Corso di laurea magistrale in Ingegneria delle telecomunicazioni
Anno accademico 2019/2020 - 2° anno
RETI E SERVIZI MOBILI
Docente titolare dell'insegnamento
DANIELA GIOVANNA ANNA PANNOObiettivi formativi
Conoscenza delle tecnologie impiegate nelle reti mobili, marcatamente differenti da quelle adottate nelle reti fisse a causa delle caratteristiche del mezzo trasmissivo radio e delle problematiche di gestione della mobilità degli utenti. Conoscenza degli strumenti metodologici necessari ad analizzare le prestazioni a livello di sistema. Capacità di effettuare la pianificazione e il dimensionamento di una rete mobile sia mediante considerazioni di propagazione radio che di ingegneria del traffico.
Conoscenza degli standard attualmente operativi o di prossima realizzazione, descrivendo l'architettura delle reti sulla base di concetti operativi fondamentali. Conoscenze specifiche di gestione delle risorse, della mobilità dei terminali e della sicurezza nelle reti mobili. Conoscenza degli elementi caratterizzanti i servizi mobili già presenti nel mercato e in corso di attuazione che risultano elemento trainante nell’evoluzione dei sistemi mobili stessi.
Lo studente dovrà acquisire la capacità di comunicare razionalmente le sue conoscenze sugli argomenti oggetto del corso, con padronanza del lessico specializzato del settore.
Capacità di leggere autonomamente standard e letteratura scientifica del settore, allo scopo di aggiornarsi sulle veloci evoluzioni delle tecnologie radiomobili e di approfondire tematiche complesse.
Capacità di progettare nuovi protocolli o adattare i protocolli esistenti a nuovi scenari applicativi.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Lezioni frontali e attività in laboratorio
Prerequisiti richiesti
Sono propedeutici alla materia gli argomenti del corso di Telecommunication Networks, in particolare: multiplazione; commutazione; segnalazione e piano di controllo; architettura protocollare; teoria del traffico e delle code. Conoscenza base di Propagazione, Trasmissione, Modulazione.
Frequenza lezioni
Non obbligatoria
Contenuti del corso
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1. Introduzione e concetti base sulle reti mobili. Classificazione, motivazione e requisiti delle reti mobili. Evoluzione delle reti e servizi mobili. Architetture delle reti mobili. Condivisione delle risorse radio. La mobilità degli utenti. |
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2. Il Canale radio e la trasmissione radio. Canale radio e modelli di propagazione. Cenni agli schemi di modulazione numerica e codifica di canale. Dimensionamento della cella con considerazioni di propagazione radio. |
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3. Accesso Radio. Tecniche di accesso multiplo in canali broadcast. Il Duplexing. Modelli di condivisione delle risorse radio. |
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4. Gestione della mobilità e Analisi delle prestazioni in mobilità. Cell selection, location management, handover.Modelli di traffico e modelli di mobilità per il calcolo delle prestazioni a livello di chiamata. |
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5. Radio planning: copertura cellulare e capacità di rete. Riuso di frequenza. Pianificazione di un sistema cellulare con considerazioni di ingegneria del traffico. Tecniche di allocazione statica e dinamica delle frequenze. Analisi della capacità. |
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6. GSM: Architettura ed interfaccia radio; canali fisici e logici; gestione della mobilità, delle risorse radio e della sicurezza; protocolli di segnalazione; esempi di procedure; servizi supportati. |
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7. GPRS: Architettura e protocolli della rete GPRS: confronto e aggiornamenti rispetto all'architettura del GSM. Interfaccia radio GPRS: livelli MAC/RLC; allocazione dei canali a pacchetto. Cenni EDGE. |
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8. UMTS: Architettura ed interfaccia radio; controllo di potenza; gestione delle risorse radio, della mobilità e della sicurezza; i servizi e le classi di QoS. |
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9. LTE: principali funzionalità e prestazioni offerte dalla nuova tecnologia. Architettura di rete e dei servizi. Interfacce e protocolli. Interfaccia radio LTE. |
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10. Verso il 5G. Motivazioni, obiettivi, standardizzazione. Architetture e Tecnologie abilitanti per il 5G system e il 5G New Radio. |
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Laboratorio di Reti Mobili. Le esperienze in laboratorio sono parte integrante del corso e saranno svolte nel Laboratorio di Didattica 1 del DIEEI con frequenza variabile (a seconda dell'avanzamento del programma). Introduzione al Sw/Hw utilizzato per emulare la rete mobile. Analisi di copertura indoor/outdoor: predisposizione ambiente di test, mappa di copertura, rilevazione dati LTE, UMTS, GPS. Analisi delle prestazioni di rete: conoscere e impostare i set di misure normalmente eseguiti dagli operatori di rete per valutare l’efficienza degli apparati. Configurazione e verifica parametri prestazionali di rete su servizi e applicazioni mobili. Valutazione qualitativa delle chiamate LTE: Indici/algoritmi di valutazione chiamate audio/video, capacità prestazionali di femtocell/eNodeB per chiamate VoLTE. |
Testi di riferimento
1. H. Walke: “Mobile Radio Networks”, Wiley.
2. M. Schwartz, “Mobile Wireless Communications”, Cambridge University Press.
3. O. Bertazioli, L. Favalli, “GSM-GPRS”, 2° Edizione, Hoepli Informatica.
4. G. Columpsi, M. Leonardi, A. Ricci: “UMTS, tecniche ed architetture per le reti di comunicazioni mobili multimediali”, 2° Edizione, Hoepli Informatica.
5. C. Cox, “An introduction to LTE: LTE LTE-Advanced, SAE, VoLTE and 4G Mobile Communications”, 2° Edizione, Wiley.
Altro materiale didattico
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
| 1 | Introduzione e concetti base (lez. front 3h) | Dispensa 1. Testo 1: cap 2.1 |
| 2 | Il Canale Radio (lez. front 5h) | Dispensa 2 |
| 3 | Accesso Radio (lez. frontale 6h) | Dispensa 3 |
| 4 | Gestione della Mobilità e Analisi delle prestazioni. (lez. frontale 5h) | Dispensa 4. Testo 2: cap 9 |
| 5 | Radio planning: copertura e capacità (lez. front 9h) | Dispensa 5. Testo 2: cap 3 |
| 6 | GSM (lez. frontale 9 h) | Dispensa 6. Testo 3 |
| 7 | GPRS (lez. frontale 2h) | Dispensa 7. Testo 3 |
| 8 | Rete di terza generazione UMTS (lez. frontale 5h). | Dispensa 8. Testo 4 |
| 9 | Rete di quarta generazione LTE (lez. frontale 8 h) | Dispensa 9. Testo 5 |
| 10 | Verso il 5G (lez. frontale 4 h). | Dispensa 10. |
| 11 | Test di misure in laboratorio (lez. labor. 25 h) | Dispensa Laboratorio |
Verifica dell'apprendimento
MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO
L'esame per valutare la preparazione complessiva dello studente prevede:
- Una prova scritta nelle date degli appelli.
- Gli studenti che raggiungono nella prova scritta una valutazione di almeno 15/30 sono ammessi alla prova orale in data da concordare con il docente.
- E' facoltativo per gli studenti che non hanno potuto partecipare all'attività in laboratorio (la frequenza non è obbligatoria) approfondire un argomento non trattato durante le lezioni. Argomento e materiale di studio deve essere richiesto al docente.
ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI
1 Esiste un legame tra il controllo di potenza e il controllo di ammissione nelle reti CDMA?
2 Quali sono gli attributi di QoS per un servizio UMTS?
3 Come avviene la procedura di Location Updating nelle reti GSM?
4 Descrivere l’ architettura di rete LTE.
5 Come si ottiene la distanza di un utente mobile dalla base station GSM a cui è connesso.
6 Alcuni esempi delle prove scritte si possono trovare nel sito https://studium.unict.it/dokeos/2020/main/document/document.php?cidReq=18468
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