Comunicazioni Mobili 2 Prof. R. Cusani. Laurea Specialistica in: Ingegneria delle TLC anno 1 Ingegneria Elettronica anno 2

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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

2 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 R. Cusani, Comunicazioni Mobili 2, Marzo 2009

3 3 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 R. Cusani, Comunicazioni Mobili 2, Marzo 2009

4 4 Negli organismi di standardizzazione ( a) 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 R. Cusani, Comunicazioni Mobili 2, Marzo 2009

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6 6 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 (Low rate WPAN) Velocità tra 20 e 250 kbps Costo esiguo (1,5-2$ 2005) Topologia a stella e P2P Accesso CSMA-CA R. Cusani, Comunicazioni Mobili 2, Marzo 2009

7 7 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 R. Cusani, Comunicazioni Mobili 2, Marzo 2009

8 8 Tipologie di servizi: Dati periodici Velocità garantita Dati intermittenti Comunicazione di base Dati ripetitivi a basso ritardo Allocazione di time slot garantiti R. Cusani, Comunicazioni Mobili 2, Marzo 2009

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10 10 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 R. Cusani, Comunicazioni Mobili 2, Marzo 2009

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12 MAC Sublayer MAC Sublayer MAC Sublayer GHz WPAN-Bluetooth Bluetooth(TM) 2.4 GHz WPAN-HR High Rate UWB WPAN-HR Higher Rate MHz WPAN-LR Low Rate MHz WPAN-LR Low Rate GHz WPAN-LR Low Rate UWB LDR? a Mb/s 11 Mb/s 22 Mb/s 55 Mb/s 55 Mbps 110 Mb/s 480 Mb/s 2 kb/s 20 kb/s 2 kb/s 20 kb/s 2 kb/s 250 kb/s R. Cusani, Comunicazioni Mobili 2, Marzo 2009

13 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

14 Rappresentano l evoluzione dei codici a barre anche se non li sostituiscono Operano in modalità NLOS Resistono all umidità, al calore e alle vernici

15 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 Other TETRA Market Comunicazione simplex (Push-to-talk) o comunicazione full-duplex, comunicazione di gruppo (simplex) PAMR Industrial Defence Transportation Public Safety Utility

16 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 Telephony (Full Duplex Voice)) Mobile Radio (Group, Individual, Priority, Emergency, DMO) Mobile Data (Status Massaging,SDS, Packet Mode, Circuit Mode)

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18 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)

19 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

20 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