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 ?
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
380 400 410 430 450 470 870 876 915 921 390 380 400 410 430 450 470 870 876 915 921 390
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