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Dual band : funzionamento e applicazioni

informatica


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Stefano Vergani

Matr. 102807 Corso 5

Corso di Ingegneria Informatica

Politecnico di Torino

Dual band :  funzionamento e applicazioni



a.a. 2000 - 2001

Dual band

La tecnologia Dual Band applicata ai telefonini permette di poter comunicare su due diverse bande di frequenza: oltre alla banda a 900 MHz si aggiunge anche una banda a 1800 MHz.

In questo modo è più probabile ricevere un segnale forte dal ripetitore del gestore telefonico a cui il possessore del cellulare è abbonato. Questo accade perché automaticamente i telefonini che si avvalgono del sistema Dual Band automaticamente si connettono all'operatore con il segna 737b11h le migliore al momento.

Tutto questo non accadeva con i vecchi telefoni TACS (Total Access Communication System) per cui se si tentava di fare una telefonata da una zona non coperta dal proprio operatore di telefonia, non c'erano speranze di poterla compiere.

Indice

 

 

1.       Introduzione..................................................................................................................................1

2.       Cenni storici sulla telefonia mobile in Italia...................................................................................2

2.1.    RTMI............................................................................ ........................................................2

2.2.    RTMS............................................................................ .......................................................2

2.3.    TACS............................................................................ .......................................................2

2.4.    GSM............................................................................ ........................................................2

3.       Dual Band.....................................................................................................................................4

3.1.    Concetto di Dual Band..........................................................................................................4

3.2.    Funzionamento della rete Dual Band....................................................................................5

4.       Tecnologie che si appoggiano al DB............................................................................................6

4.1.    WAP............................................................................ .........................................................6

5.       Conclusioni............................................................................ ......................................................6

6.       Indice delle figure............................................................................ ............................................7

7.       Bibliografia............................................................................ ......................................................7

 

 

1. Introduzione

Il mondo della telefonia mobile viene presentato partendo dai primi telefoni cellulari ad oggi, per introdurre le novità nel campo e approfondirne gli aspetti più tecnici.

La relazione tecnica è rivolta a chi già conosce i fondamenti delle telecomunicazioni in genere ma vorrebbe conoscere in che modo funziona il sistema Dual Band e quali altre tecnologie si avvalgono di questo sistema di comunicazione.

Il concetto di Dual Band sarà esposto come una naturale evoluzione delle precedenti metodologie di comunicazione via radio.



1

2. Cenni storici sulla telefonia mobile in Italia

1.1   RTMI

In Italia la comunicazione mobile compare nel 1973 quando venne introdotto l'RTMI (Radio Telefono Mobile Integrato). Operava a 160 MHz e operava con 32 canali radio bidirezionali. Questo primo sistema di comunicazione non era cellulare, ovvero il segnale era emanato e ricevuto da una singola stazione che copriva solo una parte del territorio nazionale.

1.2   RTMS

Gli evidenti limiti della prima generazione vennero in parte superati con l'introduzione, nel 1984, del primo vero sistema cellulare italiano, l'RTMS (Radio Telefono Mobile Seconda generazione) che operava ad una frequenza di 450 MHz ed aveva 200 canali radio.

Il fatto che il sistema RMTS fosse cellulare significa che l'intera superficie italiana venne suddivisa in celle di dimensione costante e che la copertura di ogni cella venne affidata a numerosi ripetitori di segnale sparpagliati per il paese. In questo modo la copertura è più affidabile non dipendendo da un'unica antenna e permette di emettere il segnale ad una potenza più bassa di quella del sistema precedente.

1.3   TACS

Nel 1990 entrò in funzione il sistema radiomobile TACS, anch'esso di tipo cellulare ma operante a 900 MHz. Il sistema TACS disponeva di 1320 canali bidirezionali e aveva la caratteristica di disporre di una Stazione Radio Base  (SRB) per ogni cella.

Ogni SRB aveva a disposizione un sottoinsieme dei canali disponibili. Le SRB a loro volta venivano controllate da delle MSC (Mobile service Switching Centre) che rappresentano la giunzione tra sistema di telefonia mobile e fissa.

2

1.4   GSM

GSM (Global System for mobile communication) significa sistema globale per la comunicazione mobile e rappresenta l'ultimo sistema adottato per comunicare a distanza via radio, dispone di due bande di frequenza, una a 890 MHz ed una a 935 MHz. Ha 1984 canali (992 per ogni banda) e per poter offrire il servizio su tutto il territorio vengono interconnesse diverse reti GSM.

Il sistema GSM adotta una comunicazione di tipo digitale, garantendo molti vantaggi rispetto alla comunicazione analogica. Essa ha una maggiore immunità al rumore, ovvero riesce a trasmettere anche in ambienti in cui ci sono molti disturbi, c'è la possibilità di controllare la qualità del canale trasmissivo (con dei metodi che verranno illustrati più avanti), consente di crittografare le informazioni trasmesse molto facilmente e con poco costo rispetto agli scrambler analogici (dispositivi di crittografia analogici) e può trasmettere indifferentemente voce o dati, purché entrambi siano digitali e aventi lo stesso formato.

Per garantire la riservatezza delle comunicazioni vocali tramite la rete GSM viene adottato un algoritmo di codifica digitale tramite il quale il messaggio vocale viene criptato ed in seguito spedito via radio verso l'apparecchio ricevente.

L'algoritmo usato necessita di due chiavi di codifica (dette Ki e Kc) per poter criptare la voce in uscita e decriptare la voce in arrivo.

Per poter differenziare un telefonino dal numero di telefono del possessore del cellulare viene fornita dal gestore telefonico una scheda SIM (Subscriber Identify Module) che contiene:

·         il numero di telefono dell'utente

·         le due chiavi di codifica Kc e Ki

·         il numero di serie della SIM, che permette la sua identificazione univoca

·         l'algoritmo di codifica-decodifica




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3. Dual Band

3.1 Concetto di Dual Band

Per dispositivo Dual Band si intende un telefonino che ha la possibilità di fare e ricevere chiamate su due differenti bande di frequenza (900 Mhz e 1800 MHz).

Nel caso della telefonia una banda di frequenza è un intervallo di frequenze nel quale vengono codificate delle informazioni per poter essere trasmesse su lunghe distanze.

Ma non solo i telefonini sfruttano una banda di frequenza, moltissime cose che ci circondano lo fanno, anche se non ce ne accorgiamo.

La figura 3.1 raffigura molti oggetti divisi per la banda di frequenza che utilizzano o producono.

4

La tecnologia Dual Band offre ai telefonini un maggiore range di frequenze su cui poter operare. Ciò significa che se un utente con un cellulare TACS si trova in una zona non coperta dalla rete a 900 MHz non ha speranze di poter telefonare, mentre con un telefonino Dual Band è praticamente impossibile trovarsi in una zona in cui anche la rete a 1800 MHz non è presente (o è intasata).

Per garantire una copertura pressoché completa sul territorio, l'apparecchio passa automaticamente a trasmettere sulla rete dell'operatore con il segna 737b11h le migliore nella zona in cui si trova. Cade dunque il legame che esisteva tra contratto telefonico e rete radio usata.

Un abbonato Tim può dunque, nei casi sopra citati, utilizzare la rete di copertura Wind o Omnitel purché il suo telefonino glielo permetta.

Inizialmente le compagnie telefoniche usarono il sistema Dual Band solo nelle città perché era principalmente in queste zone che la rete a 900 MHz veniva sovraccaricata ed era impossibile telefonare.

Un altro fattore che limitò l'uso dei ripetitori Dual Band fu la ridotta portata dei ripetitori di nuova generazione e quindi per coprire vaste aree ne servono molti di più che per la sola rete a 900 MHz.

La causa della minore copertura per ripetitore va ricercata nel concetto di riutilizzo delle frequenze che verrà affrontato nella prossima sezione.

3.2. Funzionamento della rete Dual Band

Per poter funzionare al meglio, il sistema Dual Band testa ciclicamente il segnale captato dal cellulare da ogni operatore presente e di conseguenza "decidere" se spostarsi su un'altra banda o cambiare operatore telefonico.

Il segnale che il telefonino controlla viene inviato dallo stesso dispositivo al ripetitore della cella, che glielo rispedisce.

I metodi per quantificare la bontà del segnale ricevuto sono molti ma i più usati sono è il calcolo del coefficiente BER (Bit Error Rate = Tasso di bit errati):

BER= (n. bit errati / n. totale di bit trasmessi)

In base al valore del coefficiente BER sul display vengono visualizzate più o meno tacche a simboleggiare la purezza del segnale nella cella attuale.

Se il valore dovesse in qualsiasi momento salire oltre una soglia prefissata oltre la quale la trasmissione non è accettabile, il telefono cercherà di sintonizzarsi su di un'altra banda.

Prima di trasferire la comunicazione invierà il segnale di prova e calcolerà il BER anche per la fascia che intende adottare. Se il calcolo fornirà un coefficiente buono allora avverrà la transazione, altrimenti un'altra rete verrà testata.

Oltre agli errori che si potrebbero inserire nella conversazione, i problemi sono molti, primo fra tutti quello delle frequenze di comunicazione.

Dato che il numero di fasce di frequenze (o canali) è limitato, è necessario utilizzare un metodo di ottimizzazione di attribuzione delle frequenze agli utenti, in modo da garantire ad ognuno la possibilità di comunicare in qualsiasi momento.

La soluzione a questo problema si trova nel sistema di riutilizzo delle frequenze di comunicazione.

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Questo sistema consiste nel attribuire ad ogni cella un sottoinsieme dei canali disponibili, riutilizzando dei canali attribuendoli a più celle sufficientemente distanti tra di loro da non interferire reciprocamente nelle comunicazioni dell'altra.

In questo modo più celle avranno gli stessi canali, permettendo un gran numero di utenti connessi, senza ulteriore spreco di fasce di frequenze.

4. Tecnologie che si appoggiano al DB

4.1. WAP

Wap significa Wireless Application Protocol ovvero protocollo per applicazioni senza fili e nel caso della telefonia mobile si presta come base per permettere ai possessori di un telefonino di ultima generazione di navigare in Internet su appositi siti WAP.

I siti WAP non offrono per ora una veste grafica, si tratta di siti soltanto testuali in cui l'utente si sposta digitando i numeri del tastierino.

Appena naque il protocollo WAP alcune case costruttrici di telefonini, tra cui Ericsson e Nokia, iniziarono a costruirsi degli standard propri per i siti WAP.

Quando si capii che si sarebbero dovuti costruire tante versioni dei siti WAP quanti erano gli standard in circolazione, i costruttori giunsero di accordo ad uno standard comune a tutti i cellulari WAP, in modo che un sito WAP possa essere visitato indipendentemente dalla marca del cellulare da cui parte la richiesta.

Purtroppo la rete GSM attualmente in uso in grna parte dell'Europa è lenta rispetto a quella d'oltreoceano e nei prossimi anni anche qui sarà attiva la rete UMTS che darà maggiore velocità, sicurezza e ulteriori servizi.

In definitiva il sistema WAP è solo agli inizi del suo sviluppo che avverrà pienamente nei prossimi anni.

5. Conclusioni

Questo standard comunicativo verrà usato in futuro come base da cui partire per sviluppare altri modelli comunicativi sempre più precisi e veloci.

Il sistema Dual Band rappresenta sicuramente una nuova frontiera della tecnologia elettronica applicata alla telefonia mobile ed ha di per sé una grande importanza perché offre molti vantaggi a chi ne usufruisce, ma essa è solo un piccolo passo avanti nel grande processo di sviluppo e perfezionamento strutturale del sistema planetario di comunicazione.

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6. Indice delle figure

Figura 3.1 : oggetti divisi per la banda di frequenza che utilizzano o producono.

7. Bibliografia

Bertazioli, O., Favalli, L., (1996), "GSM", Milano, Hoepli

Siti Internet

www.wap.com

www.gsmworld.com

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