Febbraio 2004

Vol.V, no. 1, Febbraio 2004


Reti Wireless   
La nuova era delle telecomunicazioni

       

Pubblicato per conto del CEPIS da Novática. Versione italiana a cura di Tecnoteca in collaborazione con l' ALSI, con i dovuti permessi degli editori di Upgrade




 

Guest Editor: Mehmet Ufuk Çaglayan, Vicente Casares-Giner e Jordi Domingo-Pascual

Numero completo:[Abstract HTML in Inglese] - [PDF in Inglese: 77 pagine; 3.7 MB]

Singoli articoli

Copertina PDF in Inglese: 300 KB di Antonio Crespo Foix, © ATI 2004

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   Gli articoli interamente tradotti in italiano sono facilmente individuabili grazie alla bandiera


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EDITORIAL. From the Editors' Desk. ‘MOSAIC’: A New Section Is (re)Born.
[PDF in inglese: 1 pagina, 209 KB]
Il comitato editoriale di Upgrade

Riassunto italiano: Editoriale. Dal tavolo della redazione. ‘MOSAICO’: è (ri)nata una nuova sezione. I membri del comitato editoriale di Upgrade annunciano l'inaugurazione di una nuova sezione chiamata Mosaico, ed i temi che saranno coperti nelle monografie dell'anno 2004.


PRESENTATION. Wireless Access: Towards Integrated Mobile Communications.
[  vedi traduzione in italiano in calce] [PDF in inglese: 5 pagine, 177 KB]
Vicente Casares-Giner e Jordi Domingo-Pascual - Guest Editor

Riassunto italiano: Presentazione: Accesso senza fili: verso comunicazioni mobili ed integrate. . Nella loro presentazione i guest editor presentano la monografia, offrendo un breve profilo storico delle telecomunicazioni e spiegando la situazione attuale delle tecnologie di accesso senza fili, dove quattro famiglie coesistono: Sistemi cellulari, Sistemi cordless, Sistemi di reti locali senza filo (WLAN) e Sistemi Satellitari. Un elenco di Referenze Utili è incluso come al solito, per coloro che fossero interessati ad approfondire il tema.


VoIP Services for Mobile Networks [PDF in inglese: 4 pagine, 177 KB]
Ai-Chun Pang e Yi-Bing Lin

Riassunto italiano: Servizi VoIP per Reti Mobili. Questo articolo descrive l'approccio del sistema di telecomunicazioni mobili universale 'tutto-IP' per la voce senza fili sul Protocollo Internet (VoIP). In questo metodo, il sottosistema nucleo della rete di multimedia IP (IMS) fornisce i servizi in tempo reale di multimedia per i sottoscrittori mobili ed utilizza la tecnologia comune dell' IP per supportare i servizi gestiti dal protocollo di inizio di sessione (SIP). Elaboriamo sulle funzionalità dei nodi di rete dell'IMS. Descriviamo poi le procedure di registrazione a livello di applicazione e le procedure di chiamata per illustrare il funzionamento combinato fra i nodi di rete dell'IMS per le applicazioni di VoIP basate su SIP.


WLAN Tracker: Location Tracking and Location Based Services in Wireless LANs [PDF in inglese: 3 pagine, 209 KB]
Can Komar e Cem Ersoy

Riassunto italiano: Tracciamento per WLAN: tracciamento della posizione e servizi basati sulla localizzazione nelle LAN senza fili I sistemi di inseguimento di posizione hanno attratto un gruppo significativo di ricercatori durante gli ultimi decenni. Quasi tutti questi sistemi dipendono da hardware personalizzato e/o da personale addestrato per la loro implementazione. In questo articolo descriviamo una soluzione basata puramente sul software chiamata WLAN Tracker che è basata sulle misure di forza del segnale generato dai diversi punti di accesso alla rete senza fili (WAP). Diversamente dai sistemi simili, il WLAN Tracker, preso come esempio, è progettato per funzionare in edifici multipiano e offre un semplice servizio basato sulla posizione (LBS) per fornire i servizi basati su testo ai relativi clienti. Studiamo le prestazioni del nostro sistema confrontando le relative valutazioni di posizione con i valori reali.


Dissemination of Popular Data in Distributed Hot Spots [PDF in inglese: 5 pagine, 285 KB]
Mehmet Yunus Donmez, Sinan Isik e Cem Ersoy

Riassunto italiano: Diffusione di dati popolari in punti caldi distribuiti Abbiamo sviluppato un sistema di consegna delle informazioni, chiamato WIDE (Wireless Information Delivery Environment - ambiente senza fili di consegna delle informazioni), su architettura client-server usando l'infrastruttura dello IEEE 802.11b. L'obiettivo di WIDE è di trasportare i servizi d'informazione popolari ai clienti mobili registrati nei punti caldi di una WLAN (rete locale delle informazioni senza fili). Presentiamo l'architettura proposta del sistema, la procedura di pubblicazione relativa ed i protocolli di comunicazione. Egualmente diamo una breve descrizione dei meccanismi richiesti per la comunicazione sicura ed affidabile su un sistema WIDE.


What is the Optimum Length of a Wireless Link? [PDF in inglese: 6 pagine, 192 KB]
M. Ufuk Çaglayan, Fikret Sivrikaya e Bülent Yener

Riassunto italiano: Qual'è la lunghezza ottimale di un collegamento senza fili? Nelle reti senza fili multi-hop, la scelta della potenza di trasmissione di una stazione determina la relativa zona di copertura e quindi i relativi vicini. Una più alta potenza produce collegamenti 'più lunghi' e riduce il numero di salti necessari a un dato pacchetto di dati. D' altra parte, le alte potenze di trasmissione fanno diminuire la capienza dei collegamenti senza fili vicini a causa dell'interferenza generata e possono avere un effetto negativo sulla capacità generale della rete. In questo articolo, consideriamo reti di stazioni senza fili identiche, in cui ogni stazione ha lo stesso insieme di livelli di potenza disponibili per la trasmissione. Ci focalizziamo sul caso dell'assegnazione statica di potenza, cioè l'assegnazione di potenza ad ogni stazione sarà fatta permanentemente e rimarrà la stessa per tutti i pacchetti trasmessi dalla stazione. L'assegnazione di potenza ai nodi deve essere realizzata in modo da minimizzare l'interferenza potenziale attraverso la rete mentre viene mantenuta la connettività. Presentiamo in primo luogo una formulazione ottimale di Programmazione Intera (PI), poi una PI più efficiente e quasi ottima per questo problema. Poiché le formulazioni della PI sono NP-complesse (polinomiali non deterministiche) presentiamo euristiche basate sull' arrotondamento con scelta casuale dei rilassamenti della Programmazione Lineare (PL). Tutte le soluzioni prevedono un'assegnazione di potenza ai nodi accertando la connettività nella rete, mentre allo stesso tempo mirano a minimizzare l'interferenza totale. Confrontiamo la qualità dei risultati rispetto alle soluzioni ottimali ed analizziamo l'efficienza di ogni modello.


Capacity in WCDMA Cellular Systems: Analysis Methods [PDF in inglese: 5 pagine, 272 KB]
Luis Mendo-Tomás

Riassunto italiano: Capienza nei sistemi cellulari WCDMA: Metodi di analisi Questo articolo esamina i metodi disponibili per analizzare la capienza dell'interfaccia radio nei sistemi cellulari WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - accesso multiplo a larga banda a divisione di codice) e le funzioni relative di controllo di potenza, di assegnazione della stazione di base, del controllo del carico, della simulazione e di progettazione.


A Perspective on Radio Resource Management in Cellular Networks [PDF in inglese: 7 pagine, 574 KB]
Oriol Sallent-Roig, Jordi Pérez-Romero e Ramón Agustí-Comes

Riassunto italiano: Una prospettiva sulla gestione delle risorse radio nelle reti cellulari. Questo articolo fornisce una descrizione del problema della gestione delle risorse radio (Radio Resource Management - RRM) e del relativo ruolo nel quadro dei differenti sistemi di comunicazione mobile, sottolineando la crescente importanza delle strategie di RRM. L'articolo esamina la parte fatta dalle tecnologie del GSM/GPRS (Global System for Mobile Communications/General Packet Radio Service), con un'attenzione particolare sull' UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - sistema mobile universale di telecomunicazioni), evidenziando il ruolo di RRM nella tecnologia di W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access - accesso multiplo a larga banda a divisione di codice) come componente chiave per il futuro successo. Per concludere, viene presentata una prospettiva sul problema del RRM nel contesto delle reti eterogenee.


Location Management Strategies in Next Generation Personal Communications Services Networks [PDF in inglese: 11 pagine, 676 KB]
Pablo García-Escalle e Vicente Casares-Giner

Riassunto italiano: Strategie per la gestione della posizione nella prossima generazione di reti di servizio per le comunicazioni personali Questo articolo fornisce una descrizione delle procedure e delle tecniche usate nelle reti di servizio per le comunicazioni personali della prossima generazione. Queste tecniche sono state sviluppate per risolvere alcune inefficienze osservate negli standard classici come il GSM (Global System for Mobile communications - sistema globale per le comunicazioni mobili). Parecchie proposte sono state formulate nel passato per affrontare i problemi connessi con un costo eccessivo della gestione di posizione nel GSM o in IS-41 (standard delle informazioni n. 41). Queste diverese proposte possono essere suddivise a seconda di dove si registra l'effetto principale: sull'interfaccia radio o sulla rete fissa.


IP Mobility: Macromobility, Micromobility, Quality of Service and Security [PDF in inglese: 7 pagine, 761 KB]
Josep Mangues-Bafalluy, Albert Cabellos-Aparicio, René Serral-Gracià, Jordi Domingo-Pascual, Antonio Gómez-Skarmeta, Tomás P. de Miguel, Marcelo Bagnulo e Alberto García-Martínez

Riassunto italiano: Mobilità IP: Macromobilità, Micromobilità, qualità di servizio e sicurezza. La tendenza corrente verso l'offerta di una connettività permanente qualunque sia il luogo, l'ora, l'applicazione in uso, o la tecnologia di accesso, ha portato a coniare l'espressione 'Always Best Connected - collegato sempre al meglio' (ABC) per la descrizione di una simile struttura. Un punto chiave nel raggiungimento di questo obiettivo è la fornitura di mobilità agli utenti e/o ai terminali. Questo articolo fornisce una descrizione di alcune delle soluzioni per offrire mobilità allo strato di rete, insieme alle problematiche relative alla qualità di servizio ed alla sicurezza. Entrambi i problemi pongono stimolanti sfide alla ricerca dovute alla variabilità delle condizioni riscontrate negli ambienti mobili ed alla loro aumentata vulnerabilità.


On the Use of Mobile Ad Hoc Networks for the Support of Ubiquitous Computing [PDF in inglese: 7 pagine, 700 KB]
Juan-Carlos Cano-Escrivá, Carlos-Miguel Tavares-Calafate, Manuel-José Pérez-Malumbres e Pietro Manzoni

Riassunto italiano: Sull'uso delle reti mobili ad-hoc per il supporto al calcolo ubiquo. Il calcolo ubiquo (Ubiquitous Computing) mira a creare ambienti in cui dispositivi con capacità di elaborazione e di comunicazione (telefoni cellulari, assistenti digitali personali (PDA o palmari), sensori, apparecchi elettrici, libri elettronici, ecc.) possano cooperare in modo intelligente e informato sul contesto restando trasparenti all'utente. La comunicazione svolge un ruolo fondamentale in questo campo e le reti ad-hoc mobili (MANETs) in particolare possono fornire la flessibilità di accesso richiesta. Presentiamo qui un esperimento di 'prova del concetto' sull'uso della tecnologia radio IEEE 802,11 e Bluetooth per costruire un MANET che fornisce il supporto di rete ad un'applicazione sensibile al contesto.


WPANs Heading towards 4G [PDF in inglese: 6 pagine, 654 KB]
Ramón Agüero-Calvo, Johnny Choque-Ollachica, JoséÁngel Irastorza-Teja, Luis Muñoz-Gutiérrez e Luis Sánchez-González

Riassunto italiano: Le WPAN vanno verso il 4G I sistemi senza fili della prossima generazione (citati spesso come ' 4G ') devono fornire indipendentemente agli utenti accesso ad una vasta gamma di servizi in un modo trasparente dalla posizione dell'utente rendendo la tecnologia invisibile ed includendola nei relativi ambienti naturali. Implementare questo concetto implica la stretta collaborazione fra tecnologie di rete eterogenee. Questa nuova generazione sfrutta il paradigma 'utente-centrico', stimolando la persona a comportarsi come un 'supervisore' mentre la tecnologia è nascosta e lavora come un 'servo obbediente'. Sulla base di questo scenario, questo articolo analizza i requisiti introdotti da queste reti nonché presenta un'architettura che si propone di soddisfare questi requisiti.


Mosaico [PDF in inglese: 7 pagine, 475 KB]

Integration of Application Data Using Static Variables and Multi-Threading
Yauheni Veryha, Eckhard Kruse, Jens Doppelhamer, Zaijun Hu e Werner Schmidt

Riassunto italiano: Integrazione di dati applicativi utilizzando variabili statiche e Multi-Threading. Nella pratica, l'integrazione veloce di dati applicativi viene spesso richiesta, anche quando le applicazioni non erano state progettate per supportare l'integrazione richiesta. L'articolo presenta un metodo per integrare dati applicativi. Il metodo è finalizzato all'aggregazione di dati ed al trasferimento in applicativi software quando tale integrazione deve essere veloce e deve essere effettuata con modifiche minime al codice sorgente.


Notizie

In questo numero pubblichiamo notizie su:

Iniziativa Europea per la Crescita (Informazioni fornite da Nico Binsfield, Siemens S.A., Lussemburgo)

CEPIS (Council of European Professional Informatics Societies)

EUCIP (European Certification of Informatics Professional)

Fondazione ECDL (European Computer Driving Licence)

Associazioni membre del CEPIS


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I GUEST EDITOR

Mehmet Ufuk Çaglayan ha conseguito il suo Diploma e la sua Laurea in Informatica presso l'università tecnica del Medio Oriente di Ankara, Turchia, nel 1973 e 1975 ed il suo Dottorato presso la Northwestern University, Evanston, Illinois (USA), nel 1981. Ha insegnato alla DePaul University ed alla Northwestern University, negli USA, ed alla University of Petroleum and Minerals, Dhahran, Arabia Saudita. Ha lavorato come informatico alla BASF AG, Ludwigshafen, Germania. È attualmente un professore ordinario nel dipartimento di ingegneria informatica dell' università di Bogazici, Istanbul, Turchia. caglayan AT boun PUNTO edu PUNTO tr

Vicente Casares-Giner ha conseguito il diploma di Ingegnere delle Telecomunicazioni nell'Ottobre 1974 presso la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación (ETSIT) di Madrid, Spagna. Ha conseguito il Dottorato in Ingegneria delle Telecomunicazioni nel Settembre 1980 presso l' ETSIT di Barcellona, Spagna. Dal 1974 al 1983 ha lavorato ai problemi relativi all'elaborazione dei segnali, all'elaborazione di immagini ed alla propagazione nei sistemi di collegamento radio. Nella prima metà del 1984 era all'istituto di tecnologia reale, Stoccolma, Svezia. Da allora lavora sulla teoria delle code e sul tele-traffico. Fra il 1992 ed il 1994 ha lavorato su modelli di mobilità nei progetti europei MONET, ATDMA (parte del programma RACE) e OBAnet (parte del progetto IST). Dal Settembre 1994 all'Agosto 1995 ha lavorato al WINLAB, Rutgers University. Dal 1991 è professore ordinario alla Universidad Politécnica de Catalunya (UPC), Barcellona, Spagna e, dal Settembre 1996, alla Universidad Politécnica de Valencia, Spagna. Lavora su argomenti relazionati ai sistemi wireless, in particolare sulla valutazione delle performance. vcasares AT dcom COM upv COM es

Jordi Domingo-Pascual è Ingegnere delle Telecomunicazioni (ETSETB UPC), e ha un Dottorato in Informatica dell'Universitat Politécnica de Catalunya (UPC), Barcelona, dove è Professore Ordinario al Departament d'Arquitectura de Computadors. E' promotore e membro fondatore dell' Advanced Broadband Communications Centre (CCABA, Centro de Comunicaciones Avanzadas de Banda Ancha) all'UPC. Ha preso parte a diversi progetti di ricerca, anche finanziati dal CICYT (Spanish Commission for Science and Technology), nonchè a progetti R&D; come Internet2 Catalunya (i2CAT), nel quale era responsabile per l'infrastruttura a larga banda (GigaCAT project). Ha partecipoato a diversi progetti Europei come rappresentante spagnolo. Per maggiori informazioni vedere: http://personals.ac.upc.es/jordid/ e http://www.ccaba.upc.es. jordi.domingo AT ac COM upc COM es

(Indirizzi e-mail presentati in modo da evitare lo spam)



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IL TEAM EDITORIALE DI UPGRADE

• Chief Editor: Rafael Fernandez Calvo, Madrid (Spagna) <rfcalvo at ati dot es>

• Editor:
  

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CURATORE DELL'EDIZIONE ITALIANA

Roberto Carniel. Laureato in Scienze dell'Informazione e Laureato Specialistico in Informatica presso l'Università di Udine, Dottore di Ricerca in Matematica Computazionale e Informatica Matematica presso l'Università di Padova, nonché Ingegnere dell'Informazione presso l'Ordine degli Ingegneri di Udine. È membro fondatore dell'ALSI, l'Associazione nazionale Laureati in Scienze dell'informazione ed Informatica, di cui è il rappresentante nel CEPIS. Collabora con il portale Tecnoteca dalla sua creazione. E' attualmente Ricercatore di Geofisica Applicata presso l'Università degli Studi di Udine e Segretario del Working Group di Sismologia Vulcanica della European Seismological Commission. Nella sua ricerca predilige l'utilizzo di strumenti Free Software.



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Accesso Senza fili: Verso comunicazioni mobili ed integrate


Vicente Casares-Giner e Jordi Domingo-Pascual - Guest Editor; Traduzione a cura di Roberto Carniel


1 Introduzione

Durante il secolo scorso, le telecomunicazioni hanno determinato un cambio di stile di vita per l'umanità. Le prime pietre miliari all'alba delle telecomunicazioni vanno ricercate nel XIX secolo, che ha visto l'invenzione del telegrafo negli anni 1830 da parte di Samuel Finley Breese Morse (Charlestown 1791 - New York 1872) e del telefono nel 1876 da parte di Alexander Graham Bell (Edinburgh 1847-Cape Breton 1922), benchè la seconda invenzione sia stata fatta apparentemente simultaneamente anche dall'americana Elisha Gray e dall'italiano Antonio Meucci, a cui solo nel 2002, a 113 anni dalla morte sono stati riconosciuti i meriti dal Congresso degli Stati Uniti (NdT).

Nonostante la recente, pionieristica esperienza del telegrafo, una volta che il telefono fu inventato, le reti telefoniche si sono sviluppate in modo considerevolmente più veloce del telegrafo. I due servizi si sono sviluppati indipendentemente, in termini sia di tecnologia che di gestione. A metà del XX secolo i servizi del telegrafo e del telefono venivano forniti su reti differenti, internazionalmente regolati da comitati differenti: il CCIF (Consultative Committee for International Telephony - comitato internazionale consultivo per la telefonia) da una parte ed il CCIT (Consultative Committee for International Telegraphy - comitato internazionale consultivo per la telegrafia) dall'altro, fondati rispettivamente nel 1924 e nel 1925. Successivamente, nel 1956, il CCIT ed il CCIF dovevano fondersi, formando il comitato internazionale consultivo per la telefonia e la telegrafia (Consultative Committee for International Telephony and Telegraphy - CCITT).

Il XIX e XX secolo inoltre hanno visto i primi giorni ed il consolidamento commerciale successivo dei servizi di trasmissione della televisione e della radio. Per la televisione, le prime idee circa la progettazione del sistema comparirono negli anni 1870. Nella successiva decade sono stati fatti notevoli progressi, i più considerevoli dei quali sono venuti dal francese Maurice Leblanc (1864-1941) nel 1880 e dal tedesco Paul Nipkov (1860-1940) nel 1884. Per la radio, dopo i lavori pionieristici del XIX secolo, il 1920 ha visto la trasmissione regolare del primo suono per radio dagli studi di Marconi e nel 1927 la nascita del comitato internazionale consultivo per la radio (Consultative Committee for International Radio - CCIR). Successivamente, nel 1941, le normali radiodiffusioni hanno cominciato ad usare una tecnica conosciuta come FM (modulazione di frequenza), l'invenzione della quale è attribuita a E. H. Armstrong (1890-1954).

In 1993 il CCITT ed il CCIR sono spariti per fare spazio all'ITU (International Telecommunication Union - unione internazionale delle telecomunicazioni, http://www.itu.int/home/), con due sezioni: l' ITU-T (unione internazionale delle telecomunicazioni - settore di standardizzazione delle telecomunicazioni) e l' ITU-R (unione internazionale delle telecomunicazioni - settore di radiocomunicazione). La fondazione di quei comitati originali e la loro fusione successiva sono stati punti necessari per permettere l'interconnessione internazionale fra le reti eterogenee e per soddisfare più efficacemente le esigenze nate dallo sviluppo delle telecomunicazioni. Vi è anche una terza sezione, l' ITU-D (unione internazionale delle telecomunicazioni - settore sviluppo), la cui missione di base è di aiutare i paesi in via di sviluppo con i problemi delle telecomunicazioni.


2 La radio cellulare come circuito senza fili per raggiungere gli utenti

Al giorno d'oggi, il cosiddetto "subscriber loop" ovvero il circuito che raggiunge gli utenti finali, tipicamente in rame, raggiunge praticamente ogni casa del "primo mondo". Tuttavia, l'esigenza di mobilità fra certi gruppi sociali ha richiesto lo sviluppo di tecnologia radiofonica mobile. In primo luogo è stata provata nel 1921 negli USA quando il dipartimento di polizia di Detroit ha usato un sistema radiofonico mobile che funzionava ad una frequenza di circa 2 MHz. Successivamente, nel 1940, il FCC (Federal Communications Commission - Commissione federale per le comunicazioni, http://www.fcc.gov/ ) ha reso disponibili ulteriori frequenze per la radio mobile nella fascia di frequenza di 30 - 40 MHz. Col passar del tempo, la telefonia mobile è diventata popolare negli USA. Negli anni 1960, la composizione manuale è stata sostituita da un servizio di composizione automatico nella fascia dei 450 MHz e questo ha condotto all' IMTS (Improved Mobile Telephone Service - servizio di telefonia mobile migliorato), che a sua volta si è sviluppato nel servizio mobile standard di telefonia degli Stati Uniti. Altre iniziative hanno continuato a modellare gli inizii della radio cellulare, culminando nel primo sistema commerciale, l' AMPS-900 (Advance Mobile Phone Service - servizio di telefonia mobile avanzato), che è entrato in servizio negli anni 1980.

Costoso da installare e mantenere, l'allacciamento del telefono con il rame è risultato occasionalmente proibitivo anche in paesi con un alto reddito pro capite. Tale era la conclusione raggiunta da alcuni paesi scandinavi, caratterizzati da grandi distanze per raggiungere i paesi sparsi sul territorio (per esempio la Svezia ha solo otto milioni di abitanti ma da nord a sud vi è la stessa distanza che si misura fra Copenhaghen e Napoli). I paesi scandinavi sono stati quindi pionieri nei servizi mobili di telefonia, una tecnologia che ha permesso loro di affrontare non soltanto il problema della spesa di un'installazione tradizionale, ma anche di fornire il valore aggiunto della mobilità. Negli anni 1980 la telefonia cellulare mobile iniziava egualmente a prendere piede in Europa. Questa decade ha visto l'introduzione sul mercato dei sistemi cellulari analogici che dovevano essere la prima generazione delle linee telefoniche cellulari. Questi includono gli AMPS americani, la telefonia mobile nordica scandinava (NMT-450 e NMT-900), il TACS-900 britannico (Total Access Communications System - sistema di comunicazione di accesso totale, tecnologicamente simile agli AMPS), il sistema tedesco C (C-900), etc.

In Europa, la mancanza di interoperabilità fra i sistemi tecnologicamente differenti ha ostacolato la connessione fra gli operatori oltre le frontiere (il cosiddetto roaming). Nel 1982, sotto gli auspici del CEPT (Conférence Européenne des Postes et Télécommunications), il GSM (Groupe Spécial Mobile) ha intrapreso un lavoro finalizzato a stabilire un sistema mobile cellulare digitale di telefonia, che doveva condurre al sistema di seconda generazione GSM. Il GSM è un sistema di pan-Europeo che fornisce una capienza maggiore dei relativi predecessori, consente il roaming all'interno di tutta l'Europa e può evolversi per comprendere le nuove tecnologie, i nuovi servizi e le nuove applicazioni. Il relativo sviluppo è stato strutturato in fasi cronologiche. La specifica della fase 1 del sistema GSM è stata completata nel 1991 con i servizi di voce, e le prime reti sono state immediatamente installate. La fase 2 ha aggiunto nuovi servizi (il servizio di messaggistica breve- Short Message Service - SMS -, nuovi servizi del fornitore di connettività, ecc.) ed è stato completato nel 1997. La fase 2+ incorpora i servizi di GPRS (General Packet Radio Service - servizio generale radio a pacchetto, usando una tecnologia a commutazione di pacchetto per trasferire i dati, quali messaggi di posta elettronica o pagine web) e HSCSD (High Speed Circuit Switched Data - dati con commutazione di circuito ad alta velocità, usando tecnologia a commutazione di circuito per trasferire gli archivi e per le video applicazioni mobili). Anche se è stato concepito in Europa, il GSM è stato adottato da altri operatori fuori dal vecchio continente. Il successo del GSM è stato tale che, all'inizio del XXI secolo, i terminali mobili GSM rappresentano quasi il 70% del totale dei terminali mobili di tutto il mondo.

La domanda crescente nello spettro di frequenza mobile ormai saturato ha spinto il FCC a cercare un modo di rendere lo spettro di frequenza più efficiente. Fin dal 1971, l' AT&T; aveva fornito un'idea per una possibile soluzione tecnica a questo problema ed ha cominciato a definirsi il principio della radio cellulare. I vari paesi hanno cominciato ad introdurre i servizi radiofonici cellulari nei primi anni 1980, in primo luogo con gli AMPS, NMT, ETACS (Extended Total Access Communications System - sistema di comunicazione di accesso totale esteso), ecc., una decade più tardi con il GSM, D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service - servizio di telefonia mobile avanzato digitale), PCD (cellulare personale digitale), ecc. e infine al principio di questo secolo con UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - sistema mobile universale di telecomunicazioni) e CDMA-2000 (Code Division Multiple Access - accesso multiplo a divisione di codice 2000), per non menzionare il GPRS WAP (Wireless Application Protocol - protocollo per applicazioni senza fili), I-mode, ecc. E da non dimenticare i servizi 3G (terza generazione) quali SMS (Short Message Service - servizio di messaggeria breve) che è stato così di successo da rappresentare ora una percentuale importante dei redditi degli operatori e da aprire la strada per MMS (Multimedia Messaging Service - servizio di messaggeria multimediale).


3 Accesso senza fili: Situazione attuale

I telefoni mobili ora svolgono un ruolo estremamente importante nella nostra società. L'idea di mobilità ha penetrato profondamente le nostre abitudini giornaliere, sia nei nostri ambienti di lavoro che nelle nostre vite private, durante la nostra settimana lavorativa e durante i nostri giorni festivi. L'idea sempre di essere connessi, nel tempo e nello spazio, si è trasformata in un bisogno che ha condotto al disegno di nuove tecnologie di accesso e reti senza fili. Questi possono essere classificati in famiglie: oltre che i sistemi cellulari abbiamo i sistemi cordless, le reti locali via radio (WLAN) e i sistemi satellitari. Continuiamo descrivendo la situazione attuale dei primi tre sistemi.

3.1 Sistemi Cellulari

I sistemi cellulari sono conosciuti anche come sistemi di WWAN (Wireless Wide Area Networks - reti geografiche senza fili). I sistemi della terza generazione (3G) con la loro copertura maggiore e le più alte velocità si pensa andranno a sostituire quelli della seconda generazione (2G), fornendo una vasta gamma dei servizi: colloquiale (telefonia, voce su IP, ecc.), interattivo (navigazione Web, accesso alle basi di dati, ecc.), streaming (video, trasferimento on-demand dal sistema centrale verso i satelliti ecc.) e a bassa priorità (E-mail, ecc.).

Mentre i sistemi cellulari 2G sono stati di enorme sucesso grazie alle cosiddette killer applications (alta qualità di voce, SMS, ecc.), lo sviluppo dei sistemi 3G è stato più lento di quanto previsto, possibilmente a causa del rallentamento dell'economia, certi errori tecnologici nella relativa implementazione ed anche a causa dell'apparire di tecnologie alternative con un basso costo e una più alta velocità quale le WLAN. Un componente ora fondamentale di 3G è il sistema pricipalmente europeo denominato UMTS. Insieme ai sistemi americani CDMA-2000 e UWC-136 (Universal Wireless Communications - comunicazioni senza fili universali) e l'Asiatico-Pacifico ARIB-CDMA (Association of Radio Industries and Businesses - Code Division Multiple Access - associazione delle industrie e del commercio radiofonici - accesso multiplo a divisione di codice), è la soluzione per IMT-2000, nel quadro stabilito dall'ITU per la 3G. I nuovi servizi 3G uniscono l'accesso mobile ad alta velocità con i servizi basati sul protocollo IP. I sistemi 3G stanno muovendosi verso una soluzione all-IP, per offrire gli stessi servizi avanzati che Internet sta assicurando oggi: audio di alta qualità, VoIP, video in movimento e servizi multimediali in generale. Alcuni di questi servizi già stanno cominciando ad essere disponibili nelle cosiddette tecnologie 2.5G (GSM/GPRS, I-mode, WAP, Bluetooth, ecc, che fungono da ponte migratore verso 3G.

3.2 Sistemi cordless

Questi sono anche conosciuti come 'telefonia cordless' in quanto inizialmente il loro scopo principale era quello di fornire un servizio di telefonia di qualità standard alla rete telefonica pubblica (PSTN) per distanze sotto i 500 metri. Sono stati progettati per rispondere all'esigenza di mobilità locale in sede, nell'ufficio e nei siti ad alta densità (aeroporti, stazioni ferroviarie, ecc.).

La prima generazione (1G) dei sistemi cordless è arrivato sulla scena all'inizio degli anni 1980, usando la tecnologia analogica (CT0, CT1... - ovvero comitato Tn). Dopo che i sistemi cordless 1G avevano goduto di una breve esistenza, sono entrati in scena i primi sistemi 2G con tecnologia digitale (CT2...) ed infine i sistemi 3G (DECT, PHS, PACS...). DECT (Digital European Cordless Telecommunications - telecomunicazioni digitali cordless europee) è lo standard cordless di ETSI (European Telecommunications Standards Institute, 1991), mentre PHS (sistema personale di telefonia portatile) è lo standard cordless giapponese del RCR (Research and Development Center for Radio Communications) che in primo luogo è stato introdotto nei paesi asiatici orientali nel 1995. PACS (sistema di comunicazione per l'accesso personale) è lo standard cordless americano, sotto gli auspici dell'ANSI (American National Standard Institute, 1996), precedentemente conosciuto come WACS (sistema di comunicazione geografica, 1994).

I sistemi cordless 3G possono fornire un certo numero di applicazioni, compresi i servizi residenziali di telefonia, l'accesso tramite WLL (Wireless Local Loop) e l'accesso alle reti locali senza fili (WLAN). Tutti comprendono i meccanismi di crittografia e di autenticazione. Tuttavia, nonostante l'alta qualità e la diversità delle applicazioni, il loro futuro è piuttosto dubbio, poichè si pensa che i sistemi cellulari 3G assorbiranno le loro funzionalità.

3.3 Sistemi di WLAN

Le origini di WLAN risalgono ai tardi anni 1970, dopo i risultati incoraggianti ottenuti dai tecnici dell'IBM che cercavano di creare una rete locale senza fili in Svizzera che funzionasse nella banda infrarossa. Successivamente è venuto il desiderio di eliminare i collegamenti della rete locale negli ambienti amministrativi nonché la richiesta di collegamenti ad alta velocità fra i calcolatori. Nel 1985, il FCC ha assegnato la fascia ISM (industriale, scientifica e medica) a 2.4GHz per l'uso delle reti senza filo con modulazione di spettro ad ampia banda (spread spectrum modulation).

Ad oggi ci sono due standard importanti, gli IEEE802.11 e gli HiperLAN (High Performance Radio Local Area Network - rete locale radio a rendimento elevato). Il gruppo IEEE802.11 è stato formato nel 1989 come derivazione del IEEE802, allo scopo di creare uno standard per le WLAN. La prima versione è comparsa nel 1994 ed entro il 1999 lo standard è stato considerato come completo. HiperLAN, promosso dall' ETSI nel 1996, ha creato uno standard con eccellenti risultati, che hanno ricevuto il supporto da un grande numero di aziende del settore (Nokia, Telia, Ericsson, ecc.). Tuttavia, è attualmente lo standard IEEE802.11 (conosciuto più conunemente come WiFi - fedeltà senza fili) che sta godendo il maggiore successo commerciale.

IEEE802.11 fornisce due modi di funzionamento: infrastruttura della rete senza fili ed infrastruttura della rete ad-hoc. Il primo fa comunicare l'infrastruttura di una rete fissa cablata e i terminali mobili attraverso i punti di accesso indicati della rete. È una soluzione adatta agli ambienti in cui i punti di accesso sono facili da installare. Il secondo è più facile da installare poichè non richiede una rete di base cablata, e tutti i nodi possono muoversi liberamente e servire da router; il costo è quindi molto basso. Queste reti sono anche conosciute con l'acronimo MANET (Mobile Ad hoc NETworks - reti ad-hoc mobili).


4. Struttura di questa monografia

Questa monografia sulle reti senza fili consiste di una serie di articoli scritti da autori di parecchi paesi, europei e non. Coprono una vasta gamma di argomenti: Servizi di VoIP, problemi di posizionamento in WLAN, sistemi informativi in punti caldi, copertura e sicurezza nelle reti ad-hoc, gestione delle risorse radio e di capacità in reti 2G e 3G, tracciamento di terminali mobili, gestione di micro-mobilità e di macro-mobilità negli ambienti IP, applicazioni in reti ad-hoc e ruolo del WPAN (Wireless Personal Area Network) nei sistemi 4G. L'intera monografia serve da descrizione dello stato dell'arte delle applicazioni e di alcune linee di ricerca nelle reti di WLAN e cellulari. Proseguiamo facendo un breve resoconto del contenuto degli articoli.

L'articolo " servizi di VoIP per le reti mobili " di Ai-Chun Pang e Yi-Bing Lin descrive la soluzione UMTS all-IP per gli ambienti di voce sopra IP (VoIP). L'articolo si concentra sulla funzionalità dei nodi dell'IMS (IP Multimedia Subsystem) e su SIP (Session Initiation Protocol) come sostegno della generazione e della registrazione delle chiamate.

Le reti di servizi IEEE802.11 e i relativi problemi di posizionamento nelle WLAN sono trattati nell'articolo "Tracciamento per WLAN: tracciamento della posizione e servizi basati sulla localizzazione nelle LAN senza fili", di Can Komar e Cem Ersoy. Gli autori presentano il WLAN Tracker, un prodotto sviluppato insieme da due laboratori. Il suo scopo è di permettere agli utenti (calcolatori portatili, PDA, ecc) di essere rintracciati durante l'intera zona di copertura di una WLAN con una precisione di +/-12m, +/-9m e +/-5m quando il terminale mobile ha rispettivamente connettività con uno, due o tre WAP (punto di accesso senza fili).

L'articolo "Diffusione di dati popolari in punti caldi distribuiti", di Mehmet Yunus Donmez, Sinan Isik e Cem Ersoy, descrive il sistema di consegna delle informazioni chiamato WIDE (Wireless Information Delivery Environment - ambiente senza fili di consegna delle informazioni), il cui scopo è distribuire le informazioni memorizzate nei cosiddetti punti caldi, mediante un'infrastruttura dello IEEE 802.11. Gli autori descrivono l'architettura ed i protocolli utilizzati e discutono la relativa sicurezza ed affidabilità.

L'effetto dell'assegnazione statica di potenza in una rete ad-hoc è discusso nell'articolo "Qual'è la lunghezza ottimale di un collegamento senza fili?" di M. Ufuk Çaglayan, Fikret Sivrikaya e Bülent Yener. L'assegnazione di potenza deve essere realizzata in modo da trovare un equilibrio fra il garantire l' alta connettività fra i nodi di rete e il mantenere la quantità di interferenza ricevuta dai terminali mobili ad un minimo. Gli autori offrono la soluzione sotto forma di due procedure basate sulla programmazione lineare.

La capienza dei sistemi cellulari 3G è estremamente importante. L'elemento di base è il servizio della portante, basato su tecnologia WCDMA (accesso multiplo a larga banda a divisione di codice). I servizi eterogenei (interattivo, colloquiale, priorità bassa e streaming) devono poter essere gestiti allo stesso tempo. L'articolo "Capienza nei sistemi cellulari WCDMA: Metodi di analisi" di Luis Mendo-Tomás esamina i metodi di analisi di capacità nei sistemi 3G WCDMA ed altre problematiche connesse. Lo studio si concentra sull'interfaccia radio come la parte della rete che limita la capienza.

La convergenza verso i sistemi cellulari della terza generazione (3G) si pensa che accada gradualmente. I sistemi 2G come il GSM continueranno ad evolvere e fornire nuove funzionalità e servizi usando GPRS, EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution), HSCSD, ecc., mentre i tecnici perfezionano la tecnologia radio WCDMA e si prepara la fase di vendita delle reti 3G. L'articolo "Una prospettiva sulla gestione delle risorse radio nelle reti cellulari", di Oriol Sallent-Roig, Jordi Pérez-Romero e Ramón Agustí-Comes esamina il problema della gestione delle risorse in 2G, in 2.5G e in 3G. Gli autori ritengono che emerga una pletora di tecnologie che coesisteranno sulla strada verso 3G e discutono l'esigenza dell'interconnessione e dell' interoperabilità fra di loro nonché la richiesta di un concetto globale e comune, RRM (gestione delle risorse radio).

A proposito della gestione di mobilità abbiamo due articoli. Il primo, "Strategie per la gestione della posizione nella prossima generazione di reti di servizio per le comunicazioni personali", di Pablo García-Escalle e Vicente Casares-Giner, è uno studio sulle tecniche e sulle procedure usate nella gestione di posizione nei sistemi di comunicazione mobile cellulare presenti e futuri. Il secondo articolo, "Mobilità IP: Macromobilità, Micromobilità, qualità di servizio e sicurezza", di Josep Mangues-Bafalluy, Albert Cabellos-Aparicio, René Serral-Gracià, Jordi Domingo-Pascual, Antonio Gómez-Skarmeta, Tomás P. de Miguel, Marcelo Bagnulo ed Alberto García-Martínez, tratta dei problemi di mobilità al livello IP e superiore, ponendo particolare importanza sui meccanismi di macro-mobilità usando la soluzione mobile dell'IP, sui meccanismi di micro-mobilità usando la soluzione cellulare dell'IP, sulla qualità di servizio e sulla sicurezza.

Riguardo alle reti ad-hoc, l'articolo "Sull'uso delle reti mobili ad-hoc per il supporto al calcolo ubiquo", di Juan-Carlos Cano-Escrivá, Carlos-Miguel Tavares-Calafate, Manuel-José Pérez- Malumbres e Pietro Manzoni, è messo a fuoco il tema delle applicazioni che possono essere sostenute tramite una rete ad-hoc. Gli autori discutono l'uso di Bluetooth e di IEEE 802.11 in quanto tecnologie di probabile scelta per fornire l'accesso di rete alle applicazioni di calcolo ubiquo, come nel caso dell'applicazione sperimentale, UbiqMuseum, che è descritto come esempio dell'uso delle tecnologie senza fili suddette.

I sistemi senza fili 4G stanno cominciando ad essere visti come integrazione di molte tecnologie che coesistono nei comuni scenari. L'articolo finale, "Le WPAN vanno verso il 4G" di Ramón Agüero-Calvo, Johnny Choque-Ollachica, José-Ángel Irastorza-Teja, Luis Muñoz-Gutiérrez e Luis Sánchez-González guarda al ruolo che le WPAN possono giocare nel 4G del futuro. Gli autori descrivono la loro visione di 4G, che consiste nel facilitare l'accesso ad una grande varietà di servizi in un modo completamente trasparente ed ubiquo, integrando le tecnologie in un singolo ambiente e puntando sulla cooperazione fra reti differenti.

Per concludere, tutto ciò che ci rimane è di ringraziare gli autori per la loro collaborazione inestimabile a questa monografia. I nostri ringraziamenti vanno ugualmente agli editori di NOVÁTICA e di UPGRADE per aver consentito la realizzazione di questa monografia e per tutto il loro lavoro. Speriamo possiate trarre il massimo giovamento dalla lettura.


Utili referenze sulle Reti Wireless

Raccolta da Vicente Casares-Giner e Jordi Domingo-Pascual, trovate qui sotto una lista non esaustiva delle risorse a proposito del tema di questa monografia, una lista che, insieme con i riferimenti inclusi negli articoli della monografia, permetterà ai lettori interessati di approfondire l'argomento.


Libri

T. S. Rappaport. Wireless Communications. Principles and Practice, 1996.

D. J. Goodman. Wireless Personal Communications Systems. Addison. Wesley, 1997.

J. M. Huidobro Moya. Comunicaciones Móviles. Paraninfo 2002.

Y-B Lin et al. Wireless and mobile networks architectures. John Wiley, 2001

C. Perkins. Mobile IP. Design Principles and Practices. Addison Wesley, 1997.

C. Perkins (editor). Ad-Hoc Networking. Addison Wesley, 2000. A. J. Viterbi. CDMA. Principles of Spread Spectrum Communication”, 1995.


Siti Web

3rd Generation Partnership Project (3GPP): http://www.3gpp.org/.

Association of Radio Industries and Businesses (ARIB): http://www.arib.or.jp/english/.

ETSI (European Telecommunications Standards Institute): http://www.etsi.org/.

GSM World (GSM Association): http://www.gsmworld.com/.

IEEE Mobile Broadband Wireless Access Working Group (MBWA): http://grouper.ieee.org/groups/802/20/index.html.

MANET (Mobile Ad-hoc Networks) Group of the IETF (Internet Engineering Task Force): http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html.

UMTS Forum: http://www.umts-forum.org/


Pubblicazioni a cura di Editori

Journals from Kluwer Academic Publisher, http://www.wkap.nl/:

Mobile Networks and Applications.

Multimedia Tools and Applications An International Journal.

Wireless Networks. The Journal of Mobile Communications, Computation and Information.

Wireless Personal Communications. An International Journal.

Telecommunication Systems. Modeling, Analysis, Design and Management.

Journals from Wiley Europe, http://www.wileyeurope.com/:

Wireless Communications & Mobile Computing.

Journals from Wiley InterScience, http://www3.interscience.wiley.com>:

European Transactions on Telecommunications.

Journals from Elsevier Science, http://www.elsevier.com/wps/find/journal_browse.cws_home:

Computer Communications.

Computer Networks.


Pubblicazioni a cura di Associazioni

IEEE Communications Society, http://www.comsoc.org/:

IEEE Communications Magazine.

IEEE Network.

IEEE Wireless Communications

IEEE Transactions on Communications.

IEEE Communications Letters.

IEEE Journal on Selected Areas in Communications.

IEEE/ACM Transactions on Networking

IEEE Transactions on Wireless Communications

ComSoc E-News

Global Communications Newsletter

Rapporti e materiale didattico

IEEE Computer Society, http://www.computer.org/:

IEEE Transaction on Mobile Computing.

IEICE Society, http://www.ieice.org:

IEICE Trans. on Communications

Conferenze e Congressi

Conferences and congresses of the IEEE Communications Society: http://www.comsoc.org/confs/index.html.

European Wireless Conference (Barcelona, Catalunya, Spain, 2004): http://research.ac.upc.es/EW2004/.

International Teletraffic Congress: http://www.i-teletraffic.org.

Virginia Tech/MPRG Symposium on Wireless Personal Communications (Blacksburg, Virginia, USA): http://www.mprg.org.

Wireless (Calgary, Alberta, Canada): http://www.trlabs.ca/wireless.


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