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Corso cellulari - Prima lezione
 

Corso cellulari - Prima lezione

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Introduzione alla telefonia cellulare. 8 lezioni. ...

Introduzione alla telefonia cellulare. 8 lezioni.
Panoramica sul mondo della telefonia cellulare, esposta in modo sintetico, per fornire una conoscenza di base.
Onde e bande Radio. Evoluzione dei sistemi e delle tecnologie telefoniche senza fili

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    Corso cellulari - Prima lezione Corso cellulari - Prima lezione Presentation Transcript

    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com Introduzione alla telefonia cellulare 1 mngfnc@yahoo.com
    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com ONDE RADIO - INTRODUZIONE I telefoni cellulari utilizzano le Onde Radio per connettersi senza fili alle antenne delle cosiddette Stazioni Radio Base (= SRB), collegate a loro volta sia alla rete telefonica fissa che ad altre stazioni analoghe per effettuare le chiamate con qualunque altro dispositivo fisso o mobile. Le onde o radiazioni elettromagnetiche viaggiano ad una velocità che raggiunge 300.000 Km al secondo (velocità della luce) e sono caratterizzate dall'ampiezza (intensità) e dalla frequenza espressa in oscillazioni al secondo (Hz = Hertz). A differenti frequenze sono associate caratteristiche diverse come indicato in figura. Megametro = 1milione di metri mm = millimetro =millesimo di m micron = millesimo di mm nano = millesimo di micron pico = millesimo di nano femto = millesimo di pico 103 =1000 = mille = Kilo 106 =1000.000 = milione =Mega 109 =1000.000.000 = miliardo=Giga
    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com Le Onde Radio utilizzate per le trasmissioni senza fili si propagano facilmente nel vuoto e nei mezzi a bassa densità come l'atmosfera e gli esseri viventi, ma sono diffuse, assorbite, disperse o si riflettono, nei mezzi a densità crescente come ad esempio, gli edifici, i metalli, il terreno e le pareti rocciose. Le frequenze utili per le trasmissioni radio (Spettro delle onde Radio) sono state divise in intervalli di diverse dimensioni, detti Bande o Gamme, per le varie tipologie di utilizzo quali ad esempio la televisione, la radio, la difesa, la polizia, i vigili del fuoco, i trasporti aerei ecc. Ogni banda può essere suddivisa in intervalli minori, detti Canali, il cui numero è limitato dalla necessità di impedire l’interferenza con i segnali dei canali contigui. Influiscono vari fattori tra i quali l’ampiezza della banda stessa (cioè dall’intervallo di frequenze usato) ed i circuiti elettronici usati per le trasmissioni (quelli moderni possono operare con intervalli più stretti che consentono di dividere le bande in un maggior numero di canali). ONDE RADIO - INTRODUZIONE Spettro delle Onde Radio Bande Radio Canali Radio
    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com SISTEMI RADIOMOBILI - EVOLUZIONE Il primo sistema radiomobile della storia nacque negli USA nel 1964 e funzionava su due intervalli (gamme) di frequenza a cavallo dei 160 MHz e dei 450 MHz con soli 23 canali bidirezionali (per parlare e per ascoltare). Nel nostro paese il sistema, detto di prima generazione (1G), venne introdotto nel 1974 e funzionava sulla gamma dei 160 MHz, ma era molto limitato nel numero di canali e nelle prestazioni. Inoltre richiedeva l'intervento degli operatori di centrale per effettuare le telefonate. L’apparecchio mobile poteva collegarsi su un solo canale prestabilito alle Stazioni Radio che spesso erano lontane e nessitava di alte potenze. Di conseguenza il telefono era pesante ed ingombrante. Nel 1984 nacque il sistema radiomobile RTMI (Radio Telefono Mobile Integrato), funzionante sui 450 MHz, detto di seconda generazione (2G) per via delle prestazioni di gran lunga migliori del precedente. Era, infatti, direttamente connesso con la rete telefonica nazionale ed il telefono era più leggero e meno ingombrante. Questo sistema consentiva la commutazione su diversi canali da parte degli apparecchi mobili, che così potevano usare le frequenze libere al momento nelle Stazioni Radio Base circostanti, aumentando la disponibilità di telefonate contemporanee possibili da parte del sistema.
    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com LE RETI CELLULARI - EVOLUZIONE La copertura del territorio con le Stazioni Base aumentò rapidamente e verso la fine degli anni ottanta viene introdotto il TACS. Le comunicazioni avvenivano sempre nella banda 450 MHz, ma a potenza ridotta limitando l'area di influenza delle antenne delle Stazioni Radio Base. Inoltre in ogni area contigua, servita da un’antenna, le trasmissioni avvenivano su canali diversi in modo da impedire l'interferenza e consentire l'uso delle stesse frequenze in aree più lontane, tipico delle reti cellulari. I sistemi descritti erano analogici e purtroppo utilizzabili solo sul territorio nazionale perchè ogni nazione scelse allora un diverso standard; avevano inoltre facilità di clonazione dei terminali, mediante contraffazione del codice identificativo, e nessuna forma di protezione della comunicazione in quanto le chiamate (in chiaro) potevano essere intercettate con semplici modifiche ad alcuni modelli di cellulari. Il TACS aveva una ridotta ampiezza della banda utilizzabile e quindi un limitato numero di canali disponibili per le chiamate. Per aumentarne la capacità è stato introdotto il sistema ETACS (Enhanced TACS = TACS migliorato) che utilizzava anche frequenze nella gamma 890/900 MHz. antenna Tx(=trasmissione) sul canale A antenna Tx sul canale B antenna Tx sul canale A Schema semplificato delle trasmissioni nel sistema TACS
    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com LE RETI CELLULARI - EVOLUZIONE Per superare i problemi dell'analogico, nel 1995 nacque il digitale GSM (Global System for Mobile communication = Sistema Globale per Comunicazioni Mobili) funzionante nella gamma dei 900 MHz, ma con caratteristiche concordate con le principali nazioni europee. Le gamme utilizzate principalmente in Africa ed America sono invece, 450 MHz e 850 MHz rispettivamente. Attualmente il GSM è lo standard di 2ª generazione più diffuso del mondo. Le comunicazioni nel sistema GSM sono effettuate previa trasformazione della voce in segnali digitali, che possono quindi essere trattati con circuiti elettronici tipici dei computer e, come ogni altro segnale di questo tipo, possono essere elaborati ed inviati con le tecniche delle comunicazioni utilizzate nel mondo dell’informatica, con i vantaggi che ne derivano. I principali vantaggi del digitale sono i seguenti: - La possibilità di correggere gli errori di trasmissione e la quasi immunità ai disturbi. - La possibilità, oltre alle comunicazioni telefoniche, di trasmettere dati per realizzare un grandissimo numero di servizi. Ad esempio i messaggini di testo detti SMS o lo scambio di file multimediali in formato digitale quali ad esempio foto o suoni. - La riservatezza delle telefonate in quanto i dati digitali vengono codificati. (segue)
    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com LE RETI CELLULARI - EVOLUZIONE -Possibilità di personalizzare il telefono con la cosiddetta carta SIM (Subscriber Identity Module = modulo di identità dell’utente) in cui vengono memorizzati i dati del proprietario. Si tratta di una piccola schedina di plastica con un circuito elettronico miniaturizzato (Chip) che si acquista al momento della firma del Contratto con l'Operatore telefonico. Essa si inserisce nel telefono per autenticare l'utente e consentire il collegamento alla Rete. La SIM può essere utilizzata su un altro cellulare di tipo digitale che assume automaticamente il numero del possessore della SIM con tutte le prerogative annesse (contratto, tariffe, abilitazioni a servizi, ecc.). 2 schede SIM classiche a confronto
    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com LE RETI CELLULARI - EVOLUZIONE Successivamente al GSM 900 nacque il DCS (Digital Cellular System) funzionante sulla gamma dei 1800 MHz. E’ particolarmente indicato per le aree urbane. Gli apparecchi funzionanti su entrambe queste gamme sono detti Dual Band e sono utilizzabili principalmente in Europa, e molti paesi dell'Asia e dell'Africa. Il DECT 1900 (Digital Extended Cordless Telephone) era nato come telefono senza fili di uso limitato all’ambito casalingo (cordless). L’utilizzo è stato esteso all’ambito urbano in America, mentre è fallito tale uso in Italia (Fido). Gli apparecchi in grado di funzionare anche su questa banda sono definiti Tri Band. Quelli infine in grado di collegarsi anche alla banda dei 850 MHz sono definiti Quad Band. Questi cellulari sono utilizzabili anche nei principali paesi delle Americhe. Alcuni passi importanti nel miglioramento nella connettività dei sistemi cellulari GSM sono state le tecnologie GPRS ed l'EDGE che consentono la trasmissione di dati digitali. Il GPRS è un innovativo sistema che consente, tramite la rete di telefonia cellulare, di inviare e ricevere informazioni in maniera più efficiente, attraverso la cosiddetta "trasmissione dati a pacchetto". Il GPRS consente di raggiungere la velocità di 57.6 Kbit/s e di mantenere una connessione permanente ad Internet. Con l'EDGE questa velocità può essere triplicata. Analogamente la tecnologia HSPA migliora le prestazioni del sistema di comunicazioni UMTS citato in seguito.
    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com LE RETI CELLULARI - EVOLUZIONE I sistemi UMTS (Universal Mobile Telecommunication System = Sistema Universale per le Telecomunicazioni Mobili) sono lo standard di telefonia mobile cellulare di terza generazione (3G), evoluzione del GSM. Le caratteristiche salienti sono la maggiore velocità di trasmissione dei dati che arriva a 2 Mbit/sec consentendo, oltre alla connessione alla rete INTERNET, anche la trasmissione di immagini televisive, la teleripresa degli utenti e la connessione con tutti i servizi di telefonia numerica della rete fissa. Le frequenze messe a disposizione per questi sistemi sono da 2000 a 2025 MHz e da 2110 a 2200 MHz. Possono essere considerati simili alla rete cellulare, rispettivamente a piccola e a grande scala, pur con le rispettive differenze, anche i sistemi Wi-Fi (Wireless Fidelity = Fedeltà senza fili) e Wi-Max (Worldwide Interoperability ability for Microwave Access = abilità all'Inter-operabilità mondiale per l'accesso a microonde). Esse sono dette connessioni a banda molto alta.
    • ago 2013 mngfnc@yahoo.com LE RETI CELLULARI - EVOLUZIONE Attualmente è in allestimento l'LTE o 4G (Long Term Evolution = Evoluzione a lungo termine) utilizzando alcune bande televisive UHF (800MHz liberate con l'avvento del digitale terrestre), più altre che saranno liberate dal GSM (900 e 1800 MHz) ed anche la banda 2600 Mhz recuperata da sistemi radar e da Ministero della Difesa. 3000 m RadioAM Ondemedie Tipiche applicazioni RadioamatoriCB TVVHS RadioFM Modul.frequenza TVUHS Micro-onde 300 m 30 m 3 m 30 cm 3 cm Lunghezza d’onda 100 KHz 1 MHz 10 MHz 100 MHz 1 GHz 10 GHz Frequenza BANDE DI FREQUENZA DELLE RETI CELLULARI I VARI SISTEMI CHE SI SONO SUCCEDUTI Radiomobile RTMITACS ETACSGSM DCSDECT UTMS WIFI WMax 160MHz 450MHz 900MHz 1800-1900MHz 1900-2200MHz 2400MHz 3400-3600MHz BANDE DI FREQUENZA DELLE COMUNICAZIONI RADIO ** * * *