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Prova di Esame – Reti Radiomobili
Lunedì 22 Febbraio 2016, ore 9.30
PARTE B
NB: alcune domande a risposta multipla hanno più di una risposta corretta: si richiede di identificare TUTTE le
risposte corrette.
Cognome:___________________________________________________
Nome:______________________________________________________
Matricola:___________________________________________________
Firma:______________________________________________________
Domanda 1: Che cosa è il mobile roming number MRSN nelle reti GSM?
Domanda 2: Come funzionano e a cosa servono i casi di random access nella rete GSM? Perché in
questi canali si utilizza l’’access burst’, con un formato diverso dal ‘normal burst’?
Domanda 3: Quali sono i motivi per cui in una rete cellulare può essere avviato un handover? In
che caso l’handover può effettuarsi all’interno della stessa cella?
Domanda 4: Spiegare come funziona il meccanismo di backoff esponenziale nelle reti 802.11 e per
quale motivo è stato previsto un meccanismo adattativo per la selezione delle finestre di contesa.
Domanda 5: Che cosa è un Distribution System in una reti 802.11 estesa?
Domanda 6: In una rete WiFi adhoc sono presenti 3 nodi A-B-C che non sono in completa
visibilità (il nodo B vede i nodi A e C, mentre A e C tra loro non si sentono). 1) Il nodo A può
trasmettere dei dati al nodo C? se si, come? 2) se il nodo A trasmette a B e il nodo B trasmette a C
mentre il nodo C non ha traffico, è opportuno usare un accesso RTS/CTS? 3) e se invece sono i
nodi A e C a trasmettere al nodo B?
Domanda 7: Si discuta brevemente il ruolo dei canali di trasporto nelle reti UMTS.
Domanda 8: Quale modalità di duplexing è prevista nello standard UMTS??
Prova di Esame – Reti Radiomobili
Lunedì 22 Febbraio 2016, ore 9.30
PARTE A
Cognome:___________________________________________________
Nome:______________________________________________________
Matricola:___________________________________________________
Firma:______________________________________________________
Domanda 1: Si deve progettare una rete cellulare, minimizzando il numero di canali da acquistare,
con le seguenti specifiche:
- CCI > 23 dB;
- Probabilità di fuori servizio dovuto al fast fading per gli utenti a bordo cella minore del
2%;
- Probabilità di blocco per le chiamate minore dell’1%.
Nell’area da coprire, è stata rilevata una densità di utenti di 3200 utenti/km2, con un traffico medio
per utente di 5 merl. Inoltre, da misure sperimentali è risultato che la potenza ricevuta dalla
stazione base è pari a -54.3 dBm a 200 m e –71 dBm a 500m.
Si valuti la dimensione del cluster, il raggio delle celle, il tipo di antenne (omni-direzionali o a tresettori) e il numero minimo di canali da acquistare, assumendo che la potenza di soglia del
ricevitore sia -95dBm. Per ridurre tale numero, sarebbe più efficace usare ricevitori con potenza di
soglia più alta o con CCI richiesto più basso?
Dalla condizione sulle misure di potenza, si ottiene che il coefficiente di propagazione risulta:

P(200)  P(500)
 4.2
10 log( 500 / 200)
Dalla condizione sul CCI, ricaviamo invece un vincolo sulla dimensione del cluster:
1
CCIomni  (3k ) / 2  102.3  komni  9.74  komni  12
6
1
CCItri  (3k ) / 2  102.3  ktri  5.77  ktri  7
2
Dalla condizione sulla probabilita’ di fuori servizio, troviamo il raggio massimo delle celle:
1-exp(-1/M)<=0.02, da cui:
M  16.94 dB  P( R)  Pth  16.94dB  Rmax  500  10
P ( 500)  P ( R )
42
 734m
L’area di ogni cella risulta quindi circa 1.4km , per cui il traffico generato in ogni cella e’ 0.005*3200*1.4=22.4 erl.
Nel caso di celle monosettore, dalle tabelle di erlang, si trova che sono richiesti 33 canali per rispettare la condizione
sulla probabilità di blocco. Nel caso di celle a tre-settori invece, il traffico per settore è 22.4/3 erl e il numero di canali
richiesti per settore è 15.
Il numero totale di canali risulta quindi:
2
Comni  komni  33  396
Ctri  ktri  3  15  315
Il progetto con celle settorizzate risulta quindi più vantaggioso.
Domanda 2: Una rete cellulare in area urbana è stata progettata con delle antenne a 4 settori, il
cui diagramma di radiazione è mostrato in figura (i raggi del diagramma misurano, nell’ordine 1,
2.3 e 3.2cm). A 300m, lungo la direzione di massima radiazione, si misura una potenza di -52dBm.
Sapendo che sono utilizzati ricevitori con potenza di soglia di -91dBm e che si è in presenza di slow
fading con deviazione standard 5dB, si valuti come è stato dimensionato il raggio della cella per
garantire una probabilità di fuori servizio nel caso peggiore inferiore all’1%. Quanto vale questa
probabilità a bordo cella nella direzione di massima radiazione? Assumendo che in ogni settore si
usino canali diversi e che ogni sito installi antenne dello stesso tipo (con centri celle disposti
secondo la geometria esagonale), quale può essere il peggior rapporto segnale interferente con
cluster di 3 celle nella direzione del raggio intermedio? [se dovessero mancare dati, si inventino]
Nella direzione di minima radiazione la potenza a 300m è 1/3.2=0.3125 volte la potenza nella direzione massima, cioè 5dB-52dBm=-57dBm. Il caso peggiore sarà quindi in questa direzione. Assumendo un coefficiente di proagazione pari
a 4 e un Pth di -91dBm, la potenza a bordo cella deve essere -91+M=-79.4dBm, da cui:
79.4  57
a) RA  300m  10 40  1.09km
Nella direzione di massima radiazione il margine di fading è 5db più grande, da cui la probabilità di
fuori servizio risulta ½*erfc(16.6/sqrt(2)/5)=0.04%. Per il rapporto segnale interferente,
consideriamo due interferenti a massima radiazione e una potenza utile attenuata di circa0.7 rispetto
alla massima radiazione.
Domanda 3: Una rete cellulare è organizzata in celle di 40 canali che smaltiscono ciascuna il
traffico offerto con una probabilità di blocco del 5%. Per ridurre la probabilità di blocco all’1%,
quali soluzioni sono praticabili e in che misura?
- Acquistare nuovi canali (se si, quanti?)
- Ridurre il raggio della cella (se si, in che proporzione rispetto al vecchio?)
- Settorizzare la cella (se si, quanti settori sono necessari?)
- Ridurre il numero di abbonati (se si, in che proporzione?)
[Se mancassero dati o assunzioni per risolvere tale problema, si inventino…]
Dalle tabelle della Erlang B, si ottiene che il carico offerto è 34.6 Erlang.
Per ridurre a 0.2*5% = 1% la probabilita’ di blocco si puo’:
- acquistare nuovi canali. Dalle tabelle, occorrono 47canali per avere una probabilita’ del blocco del 1% con
carico offerto di 34.6 Erlang;
- ridurre il raggio. In questo caso, supponendo gli utenti uniformemente distribuiti nella superficie della
cella, ridurre il raggio significa diminuire il traffico offerto. Per 40 canali, si ottiene un blocco del 1% con
carico offerto di 29 Erlang. Poiche’ il carico offerto e’ proporzionale all’area della cella e quindi al
quadrato del raggio, si ha:
-
Rnew 
29
Rold  0.92 Rold
34.6
Settorizzare la cella peggiora le prestazioni in termini di probabilita’ di blocco e quindi non serve.
Domanda 4: Come viene modellato statisticamente il multi-path fading? Si discutano le ipotesi che
giustificano questo modello.