Energie rinnovabili nelle telecomunicazioni tesina

Inglese

T he renewable energy in the

elecommunication

he development of mobile networks and the

simultaneous demand for mobility services in recent years

has led to a steady growth of the fixed installation for

transmission of the signal (base stations-SRB), which are

necessary to ensure the coverage and quality of service.

The reduction of energy consumption of a RBS is one of

the critical success factors in the telecommunications

business, and you can provide a significant saving of

economic resources to the mobile operators, and

manufactures sustainable development of

telecommunication technologies to the benefit of

'environment. The evolution of technological standards

leads to a reduction of the unitary consumption, while

global energy needs do not tend to shrink due to

overlapping technology (GSM, UMTS, WIMAX), as the policy of site sharing, but this leads to

an increase in consumption punctual and development of auxiliary systems (monitoring,

remote control) that affect the energy demand of the stations.

The possible solutions are:

• Solutions for energy saving;

• Solutions with low environmental impact;

• Solutions for the production of energy from renewable sources;

An example for the production of renewable energy may be the use of photovoltaic panels.

photovoltaic technology allows you to directly convert solar energy into electrical energy,it

uses the so-called photovoltaic effect which is based on the properties of some

semiconductor materials such as silicon.

In the telecommunications field, you're trying to broaden our horizons as to the way we

consume energy transmitting telephone signals or anything like that, more and more

entrepreneurs who "throw" in search of new ways of producing energy to fit the field

telecommunications. However, it remains an address yet completely unexplored, that will

certainly emerge in the coming years. 3 | Pagina

Cellular phones

In this years cellular phones provide an incredible range of functions, and new ones are

being added at a breakneck pace. Depending on the model, you can:

Store contact information;

• Make task or to-do lists;

• Watch TV;

• Integrate other devices such as PDAS;

• Get information (news, entertainment, stock quotes) from internet;

• And a lot of other functions.

•

This device uses radio signals to communicate between the set and antenna, and it is

designed to give the user great freedom of movement while using of the same.

In recent years more and more people have a device like this. Some examples of recent

devices are:

Smartphone;

• Tablet

•

These devices are real and their laptops, able to connect in real time with all the places in

the world thanks to new communication technologies. 4 | Pagina

Le energie rinnovabili nelle telecomunicazioni (traduzione)

Lo sviluppo delle reti di telefonia mobile e della simultanea domanda dei servizi di mobilità

ha portato negli ultimi anni ad una costante crescita degli impianti fissi di trasmissione del

segnale (stazioni radio base - SRB), necessari a garantire la qualità e la copertura

territoriale del servizio.

La riduzione dei consumi energetici di una SRB, rappresenta uno dei fattori critici di

successo nel mercato delle telecomunicazioni, e si può assicurare un significativo risparmio

delle risorse economiche ai gestori di telefonia mobile, e realizza uno sviluppo sostenibile

delle tecnologie di telecomunicazione a vantaggio dell’ambiente.

L’evoluzione degli standard tecnologici porta ad una riduzione unitaria dei consumi, mentre

le necessità energetiche globali non tendono a ridursi a causa della sovrapposizione

tecnologica(GSM,UMTS,WIMAX), come la politica di site sharing, ma ciò comporta un

aumento dei consumi puntuali e lo sviluppo di sistemi ausiliari (monitoraggio, telecontrollo)

che incidono sulla richiesta energetica delle stazioni.

Le soluzioni possibili sono:

Soluzioni per il risparmio energetico;

• Soluzioni a basso impatto ambientale;

• Soluzioni per la produzione di energia attraverso fonti rinnovabili.

•

Un esempio di produzione di energia rinnovabile è l’uso di pannelli fotovoltaici.

La tecnologia fotovoltaica permette di convertire direttamente energia solare in energia

elettrica, e usa il cosiddetto effetto fotovoltaico che si basa sulle proprietà di alcuni

materiali semiconduttori come per esempio il silicio.

Nel campo delle telecomunicazioni, si sta cercando di allargare gli orizzonti per quanto

riguarda il modo di consumare energia trasmettendo segnali telefonici o cose simili; sono

sempre di più gli imprenditori che si “buttano” alla ricerca di nuovi modi di produrre

energia per adattarla al campo delle telecomunicazioni. Tuttavia resta un indirizzo ancora

del tutto inesplorato, che sicuramente emergerà nei prossimi anni.

Telefoni cellulari

In questi anni i telefoni cellulari offrono una gamma incredibile di funzioni, e a quelli nuovi

vengono aggiunte nuove funzioni ad un ritmo vertiginoso. A seconda del modello, è

possibile:

• Conservare le informazioni di contatto;

• Fare attività;

• Guardare la TV; 5 | Pagina

• Integrare gli altri dispositivi come PDA;

• Ottenere informazioni (notizie, intrattenimento, quotazioni di borsa) da internet;

• E un sacco di altre funzioni.

Questo dispositivo utilizza segnali radio per comunicare tra set e antenna, ed è progettato

per dare all'utente una grande libertà di movimento durante l'utilizzo dello stesso.

Negli ultimi anni sempre più persone hanno un dispositivo come questo. Alcuni esempi di

dispositivi recenti sono:

• Smartphone;

• Tablet.

Questi dispositivi sono veri e propri computer portatili, in grado di connettersi in tempo

reale con tutti i luoghi del mondo grazie alle nuove tecnologie di comunicazione. 6 | Pagina

1. Telecomunicazioni

1.1 Sistemi PCM-TDM

La tecnica di modulazione impulsiva PCM (che deriva dall’acronimo è di

Pulse code modulation)

tipo impulsivo, e quindi costituita da una serie di singoli impulsi che si

(treno di impulsi),

associano ai valori numerici “0” o “1”.

La prima sperimentazione di modulazione PCM, con il nome di PAM avvenne attorno agli anni

’40, quando si sentì l’esigenza di aumentare il numero di collegamenti telefonici interurbani.

Quest’esigenza, però, si scontrò con il considerevole costo dell’impianto di tanti fasci

ingombranti e difficili da connettere.

conduttori,

Questo tipo di modulazione è ampiamente utilizzata nei sistemi di telefonia, e si basano su

questo principio anche molti standard video; ma poichè la PCM pura richiede un molto

bit-rate

elevato allora questi standard video (DVD e DVR) si basano su due varianti che fanno uso di

tecniche di compressione, e molto spesso questa tecnica viene impiegata per facilitare le

trasmissioni digitali in forma seriale.

Si pensò dunque, di multiplare un gran numero di informazioni, su un unico cavo coassiale.

Nacque così, la più moderna TDM realizzata per mezzo della

(time division multiplexing),

tecnica ad impulsi codificati (PCM).

1.2 La tecnica TDM

Questa tecnica consiste nel suddividere il dominio dei tempi in finestre in ognuna delle

(slot)

quali si collocano separatamente i campioni di ogni segnale da trasmettere. A rotazione, quindi,

ogni sottocanale può trasmettere e ricevere i propri segnali contemporaneamente.

Il meccanismo di assegnazione degli intervalli di tempo avviene tramite dispositivi chiamati

multiplexer a divisione di tempo.

Per realizzare la tecnica TDM, si impiegano 4 tecniche di modulazione: e la più

PAM,PPM,PWM,

moderna PCM con la quale si effettuano tre operazioni fondamentali, ovvero:

Campionamento;

• Quantizzazione;

• Codifica;

• 7 | Pagina

1.3 Il campionamento

La discretizzazione o campionamento di un segnale analogico, si ottiene tenendo conto il

teorema di Shannon, tramite prelevamento di porzioni elementari che prendono il nome di

campioni.

La velocità con cui vengono prelevati questi campioni è detta frequenza di campionamento, ed

=

è indicata con ∆

Questa operazione può; essere immaginata come gestita da un interruttore, le cui apertura e

chiusura avvengono con una frequenza pari a fca, pertanto, quando l’interruttore resta chiuso,

viene prelevata una porzione del segnale pari al periodo di campionamento ∆Tca.

Naturalmente l’intervallo di campionamento può essere aumentato o diminuito, ma non

casualmente, perché nel caso di un numero ridotto di campioni si avrebbe una perdita di

informazioni, e nel caso di un numero elevato di campioni ci sarebbe una perdita nella

multiplazione per via dell’intervallo molto ridotto.

Per rendere possibile, dunque, questo processo si ricorre al teorema di Shannon, che stabilisce

quanto segue:

qualsiasi forma d’onda, funzione continua nel tempo, avente frequenza massima fmax,risulta

completamente determinata quando si prelevano dei campioni con una frequenza fca, in istanti

∆

tn noti e separati da un intervallo di campionamento regolare Tca, solamente se è rispettata

la condizione: fca≥2fmax.

Per ragioni di maggiore affidabilità, generalmente si preferisce adottare il criterio

fca≥ 3÷4 fmax. 8 | Pagina

1.4 Quantizzazione

Un segnale analogico può assumere infiniti valori in campo continuo, ma la sua

rappresentazione digitale può assumere soltanto un numero finito di valori.

Con questa premessa si da vita a quello che è il processo di quantizzazione.

Il processo di quantizzazione, trasforma un segnale analogico in un segnale discreto a più livelli,

tramite una opportuna approssimazione di campioni.

Si deve suddividere il campo del segnale in un determinato numero di livelli prefissato, e

ciascuno di questi livelli approssimerà il segnale analogico più prossimo, purchè compreso fra

due valori di , ritenuti come valori di massima tensione che ciascun livello può

+Vmax e –Vmax

assumere (saturazione).

In questo modo ai valori continui in ampiezza di ogni impulso campionato compreso in un certo

intervallo si può assegnare un unico valore discreto; i livelli di tensione così ottenuti

∆V,

vengono detti quantizzati ed i valori discreti assegnati, prendono il nome di livelli di

quantizzazione.

A ciascuna fascia di valori analogici corrisponderà un valore digitale, e la distanza tra due

impulsi discreti contigui costituisce il a cui corrisponde anche il

passo di quantizzazione Q,

valore di 1LSB. Tuttavia, trattandosi di una conversione A/D, nasconde inevitabilmente un

errore di quantizzazione, che è sempre minore o uguale a ±0,5V, pari cioè al valore di .

1.5 Codifica

In questa terza fase gli impulsi codificati e quantizzati, vengono codificati, cioè la loro ampiezza

viene trasformata in una sequenza di bit secondo un codice binario. Per esempio, se l’ampiezza

del primo impulso sarà di 5V, allora il relativo codice binario sarà 101. In realtà essendo i livelli

256, per rappresentare ogni campione, occorrono 8 bit. Il segnale analogico allora viene

trasformato in una sequenza di bit che in codice rappresentano le ampiezze di ciascuno dei

campioni del segnale stesso.Tra una sequenza di 8 bit e la successiva però, si trasmettono altre

31 sequenze di 8 bit che rappresentano altri 31 canali telefonici tutti multiplexati sullo stesso

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cavo coassiale. In un solo cavo transitano pertanto 32 segnali numerici che indipendentemente

l’uno dall’altro vengono indirizzati ciascuno al proprio corrispondente utente destinatario.

segnale analogico campionato in tre istanti successivi; segnale digitale corrispondente; portante impulsiva;

a) b) c) d)

segnale PCM unipolare (RTZ); segnale PCM bipolare

e)

Supponendo di utilizzare un codice binario puro a 4 bit per codificare i campioni, il

segnale codificato (b) presenterà l’andamento illustrato in figura: in corrispondenza di 5

V si avrà 0101, in corrispondenza di 9 V si avrà 1001 e in corrispondenza di 7 V si avrà

0111.

Il segnale codificato (c), tipico dei sistemi digitali, è caratterizzato dal fatto che ai valori

binari 1 e 0 corrispondono, rispettivamente, i livelli di tensione alto e basso. Pertanto,

una successione di bit ad 1 determina un livello alto che persiste per un certo intervallo