Università degli Studi Guglielmo Marconi

Insegnamento
Reti e sistemi wireless
Docente
Prof. Giuliano Romeo
Settore Scientifico Disciplinare
ING-INF/03
CFU
6
Descrizione dell'insegnamento

Il corso introduce il discente allo studio dei sistemi delle reti wireless e delle reti radiomobili. Durante il percorso di apprendimento verranno illustrati gli elementi necessari per progettare un sistema radio. Sono introdotte le tecniche di accesso radio e i parametri di qualità dei sistemi radiomobili (o sistemi cellulari). Sono inoltre descritte e spiegate l’architettura, l’interfaccia radio e le funzionalità principali dell’architettura protocollare del sistema GSM. Infine, sono introdotte le architetture e le interfacce radio del sistema GPRS e del sistema UMTS.

Questo corso è suddiviso in cinque moduli. Il primo modulo introduce le tecnologie wireless e la trasmissione di segnali. Il secondo modulo permette una basilare progettazione dei sistemi radio. Il modulo tre si occupa della descrizione dei sistemi wireless e delle tecniche di accesso. Nel quarto modulo si descrivono l’architettura, l’interfaccia radio e le funzionalità dei protocolli nel sistema GSM. Infine, nel quinto modulo si descrive l’interfaccia radio del sistema UMTS.

Obiettivi formativi (espressi come risultati di apprendimento attesi)
Al termine di questo corso, lo studente sarà in grado di:
  • conoscere i principali sistemi wireless e capire i fondamenti che sono alla base della trasmissione del segnale;
  • progettare un sistema radio;
  • capire le tecniche ed i principi di accesso e di controllo dei sistemi radiomobili;
  • conoscere le interfacce radio e le funzionalità dei sistemi GSM e UMTS;
  • valutare in autonomia i vantaggi e gli svantaggi delle interfacce radio dei classici sistemi cellulari e delle tecniche di accesso multiplo;
  • apprendere e integrare le conoscenze da varie fonti sulle architetture dei sistemi cellulari al fine di valutare attraverso una visione più ampia le potenzialità di tali sistemi trattati in studi successivi o di futuri sviluppi;
  • esprimere con opportuno linguaggio gli argomenti del corso.
Prerequisiti

Non si richiedono conoscenze particolari per sostenere questo esame. È consigliato l’esame di Matematica I, Fisica Generale e di Reti e Internet. Si rimanda tuttavia alle indicazioni contenute nella guida dello studente.

Contenuti dell'insegnamento
Modulo 1: introduzione alle tecnologie wireless e alla trasmissione di segnali [3 LEZ.]
  • Introduzione alle tecnologie wireless (1 lezione)
  • Modulazioni digitali: teoria dell’informazione, segnali, modulazioni e sistema di demodulazione (2 lezioni)
Modulo 2: Progetto di un sistema radio [2 LEZ.]
  • Onde elettromagnetiche, antenne, formule di radiotrasmissione, rumore termico e temperatura di sistema, bilancio di radiocollegamento e collegamenti multitratta (2 lezioni)
Modulo 3: Reti wireless e tecniche di accesso [5 LEZ.]
  • Reti wireless e canale radiomobile (1 lezione)
  • Controllo di accesso al mezzo (2 lezioni)
  • Sistemi cellulari e prestazioni (2 lezioni)
Modulo 4: Sistema GSM [6 LEZ.]
  • Architettura ed identità (1 lezione)
  • Interfaccia radio (1 lezione)
  • Architettura protocollare: radio resource management, mobility management e connection management (3 lezioni)
  • GPRS (1 lezione)
Modulo 5: Sistemi radiomobili per la trasmissione dati [2 LEZ.]
  • Servizi, architettura e interfaccia radio UMTS (2 lezioni)
Attività didattiche
Didattica erogativa
L'insegnamento prevede, per ciascun CFU, 5 ore di Didattica Erogativa, costituite da 2,5 videolezioni (tenendo conto delle necessità di riascolto da parte dello studente).
L’insegnamento prevede videolezioni (in ognuna sono specificati gli argomenti e gli obiettivi e ciascuna è corredata da materiale pdf) organizzate in moduli. Alcune videolezioni sono più teoriche con lo scopo di far conoscere i sistemi wireless, le architetture dei sistemi cellulari e le loro funzionalità principali. Altre videolezioni hanno un carattere più progettuale al fine di favorire la capacità di applicare le conoscenze teoriche da parte dello studente, presentando anche esempi di progetti di radiocollegamenti e scelte effettuate per la realizzazione dei sistemi cellulari. A tal riguardo, si presenteranno confronti di tecniche di accesso e interfacce radio al fine favorire l’apprendimento e di rendere in parte autonomo lo studente nella selezione della tecnologia o delle funzionalità più adatte. In entrambi i casi si farà uso di una terminologia adeguata agli argomenti trattati.
 
Didattica interattiva
L'insegnamento segue quanto previsto dalle Linee Guida di Ateneo sulla Didattica Interattiva e l’interazione didattica, e propone, per ciascun CFU, 1 ora di Didattica interattiva dedicata alle seguenti attività: lettura area FAQ, partecipazione ad e-tivity strutturata costituita da attività finalizzate alla restituzione di un feedback formativo e interazioni sincrone dedicate a tale restituzione.

Tra le interazioni sincrone, sono utilizzate le aule virtuali in genere così strutturate:
  • il docente rende disponibile un testo di esercitazione agli studenti di solito basato su domande aperte;
  • lo studente svolge in autonomia gli esercizi;
  • durante l’aula virtuale, il docente dà un “feedback formativo” ovvero valuta il livello di apprendimento degli argomenti del corso, raccoglie i dubbi e fornisce chiarimenti ed eventuali approfondimenti in base alle scelte effettuate sulle strategie di dispiegamento delle reti e alle difficoltà riscontrate. Il docente favorirà la discussione e il confronto al fine di sviluppare competenze critiche.
Modalità di verifica dell'apprendimento
Tutte le prove di verifica e autoverifica intermedie previste dai Corsi ed erogate in modalità distance learning sono da considerarsi altamente consigliate e utili ai fini della preparazione e dello studio individuali. Le prove di verifica e autoverifica intermedie non sono obbligatorie ai fini del sostenimento della prova d´esame, la quale deve essere svolta in presenza dello studente davanti ad apposita Commissione ai sensi dell´art. 11 c.7 lett.e) del DM 270/2004.

L’esame si svolge in forma scritta e/o orale. Il punteggio della prova è espresso in trentesimi.
La prova scritta ha una durata massima di 120 minuti e consiste nel sottoporre allo studente una serie di domande teoriche (in genere 4 o 5) alle quali lo studente dovrà rispondere in maniera soddisfacente attenendosi all’argomento richiesto senza dilungarsi su argomenti collegati ma non centrali nella domanda. Le domande richiedono di norma la spiegazione o la descrizione di argomenti ben precisi trattati durante il corso, che mirano a dimostrare la conoscenza e comprensione dei sistemi wireless e dei sistemi radiomobili e la capacità dello studente di applicare tali conoscenze tramite la progettazione di collegamenti radio e di pianificazione dei sistemi radiomobili. Di solito le difficoltà presenti (e di conseguenza il punteggio massimo conseguibile, se non diversamente esplicitato) sono equidistribuite tra le varie domande.

Tuttavia, al fine di valutare il conseguimento degli obiettivi formativi del corso, il docente terrà conto nella valutazione finale dell’esame:
  • della capacità di apprendere e quindi di esporre l’argomento richiesto;
  • della padronanza di linguaggio dello studente;
  • della capacità di applicare architetture, funzionalità o protocolli nella progettazione di sistemi radiomobili.
Per superare l’esame, lo studente deve dimostrare di aver acquisito conoscenze sufficiente sui concetti di base delle reti wireless, una conoscenza di base sull’interfaccia radio, sulle funzionalità e sui principali protocolli del sistema cellulare GSM e sull’interfaccia radio del sistema UMTS. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso.

La prova orale consiste nel richiedere chiarimenti e approfondimenti allo studente riguardo imprecisioni o carenze concettuali nelle risposte fornite alle domande durante lo scritto oppure di altri argomenti del corso al fine di completare la valutazione della preparazione dello studente.
Libri di testo

Oltre alle lezioni realizzate dal Docente e ai materiali didattici pubblicati in piattaforma, si consiglia lo studio dei seguenti testi in base agli argomenti trattati:

  • S. R. Saunders, A. A. Zavala, “Antennas and propagation for wireless communication systems”, 2nd edition, JohnWiley & Sons Ltd, 2007
  • A. Molisch, “Wireless Communications”, 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd., 2011
  • J. Eberspächer, H.-J. Vögel, C. Bettstetter, C. Hartmann, “GSM – Architecture, Protocols and Services”, 3rd Edition, John Wiley & Sons Ltd., 2009.
  • H. Holma, A. Toskala, “WCDMA for UMTS: HSPA evolution and LTE”, 5th edition, ed. John Wiley & Sons Ltd., 2010
  • S. Haykin, “Communication Systems”, 4th edition, John Wiley & Sons Ltd., 2001

Inoltre, di seguito è riportata una lista di libri da utilizzare come materiale di supporto;

  • J. D. Parsons, “The mobile radio propagation channel”, 2nd edition, John Wiley & Sons Ltd, 2000.
  • W. C. Y. Lee, “Mobile Communications Engineering: Theory and Applications”, 2nd edition, Mc Graw-Hill
  • S. Haykin, M. Moher, “Introduction to Analog & Digital Communications”, 2nd edition, John Wiley & Sons Ltd., 2007
  • A. S. Tanenbaum, D. J. Wetherall, “Computer Networks”, 5th edition, Prentice Hall, 2011.
Ricevimento studenti

Da concordare con il docente, previo appuntamento (r.giuliano@unimarconi.it)