doc - Gruppo Telecomunicazioni e Tecnologie dell`Informazione

Prova di Esame – Reti Radiomobili
Venerdì 15 Febbraio, ore 15.00
PARTE B
Cognome:___________________________________________________
Nome:______________________________________________________
Matricola:___________________________________________________
Firma:______________________________________________________
[Rispondere a tutte le domande se non si e’ mai sostenuto l’esame; alle domande 5,6,7, 8 se si e’
sostenuto l’esame alla triennale]
Domanda 1: Quali sono le informazioni contenute nell’HLR nelle reti GSM? Come vengono
utilizzate per localizzare gli utenti?
Domanda 2: Illustrare la modalità di duplexing utilizzata nel GSM e spiegare gli accorgimenti
utilizzati per semplificare la struttura del ricevitore.
Domanda 3: Si descrivano i tipi di canale di controllo dedicati previsti nel GSM, spiegandone
modalità di utilizzo e di trasmissione sui canali fisici.
Domanda 4: Si illustri il principio di funzionamento del meccanismo di aggiornamento della
localizzazione nelle reti radiomobili e si indichi per quale motivo è opportuno un compromesso
nella scelta della dimensione dell’area di localizzazione.
Domanda 5: In una rete 802.11 infrastrutturata sono presenti due nodi A e B con una sessione di
data da A a B. Illustrare quali nodi si troveranno a contendere nella rete e come saranno indirizzati
i pacchetti di ciascuno.
Domanda 6: Confrontare i pro e i contro dei meccanismi di accesso PCF e DCF previsti nelle reti
802.11.
Domanda 7: Spiegare sinteticamente come avviene la fase di random access nelle reti UMTS.
Domanda 8: Come viene utilizzato l’OFDMA e che cosa è un Radio Block in LTE?
Prova di Esame – Reti Radiomobili
Venerdì 15 Febbraio, ore 15.00
PARTE A
Cognome:___________________________________________________
Nome:______________________________________________________
Matricola:___________________________________________________
Firma:______________________________________________________
Domanda 1: Si deve progettare una rete cellulare per coprire un’area urbana con celle quadrate.
L’area è organizzata in cluster di quattro celle disposti a scacchiera con insieme di canali differenti
(cioè con un totale di 8 gruppi di canali). Si dispone di due tipo di ricevitori possibili: un ricevitore
in grado di lavorare con S/I maggiore di 15dB e potenza di soglia di -91dBm e un ricevitore con S/I
richiesto maggiore di 18dB e potenza di soglia di -103dBm. L’altezza massima a cui possono essere
installate le stazioni base è 20m. Si determini:
- il tipo di ricevitore da utilizzare e l’altezza minima a cui installare le stazioni base;
- la probabilià di outage nel caso peggiore dovuto a fading lento (=5dB), sapendo che il
lato delle celle è 2 km, il sistema lavora con potenza di trasmissione pari a 10 W ad una
frequenza di 400MHz e che il fattore correttivo a(h_ms)nella formula di Okumura-hata può
assumersi pari a zero;
- come migliorare la probabilità di outage del punto precedente, potendo cambiare la
frequenza di trasmissione a 200MHz o 900 MHz e l’altezza delle stazione base fino alla
massima possibile.
- la probabilità di outage nel caso peggiore dovuta al fading veloce con quest’ultima
pianificazione.
Si ricorda la formula di Okumura-Hata per le aree urbane (con f in MHz, d in Km e h in m):
Lpath (dB )  69.55  26.16 log 10 f  44.9  6.55 log 10 hbs  log 10 d  13.82 log 10 hbs  a hms 
Dalla geometria del problema risulta che il rapporto segnale interferente si può scrivere come:
P( L / 2 2 ) 
1

 4 1 . Con una altezza di 20m, cioe’ in condizioni migliori di propagazione, risulta S/I =


44
4 P( 2 L 2 )
15.7 dB, che si puo’ ancora migliorare abbassando le antenne. Ad esempio, a 6 m, con un coefficiente di 3.98 di
attenuazione, puo’ essere garantita anche la condizione su S/I>18dB. Essendo la potenza di soglia di questi ricevitori
maggiore, anche lavorando con una maggiore attenuazione, scegliamo il secondo tipo.
Per la probabilità di outage, bisogna applicare la formula di Okumura-Hata ai vertici del quadrato e ricavare il path loss,
che risulta 132.85 dB lasciando le antenne all’altezza minima di 6m (si noti che con le altenne a 20m e gli altri ricevitori
il path loss sarebbe stato 132 dB, ma il margine di fading piu’ basso a causa della potenza di soglia di -91dBm). Poiché
la potenza trasmessa è 40dBm, il margine di fading è (40dBm-132.85dB)+103dBm=10.13 dB, che corrisponde ad un
probabilità di outage di 2.14%.
Per migliorare l’outage, mettendo le antenne a 20m e la frequenza a 200MHz, risulta un path loss di 115.7 dB, da cui il
margine di fading sale a 27.3 dB e la probabilità di outage va praticamente a zero.
Con quest’ultima pianificazione il margine di fading come coefficiente vale 537, per cui la probabilità di fuori servizio
dovuta al fading veloce è 1-exp(-1/M)=0.2%.
Domanda 2: In una rete cellulare ci sono due tipi di utenti: quelli che generano 2 chiamate ogni
ora della durata media di 5 minuti e quelli che generano 0.2 chiamate ogni ora della durata media
di 20 minuti. La rete è stata pianificata acquisendo un numero di canali per cella pari a 32 allo
scopo di offrire una probabilità di blocco delle chiamate minore dell’1%. Sapendo che la densità
totale di utenti è 150 utenti per cella, determinare:
- la percentuale di utenti che generano chiamate brevi e chiamate lunghe;
- la probabilità che il sistema lavori con la metà dei canali occupati;
- la probabilità che una generica chiamata sia corta o breve.
Con 32 canali e una probabilità di blocco dell’1%, risulta che il traffico offerto deve essere al più 22 erlang. Gli utenti
del primo tipo generano un traffico di 2/60*5=1/6 erl, mentre quelli del secondo tipo un traffico di 2/10/60*20=1/15 erl.
Detti x il numero di utenti del primo tipo e y quelli del secondo, deve quindi accadere che x+y=150 e che x/6+y/15 sia
pari a 22. Segue che ci sono 120 utenti del primo tipo e 30 del secondo.
Dalla formula B di erlang con A=22erl, sappiamo che A^32/32!/den =1%, da cui il denominatore della formula di
erlang è 3.446*10^9 e la probabilià richiesta è A^16/16!/den = 4.18%.
Poiché il totale del traffico offerto di tipo ‘corto’ è 20 erl e il totale del traffico di tipo ‘lungo’ 2 erl, la probabilità che
una generica chiamata sia corta è 20/22=10/11 e lunga 1/11.
Domanda 3: Con riferimento al modello di propagazione a due raggi, detta ht l’altezza della
stazione trasmittente, hr l’altezza della stazione ricevente, e d la distanza tra le stazioni, si
determini la differenza di fase tra il segnale diretto e quello riflesso. Si discuta infine come
cambierebbe questa differenza di fase se ci fosse un terzo raggio (dovuto ad altre riflessioni) con un
percorso pari a 1.2 volte il raggio diretto.
.