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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
MAC Sublayer 802.15.3
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
MAC Sublayer 802.15.4
802.15
55 Mbps 110 Mb/s
UWB LDR ?
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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
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Rappresentano l’evoluzione dei codici a barre anche se non li sostituiscono
Operano in modalità NLOS
Resistono all’umidità, al calore e alle vernici
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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
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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))
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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
380 400 410 430 450 470 870 876 915 921 390 380 400 410 430 450 470 870 876 915 921 390
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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)
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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
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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