi tecniche Progettazione (Broadcaster) IN PRESENZA DELLE TRASMISSIONI ANALOGICHE Ottimizzazione di potenze e diagrammi Assegnazione ottima delle frequenze Ottimizzazione degli offset temporali

3 Pianificazione vs. Progettazione Pianificazione (AGCOM) Reti 3-SFN Regionali e Provinciali Dimensione nazionale del problema Nessun offset, tilt o shaping dantenna Situazione a regime: Spettro Vuoto Flessibilità per il progettista Progettazione (Broadcaster) Realizzazione di Reti Digitali a partire dalla situazione attuale dello spettro (ignorata la transizione). Interferenza Analogico-Digitale Siting + assegnamento frequenze Ottimizzazione degli offset nelle SFN (Possibili) dimensioni ridotte dei problemi

4 Ipotesi Tecniche Modulazione 64QAM FEC 2/3 Bit Rate utile ca. 20Mbit/sec (8Mhz) Caratteristiche dei Trasmettitori Previsione di Campo e.m. Modello Nazionale (Libro Bianco) Caratteristiche dei Ricevitori Valutazione del Servizio

5 Sito geografico Altezza del traliccio Frequenza f i [f 1, …, f max ] Polarizzazione Diagramma dantenna Potenza di emissione P i min P i P i MAX Offset temporale statico i Caratteristiche dei Trasmettitori

6 DTM, Ricevitori e Propagazione Risoluzione DTM (250mt 250mt) Ricevitore posto (in ogni areola A) a quota(A)+10mt Italia divisa in areole elementari (testpoint,pdv) Antenna direttiva (discriminazione fino a 12/16dB) Puntamento ottimizzato Discriminazione di polarizzazione (16dB) Previsione di Campo con Algoritmo Bordoni (Libro Bianco) (Deygout+Troposcatter) t G / t U =1/4 Tempo di Guardia t G =224 s ; Tempo di Simbolo t U =896 s

7 Valutazione del servizio 2.Combinazione dei segnali attraverso il metodo K- LNM Risultato: distribuzione log- normale con valor medio P W (P I ) e varianza W 2 ( I 2 ) per il contributo utile (interferente) 3.Un PV è servito a qualita` buona se: Probabilità di copertura con 1.Classificazione dei segnali in utili e interferenti

8 Pianificazione: Obiettivi Definizione di N Reti a copertura nazionale con le seguenti caratteristiche: Alta qualità dei segnali ricevuti Alta estensione del servizio Omogeneità della qualità dei segnali ricevuti (Equivalenza tra Reti) Decomponibilità di ciascuna Rete a livello Regionale (Equivalenza Nazionale/Locale) Massimizzazione di N Pianificazione di (eventuali) ulteriori risorse non utilizzate dalle N Reti

9 Progetto della rete nazionale 3-SFN FASE 1 (RETI DI RIFERIMENTO LOCALI) Progetto di reti SFN regionali (provinciali) Scelta di siti, potenze e diagrammi FASE 2 (ALLOTMENT) Assegnazione ottima delle 3 frequenze alle reti regionali (provinciali) FASE 3 (OTTIMIZZAZIONE) Ottimizzazione delle 3 reti iso-frequenza

10 FASE1: Reti SFN locali (regionali) Insieme dei testpoints dove valutare il servizio Accendi alcuni trasmettitori di T e assegna le potenze di emissione e i diagrammi dantenna in modo da massimizzare il servizio nei testpoint Insieme dei siti candidati T.

11 Algoritmo di Ricerca Locale per la progettazione SFN Si esamina un trasmettitore alla volta. In ordine di popolazione potenzialmente servibile con qualità buona (in assenza di interferenza); Si accende (o si spegne) il trasmettitore che produce il massimo incremento di popolazione servita con qualità buona. Per ogni trasmettitore spento: si calcola potenza e diagramma dantenna che assicurano il massimo incremento di popolazione servita con qualità buona. Per ogni trasmettitore acceso: si calcola lincremento di popolazione servita con qualità buona ottenuto spegnendo.

12 A B C Si esamina un trasmettitore alla volta. In ordine di popolazione incrementale potenzialmente servibile con qualità buona (in assenza di interferenza) Algoritmo di Ricerca Locale per la progettazione SFN (Esempio) Passo 1. Accendo B, 19 PV coperti

13 Algoritmo di Ricerca Locale per la progettazione SFN (Esempio) A C B Passo 2. Accendo C, arrivo a 25 PV coperti

14 A B C Passo 3. Se attivo A a potenza nominale e diagramma circolare ottengo 26 PV coperti …. Algoritmo di Ricerca Locale per la progettazione SFN (Esempio)

15 A B C …, ma, se determino la potenza e il diagramma dantenna che massimizzano i PV complessivamente coperti … Algoritmo di Ricerca Locale per la progettazione SFN (Esempio)

16 A B C … ottengo 36 PV serviti !!!

17 Ottimizzazione della potenza: singolo testpoint Servizio di t nel testpoint variando potenza P t. Per ogni testpoint tre situazioni possibili: P max 0 u PtPt 0 l 0 u l Servito da altro ma Interferito da t se P t > u PtPt Non servito da altro e Servito da t se P t l PtPt Servito da altro se P t u Servito da t se P t l Non servito se u < P t < l

18 P max 0 PtPt B A D E Valutazione delleffetto complessivo di t nei testpoint A, B, C, … dellarea variando P t. C B A C P* P t = P*serviti A, B, C, D, E (5 testpoint) P t = 0serviti A, B, C, D (4 testpoint) Ottimizzazione della potenza: area geografica

19 FASE 2: Allotment Strategia: assegnare frequenze diverse alle SFN locali più interferenti Problema di difficile soluzione: risolto con tecniche di programmazione matematica Allotment ERO

20 Riottimizzazione reti SFN I siti candidati sono quelli delle SFN regionali (provinciali). Limita le potenze dei trasmettitori candidati Applica lalgoritmo di Ricerca Locale

21 Limitazione delle potenze P max 0 uP t max PtPt t Testpoint importante Trasmettitore interferente t appartenente ad altra rete locale (regionale) Limita la potenza massima di t Rete SFN

22 Il caso provinciale Aumenta la complessità Problema dellaggregazione Allotment Provinciale II° Livello Piano DVB

23 Progettazione: Obiettivi Realizzare una Rete Digitale Utilizzando le frequenze disponibili Minimizzando la perdita di servizio analogico Minimizzando il numero di impianti digitali Massimizzando lestensione del servizio Ottimizzando potenze, frequenze, offset temporali statici e diagrammi dantenna Come ? Utilizzando un MODELLO DI PROGRAMMAZIONE LINEARE INTERA (+ Metodi euristici) Nellattuale (!) scenario analogico

24 Esempio: Progettazione in Banda III Rete analogica 1530 Impianti attivi III Banda Canalizzazione B* Canali D, E, F, G, H, H1, H2 SITUAZIONE ESISTENTE

25 Esempio: Servizio Analogico Servizio Nazionale 1530 SITI Utile > Interferente Totale Utile - Interferente Totale > % di Popolazione Servita 65.65% di Territorio Servito

26 Progettazione di Rete Digitale k-SFN Rete Digitale (con composizione SFN) 526 Impianti attivi (scelti tra ~1800) III Banda Canalizzazione B Canali R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12 Polarizzazione e orientamento delle antenne riceventi uguali a quelli della rete analogica CARATTERISTICHE DELLA RETE

27 Servizio k-SFN + Analogico Servizio Nazionale 526 SITI Location Probability > 95% Location Probability > 80% 92.4% di Popolazione Servita 71.0% di Territorio Servito

28 Servizio Analogico + k-SFN Servizio Nazionale 1530 SITI Utile > Interferente Totale Utile - Interferente Totale > % di Popolazione Servita 61.56% di Territorio Servito 84.36% di Popolazione Servita 65.65% di Territorio Servito ERA

29 Progettazione di Rete Digitale MFN Rete Digitale (con composizione MFN) 538 Impianti attivi (scelti tra ~1800) III Banda Canalizzazione B Canali R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12 Polarizzazione e orientamento delle antenne riceventi uguali a quelli della rete analogica CARATTERISTICHE DELLA RETE

30 Servizio MFN + Analogico Servizio Nazionale 538 SITI Location Probability > 95% Location Probability > 80% 88.4% di Popolazione Servita 65.4% di Territorio Servito 92.4% di Popolazione Servita 71.0% di Territorio Servito Servizio k-SFN era:

31 Servizio Analogico + MFN Servizio Nazionale 1530 SITI Utile > Interferente Totale Utile - Interferente Totale > % di Popolazione Servita 61.4% di Territorio Servito 84.36% di Popolazione Servita 65.65% di Territorio Servito ERA

32 Ricapitolando … ReteTxPopTerrPopTerrPopTerr Analogica Dig Comp Dig NO Comp

33 Ottimizzazione offset temporali Introduzione di ritardi in trasmissione Avvicina gli istanti di arrivo in finestra Permette la composizione dei segnali utili tbtb tctc tata tctc t b + b t a + a TGTG

34 PV1 PV2 PV3 ab c (100, 30) (200, 60) (300, 90) (150, 45) (320, 96) (700, 210) (140, 42) (550,165) ( sec, Km) Esempio: 3 trasmettitori, 3 PdV

35 PV1 PV2 PV3 trasmettitori a, b, c sec Esempio: offset nulli

36 PV1 PV2 PV3 sec a ritardato di 200 sec -- c anticipato di 200 sec Osservazioni 1.Lo scenario offset zero serve solo un PV (il PV 1) 2.Introducendo un solo ritardo si serve al più un PV 3.Non esiste una distribuzione dei ritardi che serve tutti i PV

37 Ottimizzazione offset: casi reali PROBLEMA : Determinare una distribuzione dei ritardi che massimizza il numero di PV serviti (o la popolazione servita). SOLUZIONE : MODELLO DI PROGRAMMAZIONE LINEARE INTERA (+ Metodi euristici) RISULTATI : Istanze con alcune migliaia ( 5000) di PV sono risolvibili mediante il solutore commerciale CPLEX 8.0

38 480 Trasmettitori (Banda III) 4217 PV (> 3000 abitanti) Una sola frequenza Terr Pop Esempio: offset zero

39 480 Trasmettitori (Banda III) 4217 PV (> 3000 abitanti) Una sola frequenza Terr Pop Esempio: scenario ottimizzato


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