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

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

Classificazione Paging Cordless –I a generazione: accesso vincolato –II a 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

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 larea della cella (aumentano gli Handoff)

……aumentare C Cell Splitting –C = K/R 2 Sectoring –riduce il numero di celle prime vicine interferenti Zone microcell –idealmente riduce N a 1

SplittingSectoringZone microcell Figura 1.3: Cell splitting Figura 1.4: Cell sectoring Figura 1.5: Zone microcell

STANDARD Analogici Advanced Mobile Phone System (AMPS) Ext.Tot. Acc. Comm. System (ETACS) –FM analogica, f D = 10 KHz, B=25 KHz, Bm=5 KHz –Forward link (down link) MHz –Reverse link (up link) 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)

ETACS Signal to Interference Ratio (SIR) = 18 dB Cluster di 7 celle con 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)

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

Global System for Mobile GSM Sistema di 2 a 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

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 Figura 3.1: Architettura del sistema GSM

Interfaccia radio GSM –uplink / down link MHz DCS1800 –uplink / down link MHz PCS –uplink / down link MHz

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 frame identificate da un Frame Number: serve a individuare il tipo di informazioni trasmesso nella frame

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

Elaborazione: dal parlato in TX a quello in RX

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 ( 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

……..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 ( bit - una per utente) + PN(uguale per tutti) –QPSK Reverse link (824/849 MHz) –Acces channel –Traffic channel –Walsh code + PN –OQPSK (delay = ns =Tb/2)

DECT (Digital European Cordless Telephone) Physical layer: FHMA/TDMA/TDD – MHz (10 canali) –Bit rate = 1152 Kbps –Banda = 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

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

Telefonia Cellulare Analogica (1G) –Tabella 10.10, pag 548

Telefonia Cellulare Digitale (2G) –tab Rappapaort

Cordless –Tab Rappaport

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

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 = 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) MHz up stream (reverse link) ss –canali simmetrici W-CDMA (3.84 Mcps) down link MHz up link MHz UMTS Subscriber Identity Module (USIM) –Dati personali, firma elettronica, imponte digitali, dati biometrici –Funzioni analoghe a carta di credito

W-LAN

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)

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 ( GHz) Larghezza di canale = 1 MHz (79 canali) Modulazione GFSK –BT= 0.5= 500 KHz x 1 s –indice di modulazione (2 f Tb= ) f = 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 s

….. 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

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 allinterno 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

WIFI