Gestione dell'handover verticale in Reti Mobili di ultima ... - InfoCom
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84 CAPITOLO IV multipath che causano perdita di dati. Se si considera anche la mobilità dei terminali, vi si aggiungono altri fenomeni di disturbo, derivanti dall’effetto doppler e dall’handoff, che causano un’ulteriore perdita di dati producendo un drastico abbassamento delle prestazioni dell’intero sistema di comunicazione. Migliorare il servizio delle reti wireless è un lavoro complesso limitato dalle risorse radio disponibili. Molte applicazioni Internet, come, per esempio, World Wide Web (WWW), File Transfer Protocol (FTP), e-mail, richiedono un trasporto affidabile dei dati, in termini di consegna in ordine e senza errori. In generale, il servizio di affidabilità è efficiente per le reti wired e inefficiente per quelle wireless. Il Transmission Control Protocol (TCP) è il protocollo di livello di trasporto più largamente usato per questo scopo, ma esso è stato progettato e ottimizzato per operare efficientemente su reti wired. Essenzialmente il TCP è stato realizzato per reti che utilizzano canali aventi un basso tasso d’errore, pertanto assume che ogni perdita di pacchetto sia dovuta alla congestione della rete e non ai fenomeni di disturbo del canale fisico. In questi casi, per recuperare le perdite, utilizzerà i noti algoritmi di controllo di congestione che in uno scenario wireless riducono le prestazioni del protocollo stesso. L’analisi delle prestazioni di un canale è fondamentale se si vogliono definire dei meccanismi atti a migliorare le prestazioni di Internet e quindi la QoS percepita dall’end-user. I canali utilizzati dalle reti WirelessMAN possono essere classificati in due categorie: canali di tipo Line-of-Sight (LoS) e canali di tipo Non Line-of- Sight (NLoS). Il primo tipo di canale è adottato dalla prima versione dello standard IEEE 802.16 in cui le antenne delle stazioni comunicanti devono essere visibili, ovvero non devono esserci ostacoli tra esse ma un ampio “air tunnel” in cui viaggiano le onde elettromagnetiche trasmesse. Il canale di tipo NLoS è utilizzato da tutte le reti WirelessMAN conformi agli standard IEEE 802.16a, IEEE 802.16e e IEEE 802.16-2004, in cui le antenne delle stazioni
85 CAPITOLO IV trasmittenti e riceventi possono “non vedersi” e comunicano attraverso onde elettromagnetiche che vengono riflesse sugli ostacoli, presenti lungo il percorso che dalla stazione trasmittente porta alla ricevente. Sebbene il fenomeno della riflessione di onde elettromagnetiche può essere visto come un aspetto positivo, in quanto permette la comunicazione tra due stazioni nonostante la presenza di ostacoli, esso introduce dei disturbi che degradano le prestazioni del canale. In particolare, le onde elettromagnetiche riflesse subiscono altri fenomeni fisici, quali l’assorbimento di potenza da parte degli ostacoli incontrati lungo il percorso, che tendono a ridurre la potenza dell’onda stessa. Un altro aspetto che non può essere trascurato è la distanza percorsa dalle onde elettromagnetiche che è la causa principale di abbassamento della potenza (fenomeno della path loss). La riflessione di un onda su un ostacolo genera, inoltre, un altro effetto “collaterale” che porta alla produzione di altre onde elettromagnetiche (diffrazione) a partire dall’onda originaria che si manifesta con un’ulteriore abbassamento della potenza trasmissiva. Inoltre, se gli ostacoli tra sender e receiver sono mobili ( ad esempi alberi con il terminale in movimento ), il fenomeno della riduzione di potenza delle onde riflesse è variabile nel tempo ed è denominato shadowing. Lo shadowing si manifesta con oscillazioni lente e marcate della potenza ricevuta. In generale il fenomeno dell’abbassamento di potenza dovuta alla presenza di agenti esterni alla comunicazione oppure alla mobilità di questi, è noto come fading. Se le varie onde riflesse da un’unica onda originaria (repliche) hanno sufficiente potenza tale da consentire alle onde il raggiungimento della destinazione, si ha un altro fenomeno di disturbo noto come multipath. Il multipath può essere causato o dalla diffrazione oppure dalle particolari caratteristiche delle antenne del trasmittente. A tal proposito, se il trasmittente utilizza antenne isotropiche o omnidirezionali, esso trasmetterà una stessa onda elettromagnetica in tutte le direzioni. A causa delle riflessioni delle onde è possibile che onde trasmesse, seppur in direzioni opposte, giungano alla stessa destinazione, ed in generale in istanti diversi.
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CAPITOLO IV<br />
trasmittenti e riceventi possono “non vedersi” e comunicano attraverso onde<br />
elettromagnetiche che vengono riflesse sugli ostacoli, presenti lungo il<br />
percorso che dalla stazione trasmittente porta alla ricevente.<br />
Sebbene il fenomeno della riflessione <strong>di</strong> onde elettromagnetiche può<br />
essere visto come un aspetto positivo, <strong>in</strong> quanto permette la comunicazione<br />
tra due stazioni nonostante la presenza <strong>di</strong> ostacoli, esso <strong>in</strong>troduce dei<br />
<strong>di</strong>sturbi che degradano le prestazioni del canale. In particolare, le onde<br />
elettromagnetiche riflesse subiscono altri fenomeni fisici, quali l’assorbimento<br />
<strong>di</strong> potenza da parte degli ostacoli <strong>in</strong>contrati lungo il percorso, che tendono a<br />
ridurre la potenza dell’onda stessa. Un altro aspetto che non può essere<br />
trascurato è la <strong>di</strong>stanza percorsa dalle onde elettromagnetiche che è la<br />
causa pr<strong>in</strong>cipale <strong>di</strong> abbassamento della potenza (fenomeno della path loss).<br />
La riflessione <strong>di</strong> un onda su un ostacolo genera, <strong>in</strong>oltre, un altro effetto<br />
“collaterale” che porta alla produzione <strong>di</strong> altre onde elettromagnetiche<br />
(<strong>di</strong>ffrazione) a partire dall’onda orig<strong>in</strong>aria che si manifesta con un’ulteriore<br />
abbassamento della potenza trasmissiva. Inoltre, se gli ostacoli tra sender e<br />
receiver sono mobili ( ad esempi alberi con il term<strong>in</strong>ale <strong>in</strong> movimento ), il<br />
fenomeno della riduzione <strong>di</strong> potenza delle onde riflesse è variabile nel tempo<br />
ed è denom<strong>in</strong>ato shadow<strong>in</strong>g. Lo shadow<strong>in</strong>g si manifesta con oscillazioni<br />
lente e marcate della potenza ricevuta.<br />
In generale il fenomeno dell’abbassamento <strong>di</strong> potenza dovuta alla<br />
presenza <strong>di</strong> agenti esterni alla comunicazione oppure alla mobilità <strong>di</strong> questi,<br />
è noto come fad<strong>in</strong>g.<br />
Se le varie onde riflesse da un’unica onda orig<strong>in</strong>aria (repliche) hanno<br />
sufficiente potenza tale da consentire alle onde il raggiungimento della<br />
dest<strong>in</strong>azione, si ha un altro fenomeno <strong>di</strong> <strong>di</strong>sturbo noto come multipath. Il<br />
multipath può essere causato o dalla <strong>di</strong>ffrazione oppure dalle particolari<br />
caratteristiche delle antenne del trasmittente. A tal proposito, se il<br />
trasmittente utilizza antenne isotropiche o omni<strong>di</strong>rezionali, esso trasmetterà<br />
una stessa onda elettromagnetica <strong>in</strong> tutte le <strong>di</strong>rezioni. A causa delle<br />
riflessioni delle onde è possibile che onde trasmesse, seppur <strong>in</strong> <strong>di</strong>rezioni<br />
opposte, giungano alla stessa dest<strong>in</strong>azione, ed <strong>in</strong> generale <strong>in</strong> istanti <strong>di</strong>versi.