A.A. 2019-2020

Le reti wireless radiomobili.
Le reti wireless condivise. Tecniche di accesso multiplo alla risorsa radio. Le reti wireless strutturate. Motivazioni economiche e finanziarie. Tecnica di copertura cellulare. Gestione della mobilità. I sistemi mobili wireless (cellulari). Standard di servizi e comunicazioni radiomobili. Architettura di rete. Architetture protocollari. Pila protocollare ISO-OSI. Modi di trasferimento a circuito ed a pacchetto.

Requisiti e servizi.
Requisiti e servizi del 2G (GSM) e 3G (UMTS). Servizi e Qualità del Servizio (QoS). Classi di Qualità del Servizio. Implementazione della QoS nelle reti a circuito (CS) e a pacchetto (PS) in 3G. Classi di QoS in 4G (LTE). Il servizio vocale. Il servizio di videochiamata. La connessione dati a internet. Servizi di messaggistica (SMS e CBS). Servizi di posta elettronica (e-mail). Servizi di streaming multimediale. Servizi di multimedia broadcasting - multicasting (MBMS). Servizi di localizzazione e posizionamento.

Mobilità.
Gestione della mobilità cellulare. Procedure di registrazione iniziale e di paging. Gestione combinata della mobilità di cella. Selezione di cella in mobilità. L’Handover. L’Hard Handover (2G e 3G). Il Soft ed il Softer Handover (3G). Handover in LTE (4G). Hard Handover con Multiple Preparation (4G). Intra- e Inter- Pool Handover in LTE (4G). Seemless e Lossless Handover (4G). Mobilità tra operatori.

Sicurezza.
Gestione della sicurezza. Confidenzialità dell’identità e della localizzazione dell’utente. Mutua autenticazione tra utente e rete: autenticazione dell’utente (2G,3G, 4G). Mutua autenticazione tra utente e rete: autenticazione della rete (3G, 4G). Confidenzialità della segnalazione e dei dati di utente. Integrità dei dati ed autenticazione della sorgente di emissione (3G, 4G). Gestione e trasmissione del vettore di autenticazione e delle chiavi.

Gestione della rete e dei dispositivi mobili.
Capacità del sistema cellulare. Controllo del carico nel sistema cellulare. Limiti al carico e Controllo degli Accessi nel sistema cellulare. Il Power Control. Open Loop Power Control. Inner Loop Power Control. Outer Loop Power Control. Attivazione di chiamata PS (PDP context) proveniente dal mobile. Attivazione di chiamata PS (PDP context) ricevuta dal mobile. Attivazione di chiamata PS di PDP context secondari. Instaurazione di chiamata a circuito (CS) nel 3G. Instaurazione di chiamata CS proveniente dal mobile nel 3G. Instaurazione di chiamata CS ricevuta dal mobile nel 3G.

Architetture ed accesso alla risorsa di rete 2G e 3G.
Il GSM-GPRS: caratteristiche del 2G e convergenza verso UMTS. L’EDGE: miglioramento del GSM/GPRS (2.5G). Architettura dell’UMTS (3G). Il terminale mobile UMTS. Nodi della Rete di accesso 3G. Nodi del Core Network 3G del dominio a circuito. Nodi del Core Network 3G del dominio a pacchetto. Nodi del Core Network 3G in comune. Operational Support System. L’accesso radio 3G: caratteristiche generali del W-CDMA. I codici ed il concetto di ortogonalità. I codici ortogonali di Walsh-Hadamard. Lo spreading di codice. Lo spreading di codice: robustezza e prestazioni. I codici di canalizzazione (spreading) in UMTS. I codici di scrambling. Schema complessivo dello spreading e dello scrambling in UMTS. L’ High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) e l’Enhanced Up-link (3.5G). Informazione di utente, di segnalazione e di controllo. Schema di codifica e data processing. Il metodo MAC di ritrasmissione Hybrid ARQ. L’accesso radio TDD (Time Division Duplexing). La struttura radio TDD di UMTS. Canali di trasporto e fisici nel TDD. Gestione della risorsa radio nel TDD. Propagazione radio delle onde elettromagnetiche. Propagazione radio: il multi-path. Propagazione radio: il fading. Il Rake Receiver. L’IP multimedia subsystem (IMS) nelle Releases 5 e 6. Architettura di base dell’IMS. Sessioni IP multimediali con con l'IMS del 3G.

Architetture ed accesso alla risorsa di rete 4G.
Architettura di rete del 4G – LTE. Architettura della rete di accesso LTE. Funzionalità della rete di accesso LTE. Architettura del Core Network LTE. Funzionalità del Core Network LTE. Tecniche di accesso radio LTE. Accesso radio OFDMA in LTE. Accesso radio SC-FDMA nell'uplink di LTE. Assegnazione delle sottoportanti SC-FDMA in LTE. Trama dati OFDMA in LTE. Tecnologia MIMO in LTE. Data rates in LTE. MIMO: principi di funzionamento delle smart antennas. Benefici delle smart antennas per le stazioni base. Benefici delle smart antennas per i terminali mobili. MIMO e adaptive beamforming. Combinazione e processing dei beam patterns. Direzionalità sintetica dell'array di antenne multiple. Elaborazione MIMO con Adaptive Beamforming.

Il 5G: concetti innovativi ed evoluzioni future.
Architettura 5G. Accesso radio della evoluzione verso il 5G. Uso del Massive MIMO nel 5G. Effetti del Massive MIMO. Uso del D2D nel 5G. Tipologie del D2D. Network Slicing. Virtualizzazione NFV. Vantaggi della virtualizzazione NFV. SDN e sinergie con NFV nel 5G.

Ideazione ed evoluzione verso il 6G.
B5G: Evoluzione oltre il 5G (Beyond 5G). Facilitatori tecnologici e nuova interfaccia radio. Possibile uso del Machine Learning e della Artificial Intelligence (AI). Connettività, latenza, massive MIMO, reti ultra-dense. Device-to-device (D2D) e machine-to-machine (M2M). Possibile uso delle bande delle micro-onde e dei THz. Soluzioni low cost e convergenza verso Next Generation Internet (NGI).

Elaborazione avanzata di tipo MIMO per i moderni sistemi wireless mobili.
Array processing, smart antennas e tecniche di beamforming digitale. Introduzione al concetto di antenne multiple. Diversità spaziale e tecniche di beamforming. Richiami alle antenne e loro caratteristiche principali. Fondamenti di Beamforming digitale (pesatura dell'array, beamforming di Bartlett e di Capon). Beamforming adattativo per la cancellazione dell'interferenza. Introduzione alla stima della DOA (metodo di Bartlett e Capon). Esempi in Matlab.


A.A. 2017-2018 e 2018-2019 (clicca sul link per evidenziare).

Le reti wireless radiomobili.
Le reti wireless condivise. Tecniche di accesso multiplo alla risorsa radio. Le reti wireless strutturate. Motivazioni economiche e finanziarie. Tecnica di copertura cellulare. Gestione della mobilità. I sistemi mobili wireless (cellulari). Standard di servizi e comunicazioni radiomobili. Architettura di rete. Architetture protocollari. Pila protocollare ISO-OSI. Modi di trasferimento a circuito ed a pacchetto.

Requisiti e servizi.
Requisiti e servizi del 2G (GSM) e 3G (UMTS). Servizi e Qualità del Servizio (QoS). Classi di Qualità del Servizio. Implementazione della QoS nelle reti a circuito (CS) e a pacchetto (PS) in 3G. Classi di QoS in 4G (LTE). Il servizio vocale. Il servizio di videochiamata. La connessione dati a internet. Servizi di messaggistica (SMS e CBS). Servizi di posta elettronica (e-mail). Servizi di streaming multimediale. Servizi di multimedia broadcasting - multicasting (MBMS). Servizi di localizzazione e posizionamento.

Mobilità.
Gestione della mobilità cellulare. Procedure di registrazione iniziale e di paging. Gestione combinata della mobilità di cella. Selezione di cella in mobilità. L’Handover. L’Hard Handover (2G e 3G). Il Soft ed il Softer Handover (3G). Handover in LTE (4G). Hard Handover con Multiple Preparation (4G). Intra- e Inter- Pool Handover in LTE (4G). Seemless e Lossless Handover (4G). Mobilità tra operatori.

Sicurezza.
Gestione della sicurezza. Confidenzialità dell’identità e della localizzazione dell’utente. Mutua autenticazione tra utente e rete: autenticazione dell’utente (2G,3G, 4G). Mutua autenticazione tra utente e rete: autenticazione della rete (3G, 4G). Confidenzialità della segnalazione e dei dati di utente. Integrità dei dati ed autenticazione della sorgente di emissione (3G, 4G). Gestione e trasmissione del vettore di autenticazione e delle chiavi.

Gestione della rete e dei dispositivi mobili.
Capacità del sistema cellulare. Controllo del carico nel sistema cellulare. Limiti al carico e Controllo degli Accessi nel sistema cellulare. Il Power Control. Open Loop Power Control. Inner Loop Power Control. Outer Loop Power Control. Attivazione di chiamata PS (PDP context) proveniente dal mobile. Attivazione di chiamata PS (PDP context) ricevuta dal mobile. Attivazione di chiamata PS di PDP context secondari. Instaurazione di chiamata a circuito (CS) nel 3G. Instaurazione di chiamata CS proveniente dal mobile nel 3G. Instaurazione di chiamata CS ricevuta dal mobile nel 3G.

Architetture ed accesso alla risorsa di rete 2G e 3G.
Il GSM-GPRS: caratteristiche del 2G e convergenza verso UMTS. L’EDGE: miglioramento del GSM/GPRS (2.5G). Architettura dell’UMTS (3G). Il terminale mobile UMTS. Nodi della Rete di accesso 3G. Nodi del Core Network 3G del dominio a circuito. Nodi del Core Network 3G del dominio a pacchetto. Nodi del Core Network 3G in comune. Operational Support System. L’accesso radio 3G: caratteristiche generali del W-CDMA. I codici ed il concetto di ortogonalità. I codici ortogonali di Walsh-Hadamard. Lo spreading di codice. Lo spreading di codice: robustezza e prestazioni. I codici di canalizzazione (spreading) in UMTS. I codici di scrambling. Schema complessivo dello spreading e dello scrambling in UMTS. L’ High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) e l’Enhanced Up-link (3.5G). Informazione di utente, di segnalazione e di controllo. Schema di codifica e data processing. Il metodo MAC di ritrasmissione Hybrid ARQ. L’accesso radio TDD (Time Division Duplexing). La struttura radio TDD di UMTS. Canali di trasporto e fisici nel TDD. Gestione della risorsa radio nel TDD. Propagazione radio delle onde elettromagnetiche. Propagazione radio: il multi-path. Propagazione radio: il fading. Il Rake Receiver. L’IP multimedia subsystem (IMS) nelle Releases 5 e 6. Architettura di base dell’IMS. Sessioni IP multimediali con con l'IMS del 3G.

Architetture ed accesso alla risorsa di rete 4G.
Architettura di rete del 4G – LTE. Architettura della rete di accesso LTE. Funzionalità della rete di accesso LTE. Architettura del Core Network LTE. Funzionalità del Core Network LTE. Tecniche di accesso radio LTE. Accesso radio OFDMA in LTE. Accesso radio SC-FDMA nell'uplink di LTE. Assegnazione delle sottoportanti SC-FDMA in LTE. Trama dati OFDMA in LTE. Tecnologia MIMO in LTE. Data rates in LTE. MIMO: principi di funzionamento delle smart antennas. Benefici delle smart antennas per le stazioni base. Benefici delle smart antennas per i terminali mobili. MIMO e adaptive beamforming. Combinazione e processing dei beam patterns. Direzionalità sintetica dell'array di antenne multiple. Elaborazione MIMO con Adaptive Beamforming.

Evoluzione verso il 5G.
Possibile architettura 5G. Accesso radio della evoluzione verso il 5G. Uso del Massive MIMO nel 5G. Effetti del Massive MIMO. Uso del D2D nel 5G. Tipologie del D2D. Network Slicing. Virtualizzazione NFV. Vantaggi della virtualizzazione NFV. SDN e sinergie con NFV nel 5G.

Fondamenti sui sistemi di Optical Wireless Communications.
Comunicazioni wireless ottiche. Cenni storici. Schemi Intensity Modulated e Direct Detection. Safety. Efficienza luminosa e di potenza. Proprietà del canale. Link di comunicazione. Confronto tra link punto-punto e diffusi. Modelli di propagazione LoS e NLoS.

Fondamenti sulle reti veicolari (VANET).
Caratteristiche principali. Confronto MANET vs VANET. Sistemi di informazione e avvisi. Controllo della strada. Co-operative Assistance Systems. I protocolli di comunicazione V2V & V2I. Reti veicolari sociali.