MOBILE RADIO NETWORKS

ING-INF/03 - 9 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

DANIELA GIOVANNA ANNA PANNO


Obiettivi formativi

Il corso si prefigge di raggiungere i seguenti obiettivi, in linea con i descrittori di Dublino:

1. Conoscenza e capacità di comprensione:

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

gli studenti saranno in grado

3. Abilità comunicativa: gli studenti saranno in grado di comunicare razionalmente le conoscenze sulle reti cellulari mobili, con padronanza del lessico specializzato del settore.

4. Capacità di apprendimento: gli studenti saranno in grado di leggere autonomamente standard e letteratura scientifica del settore, allo scopo di aggiornarsi sulle veloci evoluzioni delle tecnologie radiomobili e di approfondire tematiche complesse.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

ll corso si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali eseguite sia alla lavagna che con l'ausilio di personal computer tramite cui possono essere proiettate slide.

Sono previste anche esercitazioni in cui gli studenti vengono spesso invitati a svolgere sotto la guida del docente le esercitazioni proposte, onde stimolare l'attenzione collettiva ed anche ricavare una valutazione 'a campione' dei risultati di apprendimento.

Inoltre sono previste 25 ore di attività in laboratorio.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus


Prerequisiti richiesti

Sono propedeutici alla materia gli argomenti trattati nei corsi di "Telecommunication Networks", "Teoria dei Segnali", "Comunicazioni Digitali" e/o "Fondamenti di Telecomunicazioni".

In particolare la conoscenza delle tecniche di multiplazione, commutazione; i concetti di architettura protocollare, segnalazione, piano di controllo/di utente; la teoria del traffico e delle code, uso della formula B di Erlang; la propagazione nella tratta radio; link budget; la modulazione multi layer; figura di rumore; relazione tra BER e SNR; principi di codifica di sorgente e di canale.



Frequenza lezioni

Non obbligatoria.

La frequenza è comunque fortemente consigliata in quanto lo svolgimento delle esercitazioni favorisce la comprensione degli argomenti trattati.

Coloro che non svolgeranno l'attività laboratoriale dovranno approfondire alcune tematiche seguendo le indicazioni del docente.



Contenuti del corso

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.

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.

3. Accesso Radio. Tecniche di accesso multiplo in canali broadcast. Il Duplexing. Modelli di condivisione delle risorse radio.

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.

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.

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.

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.

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.

9. LTE: principali funzionalità e prestazioni offerte dalla nuova tecnologia. Architettura di rete e dei servizi. Interfacce e protocolli. Interfaccia radio LTE.

10. Verso il 5G. LTE-Advance e LTE-Advance Pro. 5G Scenari d'uso e requisiti. Architettura e modello QoS. 5G New Radio. 5G RAN & 5G Core

Laboratorio . Le esperienze in laboratorio sono parte integrante del corso e saranno svolte presso il Polo Tecnologico del DIEEI con frequenza variabile (a seconda dell'avanzamento del programma). Le tematiche affrontate sono riportate di seguito.

  • Implementazione al calcolatore di scenari di trasmissione cellulare indoor e outdoor, modelli di path loss (spazio libero, Okumura-Hata, modelli 3GPP) e canali affetti da fading.
  • Implementazione al calcolatore di algoritmi euristici per la risoluzione di problemi di copertura cellulare, controllo di potenza in sistemi CDMA e allocazione delle risorse radio in sistemi LTE.
  • Introduzione al software di testing per effettuare misurazioni di parametri di rete per sistemi GSM, UMTS e LTE. Test di copertura in ambienti indoor/outdoor: predisposizione ambiente di test, mappa di copertura, rilevazione dati. Analisi delle procedure di cell attach, cell reselection, location update, chiamate generate e ricevute.
  • Introduzione al software e hardware disponibili in laboratorio per emulare una rete mobile LTE. Analisi delle prestazioni di rete in servizi streaming e download/upload su FTP server. Analisi dello scambio di messaggi di segnalazione sia lato access network che core network. Resource Block allocation e Modulation and Coding Scheme al variare della distanza e della qualità del canale. Procedure di handover. Valutazione delle chiamate su tecnologia VoLTE.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto alle specifiche attività di laboratorio dichiarate.



Testi di riferimento

  1. Martin Sauter, “From GSM to LTE‐Advanced Pro and 5G: An Introduction to Mobile Networks and Mobile Broadband”, IV Edition , John Wiley & Sons Ltd, 2021
  2. M. Schwartz, “Mobile Wireless Communications”, Cambridge University Press.
  3. C. Cox, “An introduction to LTE: LTE LTE-Advanced, SAE, VoLTE and 4G Mobile Communications”, 2° Edizione, Wiley.
  4. Christopher Cox, “An Introduction to 5g: The New Radio, 5g Network and Beyond”, John Wiley & Sons Ltd, 2020
  5. Rajib Taid, “Mobile Communications Systems Development: A Practical Introduction to System Understanding, Implementation, and Deployment”, John Wiley & Sons Ltd, 2021


Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
11 Introduzione e concetti base (lez. front 4h)Dispensa 1. Testo 1 
22 Il Canale Radio (lez. front e eserc. 4h)Dispensa 2 
33 Accesso Radio (lez. frontale 5h)Dispensa 3 
44 Gestione della Mobilità e Analisi delle prestazioni. (lez. front. e eserc. 5h)Dispensa 4, Testo 2 
55 Radio planning: copertura e capacità (lez. front e eser.9h)Dispensa 5, Testi 1, 2, 5 
66 GSM (lez. frontale 8 h)Dispensa 6, Testo 1, 5 
77 GPRS (lez. frontale 2h)Dispensa 7 
88 Rete di terza generazione UMTS (lez. frontale 5h).Dispensa 8 
99 Rete di quarta generazione LTE (lez. front. e eserc. 8 h)Dispensa 9, Testo 3, 1, 5 
1010 Verso il 5G (lez. frontale 6 h).Dispensa 10, Testo 4,1 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

L'esame per valutare la preparazione complessiva dello studente prevede:

a verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni pandemiche lo dovessero richiedere.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Un elenco più esteso delle possibili domande e alcuni esempi delle prove scritte si possono trovare su Studium, nella sezione Documenti dell'insegnamento




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