Mobile Radio Networks

Anno accademico 2024/2025 - Docente: Daniela Giovanna Anna PANNO

Risultati di apprendimento attesi

Il corso si prefigge di raggiungere i seguenti obiettivi, in linea con i descrittori di Dublino:

1. Conoscenza e capacità di comprensione:

  • Conoscenza delle tecnologie impiegate nelle reti mobili, marcatamente differenti da quelle adottate nelle reti fisse a causa delle caratteristiche del mezzo trasmissivo radio e delle problematiche di gestione della mobilità degli utenti. Conoscenza degli strumenti metodologici necessari ad analizzare le prestazioni a livello di sistema.
  • Conoscenza degli standard attualmente operativi o di prossima realizzazione, descrivendo l'architettura delle reti sulla base di concetti operativi fondamentali. Conoscenze specifiche di gestione delle risorse, della mobilità dei terminali e della sicurezza nelle reti mobili.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione

L'insegnamento si propone di dotare gli studenti delle capacità 

  • di effettuare la pianificazione e il dimensionamento di una rete mobile sia mediante considerazioni di propagazione radio che di ingegneria del traffico.
  • di ottimizzare i protocolli esistenti per nuovi scenari applicativi

3. Autonomia di giudizio

Nell'ambito degli argomenti trattati, lo studente sarà in grado di effettuare autonomamente le opportune scelte progettuali sulla base delle specifiche richieste.

4. Abilità comunicativa 

Lo studente acquisirà la capacità di comunicare razionalmente le conoscenze sulle reti cellulari mobili, con padronanza del lessico specializzato del settore.

5. Capacità di apprendimento 

Lo studente sarà in grado di leggere autonomamente standard e letteratura scientifica del settore, allo scopo di aggiornarsi sulle veloci evoluzioni delle tecnologie radiomobili e di approfondire tematiche complesse.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

ll corso si svolge  attraverso lezioni frontali (49 ore) eseguite sia alla lavagna che con l'ausilio di personal computer tramite cui possono essere proiettate slide.

Sono previste anche 15 ore di esercitazioni in cui gli studenti vengono spesso invitati a svolgere sotto la guida del docente le esercitazioni proposte, onde stimolare l'attenzione collettiva ed anche ricavare una valutazione 'a campione' dei risultati di apprendimento.

Inoltre sono previste 15 ore di attività in laboratorio.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus

Prerequisiti richiesti

Sono propedeutici all'insegnamento gli argomenti trattati nei corsi  "Teoria dei Segnali", "Comunicazioni Digitali" e/o "Fondamenti di Telecomunicazioni", "Internet", and "Communication Theory and Systems".

In particolare, la conoscenza delle tecniche di multiplazione, commutazione; i concetti di architettura protocollare, segnalazione, piano di controllo/di utente; la teoria del traffico e delle code, la formula B di Erlang; la propagazione nella tratta radio; link budget; la modulazione multi layer; figura di rumore; relazione tra BER e SNR; principi di codifica di sorgente e di canale.

Frequenza lezioni

La frequenza non è obbligatoria.

La frequenza è comunque fortemente consigliata in quanto lo svolgimento delle esercitazioni e  l'attività laboratoriale  favorisce la comprensione degli argomenti trattati.


Contenuti del corso

1. Introduzione e concetti base sulle reti mobili. Classificazione, motivazione e requisiti delle reti mobili. Evoluzione delle reti e servizi mobili. Architetture delle reti mobili. Condivisione delle risorse radio. La mobilità degli utenti.

2. Il Canale radio e la trasmissione radio. Canale radio e modelli di propagazione. Cenni agli schemi di modulazione numerica e codifica di canale. Dimensionamento della cella con considerazioni di propagazione radio.

3. Accesso Radio. Tecniche di accesso multiplo in canali broadcast. Il Duplexing. Modelli di condivisione delle risorse radio.

4. Gestione della mobilità e Analisi delle prestazioni in mobilità. Cell selection, location management, handover.Modelli di traffico e modelli di mobilità per il calcolo delle prestazioni a livello di chiamata.

5. Radio planning. copertura cellulare e capacità di rete. Riuso di frequenza. Pianificazione di un sistema cellulare con considerazioni di ingegneria del traffico.  Analisi della capacità.

6. GSM. Architettura ed interfaccia radio; canali fisici e logici; gestione della mobilità, delle risorse radio e della sicurezza; protocolli di segnalazione; esempi di procedure.

7. Cenni GPRS. Architettura e protocolli della rete GPRS: confronto e aggiornamenti rispetto all'architettura del GSM. Interfaccia radio GPRS.

8. UMTS. Architettura ed interfaccia radio; controllo di potenza; gestione delle risorse radio, della mobilità e della sicurezza.

9. LTE. principali funzionalità e prestazioni offerte dalla nuova tecnologia. Architettura di rete e dei servizi. Interfacce e protocolli. Interfaccia radio LTE.

10. 5G. Verso il 5G: dal LTE-Advance al LTE-Advance Pro. 5G Scenari d'uso e requisiti. Architettura e modello QoS. 5G New Radio. 5G RAN & 5G Core

Laboratorio. Le esperienze in laboratorio sono parte integrante del corso e saranno svolte presso il Polo Tecnologico del DIEEI con frequenza variabile (a seconda dell'avanzamento del programma). Alcune esperienze che possono essere svolte sono riportate di seguito.

  • Implementazione al calcolatore di scenari di trasmissione cellulare indoor e outdoor, modelli di path loss (spazio libero, Okumura-Hata, modelli 3GPP) e canali affetti da fading.
  • Implementazione al calcolatore di algoritmi euristici per la risoluzione di problemi di controllo di potenza in sistemi CDMA e allocazione delle risorse radio in sistemi LTE.
  • Introduzione al software di testing per effettuare misurazioni di parametri di rete per sistemi GSM, UMTS e LTE.. Analisi delle procedure di cell attach, cell reselection, location update, chiamate generate e ricevute.
  • Introduzione al software e hardware disponibili in laboratorio per emulare una rete mobile LTE. Analisi delle prestazioni di rete in servizi streaming e download/upload su FTP server. Analisi dello scambio di messaggi di segnalazione sia lato access network che core network. Resource Block allocation e Modulation and Coding Scheme al variare della distanza e della qualità del canale. Valutazione delle chiamate su tecnologia VoLTE.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto alle specifiche attività di laboratorio dichiarate.

Testi di riferimento

  1. Martin Sauter, “From GSM to LTE‐Advanced Pro and 5G: An Introduction to Mobile Networks and Mobile Broadband”, IV Edition , John Wiley & Sons Ltd, 2021
  2. M. Schwartz, “Mobile Wireless Communications”, Cambridge University Press.
  3. C. Cox, “An introduction to LTE: LTE LTE-Advanced, SAE, VoLTE and 4G Mobile Communications”, 2° Edizione, Wiley.
  4. Christopher Cox, “An Introduction to 5g: The New Radio, 5g Network and Beyond”, John Wiley & Sons Ltd, 2020
  5. Rajib Taid, “Mobile Communications Systems Development: A Practical Introduction to System Understanding, Implementation, and Deployment”, John Wiley & Sons Ltd, 2021,
Dispense delle slide del docente disponibili su Studium


AutoreTitoloEditoreAnnoISBN
Christopher Cox“An Introduction to 5g: The New Radio, 5g Network and Beyond” John Wiley & Sons Ltd2020
Christopher. Cox“An introduction to LTE: LTE LTE-Advanced, SAE, VoLTE and 4G Mobile Communications”, 2° EdizioneJohn Wiley & Sons2021
Martin Sauter,  John  “From GSM to LTE‐Advanced Pro and 5G: An Introduction to Mobile Networks and Mobile Broadband”, IV Edition ,Wiley & Sons Ltd,2021
Rajib Taid,   “Mobile Communications Systems Development: A Practical Introduction to System Understanding, Implementation, and Deployment”,John Wiley & Sons Ltd,2021,
M. Schwartz “Mobile Wireless Communications”Cambridge University Press

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Introduzione e concetti base (lez. front 5h)Dispensa1 Testo 1
2Il Canale Radio (lez. front e esercitaz 6h)Dispensa 2 
3Accesso radio (lez front e eser. 6h)Dispensa 3
4Gestione della mobilità e valutazioni delle prestazioni (lez. front e eserc. 6h)Dispensa 4 Testo 2
5Radio planning (lez. front e eserc. 10h)Dispensa 5 Testi 1, 2, 5
6GSM (lez. front e eserc. 8h)Dispensa 6, Testi 1, 5
7GPRS (lez. front 2h)Dispensa 7
8UMTS (lez front e eser  5h)Dispensa 8
9LTE (lez. fron e eserc. 9h)Dispensa9 Testi 1, 3, 5
10Verso il 5G (lez front 7h)Dispensa 10, Testi 4, 1

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame per valutare la preparazione dello studente consta di due prove scritte:

  •  La prova (nelle date indicate sul calendario ufficiale degli esami) prevede la risoluzione di esercizi numerici.
  • Gli studenti che superano la 1° prova con una valutazione di almeno 15/30 sono ammessi alla prova (in data concordata con il docente) che prevede domande teoriche a risposta aperta che verranno immediatamente discusse e valutate.

La verica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni pandemiche lo dovessero richiedere.

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È possibile svolgere una prova in itinere non obbligatoria durante l’erogazione dell’insegnamento che verterà sulla prima parte del programma con esercizi numerici e quesiti teorici.  Tale prova in itinere, se superata, permette di accedere, esclusivamente durante la prima sessione di esami, direttamente alla 2° prova con un programma ridotto. In particolare:

§  Per coloro che superano la prova in itinere con valutazione A, la 2° prova verterà esclusivamente sulla parte restante del programma.

§  Per coloro che superano la prova in itinere con valutazione B, la 2° prova comprenderà, oltre alla restante parte del programma, anche un quesito (numerico o teorico) sulle lacune mostrate nello svolgimento della prova in itinere. 


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  • Descrivere il fenomeno del Multipath e un esempio del suo impatto.
  • Come si ottiene la distanza di un utente mobile dalla base station GSM a cui è connesso.
  • Esiste un legame tra il controllo di potenza e il controllo di ammissione nelle reti CDMA?
  • Quali sono gli attributi di QoS in sistemi LTE?
  • Come avviene la procedura di Location Updating nelle reti GSM?
  • Descrivere l’architettura di rete LTE.
  • Descrivere l'interfaccia radio dei sistemi 5G.

Un elenco più esteso delle possibili domande e alcuni esempi delle prove scritte si possono trovare su Studium, nella sezione Documenti dell'insegnamento

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