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Reti Wireless: Lezioni 1-3 - Fondamentali e Sistemi, Appunti di Elementi di Informatica

Università degli Studi di Genova (UNIGE)Elementi di Informatica

Questa serie di lezioni introduttive su reti wireless copre i concetti base come segnale wireless, modulazione, sistemi wireless e copertura radio. Il documento include informazioni su frequenze elettromagnetiche, lunghezza d'onda, modulazione, rapporto segnale rumore, sistemi wireless legacy e non-legacy, antenne omnidirettive e direttive, lobing, hand over e accesso. Lezioni 1-3.

Tipologia: Appunti

2020/2021

Caricato il 01/03/2021

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RETI WIRELESS
I lezione
Segnale Wireless -> usare aria o spazio per trasmettere segnale
Radio frequenza
- ottiche
- ultrasoniche
Frequenze elettromagnetiche
-> segnale elettrico rappresentato da una sinusoide infinita ad ampiezza costante e lunghezza d'onda
costante
Il segnale deve avere una frequenza abbastanza elevata.
Frequenza -> avendo Ti=0 e Tf=1 sec quanti cicli ci sono in un secondo
Frequenza e lunghezza d'onda sono inversamente proporzionali
Lambda = c/f c= 3*108
1 Gh = un miliardo di cicli
Lunghezza d'onda di 1Gh -> 30 cm 2Gh-> 15 cm
100 kHz -> -> -> -> 2Gh -> -> -> 100 Gh
Modulazione
Concetto dell'affidabilità
Rapporto segnale rumore: S/N
La potenza del segnale deve essere almeno 10 volte più forte del rumore dovuto all'ambiente
potenza ricevuta < potenza trasmessa
Sistemi wireless
- legacy: sono soggetti a licenza d'uso, costo di acquisto licenze per operatori, contratti per utenti, SIM,
standard internazionali, copertura globale, affidabile e sicuro, gestione hand over
2G GSM/GPRS, 3G UMTS/WCDMA, 4G LTE, 5G
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RETI WIRELESS

I lezione Segnale Wireless -> usare aria o spazio per trasmettere segnale Radio frequenza

  • ottiche
  • ultrasoniche Frequenze elettromagnetiche -> segnale elettrico rappresentato da una sinusoide infinita ad ampiezza costante e lunghezza d'onda costante Il segnale deve avere una frequenza abbastanza elevata. Frequenza -> avendo Ti=0 e Tf=1 sec quanti cicli ci sono in un secondo Frequenza e lunghezza d'onda sono inversamente proporzionali Lambda = c/f c= 3*10 8 1 Gh = un miliardo di cicli Lunghezza d'onda di 1Gh -> 30 cm 2Gh-> 15 cm 100 kHz -> -> -> -> 2Gh -> -> -> 100 Gh Modulazione Concetto dell'affidabilità Rapporto segnale rumore: S/N La potenza del segnale deve essere almeno 10 volte più forte del rumore dovuto all'ambiente potenza ricevuta < potenza trasmessa Sistemi wireless
  • legacy: sono soggetti a licenza d'uso, costo di acquisto licenze per operatori, contratti per utenti, SIM, standard internazionali, copertura globale, affidabile e sicuro, gestione hand over 2G GSM/GPRS, 3G UMTS/WCDMA, 4G LTE, 5G
  • non legacy: non sono soggetti a licenze, no SIM, nessun contratto, non standard, copertura locale, poca sicurezza 2G NARROBEND, N-IOT, LTE-M COPERTURA RADIO BTS: Base Transceiver Station
  • front end della rete mobile
  • gestisce le comunicazioni in RF da e verso i terminali BSC Base Station Controller MSC Mobile Switch Center Antenna omnidirettiva -> cella eccitata al centro (BTS in centro) Nel radiogramma orizzontale è un cerchio Antenna direttiva -> cella eccitata all'angolo Il radiogramma orizzontale (dove la x è l'asse elettromagnetico) lobo inclinato a 60 gradi Lobo 3 db guadagno di 20 db Per non lasciare spazi vuoti si possono sovrapporre le celle Una volta che la cella viene introdotta l'ambiente sagoma la forma della cella -> questo accade soprattutto nei territori urbani Terminale si collega a una cella per fare traffico e per localizzarsi - > per fare questo deve leggere il broadcast della cella Broadcast canale di controllo downlink -> un'informazione all'interno del broadcast è il codice della cella (Cell-id) e LAI (local area indentifier) Canali radio mobili:
  • Traffico: Voce/Dati
  • Controllo Comune -> downlink (dalla rete verso il terminale) o uplink Associato Dedicato

Viene usato il Ki perché è più sicuro per il numero di bit e per l'impossibilità di intercettarlo dato che non viene mai trasmesso L'algoritmo A3 è veloce perché dà subito il risultato (istantaneo) ed è molto difficilmente invertibile -> genera 30 bit Il terminale trasmette il res apice ( generato dal terminale) all' AUC che effettua la verifica -> numero di trama va in A A8 64 bit -> Kc (chiave di crittografazione) -> A5 -> maschera di crittografazione IMEI -> codice del terminale EIR -> black list e grey list (terminali sotto osservazione non funzionanti) Infine si arriva al LAI che viene scritto nel HLR L'AUC uitlizza il canale crittografato per dare il TMSI Autenticazione + localizzazione = registrazione La localizzazione del terminale avviene all'accensione, al cambio di area di chiamata, quando va in traffico, allo spegnimento, periodical registration Hand over (inter-cella) -> procedura automatica che mantiene il traffico anche quando il terminale passa da una cella all'altra Hand over intra-cella Cella può chiedere prestito solo alle celle adiacenti delll stesso cluster Segnalazione associata canali di controllo bidirezionali che chiedono segnali di controllo alla rete e i canali di segnale associato segnalano il valore della potenza giusto da usare Comando di hand over Unknowledgement -> Devono essere eeguiti sopprimendo il traffico Voice Activity Detention (VAD) -> elabora il segnale in arrrivo al microfono e capisce se è voce o rumore