DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA ELETTRONICA E INFORMATICA
Corso di laurea magistrale in Ingegneria delle telecomunicazioni
Anno accademico 2020/2021 - 2° anno
RETI E SERVIZI MOBILI
ING-INF/03 - 9 CFU - 1° semestre Docente titolare dell'insegnamento DANIELA GIOVANNA ANNA PANNO
Email: [email protected]
Edificio / Indirizzo: edificio 3 / Viale Andrea Doria, 6 Telefono: 095 738 2369
Orario ricevimento: Lunedì ore 10:00 e Giovedì ore 11:00 previa prenotazione via email.
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si prefigge di raggiungere i seguenti obiettivi, in linea con i descrittori di Dublino:
1. Conoscenza e capacità di comprensione:
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.
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.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: gli studenti saranno in grado
di effettuare la pianificazione e il dimensionamento di una rete mobile sia mediante considerazioni di propagazione radio che di ingegneria del traffico.
di progettare nuovi protocolli o adattare i protocolli esistenti a nuovi scenari applicativi
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
l 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 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 obbligatoriaCONTENUTI 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 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.
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. 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.
6. M. Sauter, "From GSM to LTE-Advanced Pro and 5G: An Introduction to Mobile Networks and Mobile Broadband", Wiley, 2017.
ALTRO MATERIALE DIDATTICO
https://studium.unict.it/dokeos/2021/courses/21482/
PROGRAMMAZIONE DEL CORSO
Argomenti Riferimenti testi
1 Introduzione e concetti base (lez. front 4h) Dispensa 1. Testo 1: cap 2.1
2 Il Canale Radio (lez. front 4h) Dispensa 2
3 Accesso Radio (lez. frontale 5h) 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 8 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 6 h). Dispensa 10. Testo 6
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.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI
Descrivere il fenomeno del Multipath e un esempio del suo impatto.
Come si ottiene la distanza di un utente mobile dalla base station GSM a cui è connesso.
Esiste un legame tra il controllo di potenza e il controllo di ammissione nelle reti CDMA?
Quali sono gli attributi di QoS per un servizio UMTS?
Come avviene la procedura di Location Updating nelle reti GSM?
Descrivere l’ architettura di rete LTE.
Desrivere l'interfaccia radio dei sistemi 5G.
Un elenco più esteso delle possibili domande e alcuni esempi delle prove scritte si possono trovare
su Studium ( https://studium.unict.it/dokeos/2021/courses/21482/ ), nella sezione Documenti dell'insegnamento
