Mobile computing/2005-2006

Diario del corso

Lezione di Martedì 4-10-05

Un sito che percorrerà molti degli argomenti del corso è questo.

Argomenti trattati nella lezione di oggi:

• Abbiamo visto a grandi linee l'evoluzione dell'hardware ,che ha portato a:
  • riduzione delle dimensioni delle macchine;
  • evoluzione rapporto persona/macchina (molte persone singolarmente lavorano con un calcolatore,per approdare ai PC e infine più macchine al servizio di una sola persona);
• Evoluzione di Internet;

Abbiamo definito:

• Traditional Computing: capacità di calcolo classico;
• Mobile Computing: la mobilità è la caratteristica principale;
• Pervasive Computing: implementazione di funzioni di calcolo e comunicazione in oggetti;
• Ubiquitous Computing: una combinazione dell'aspetto mobile e pervasive;
• Disappearing Computing: l'embeddedness dei dispositivi tende a farli divenire oggetti della vita quotidiana,regiscono ad eventi in relazione all'utente e al suo contesto;

Il Mobile Computing,per sua natura,è e sarà oggetto di forti novità e sviluppo,sia per quanto riguarda sistemi operativi,linguaggi, protocolli, architetture, algoritmi ed interfacce;
Parimenti presenta altresì difficoltà non indifferenti,quali la rapida evoluzione con il conseguente invecchiamento precoce delle tecnologie,notevole competizione,sistemi operativi immaturi e instabili e una grande eterogeneità hardware,software e di protocolli in circolo.

Abbiamo visto le sue applicazioni a livello lavorativo/aziendale/quotidiano e i ruoli professionali coinvolti in questo settore.

• Lista degli operatori di reti mobili: qui

Lezione di Venerdì 7-10-05

Abbiamo trattato la classificazione dei dispositivi secondo certe caratteristiche:

• I/O: schermo,touchscreen,tastiera,slot di espansione,ecc..
• Connettività: globale,locale;
• Risorse di calcolo: CPU,RAM,ecc..
• Autonomia: batteria;
• Supporto applicazioni: JVM,.NET Compact Framework,ecc..
• Supporto multimediale: audio,video,ecc...

Smartphones

PDA(Personal Digital Assistent):

• orientati alla gestione/scambio di dati;
• supporta solo connettività locale;

PDA-phones:

• supporto UMTS per scambio dati;
• risorse di calcolo inferiori ai PDA;

Blackberry:

• frequentemente utilizzati in USA;
• usato molto e principalmente per e-mail;
• ha una tastierina;

PCTablet PC:

• più vicini ai laptop che ai dispositivi mobili;
• riconoscitore vocale e di scrittura;
• costo elevato;
• connessione locale integrata;
• SO microsoft: il costo elevato e la mancanza di applicazioni utili non ha fatto decollare il loro sviluppo,deludendo Micro$oft;

• Esempio di utilizzo di PDA-phones con riconoscimento vocale in aula;

• analisi dei dispositivi in termini di vendite sul mercato:
  • frammentazione del mercato;
  • assenza di un leader dominante;
  • frequenti novità;
  • convergenza tra PDA e smart-phones;
  • supporto navigazione GPS,suite Office,ecc..
  • si riduce il numero di Sistemi operativi e di piattaforme di sviluppo;

• Introduzione ai sistemi operativi:

• differenze tra quelli generici e quelli per mobili;
  • molto importante l'aspetto di risparmio delle risorse.
• I più usati:
  1. PalmOS(il più stabile secondo il prof);
  2. SymbianOS (orientato alla telefonia);
  3. Windows Mobile(il meno stabile secondo il prof.);
  4. OS in java e Linux: percentuali ridotte sul mercato;
     1. Mobilinux

• Cosa vuol dire OEM

Lezione di Martedì 11-10-05

• Osservazione dell'architettura dei sistemi operativi per mobili,in particolare:
  1. Windows Mobile: è un OS per dispositivi mobili(PDA e smart phones),dipendente da componenti di Windows CE,con le seguenti caratteristiche principali:
     1. struttura modulare;
     2. multitasking(supporta sottoinsieme delle Win32 API e .NET)
     3. possibilità di sviluppo attraverso piattaforme di sviluppo comuni anche per i desktop:gli ultimi due punti rendono agibile il compito di sviluppatori che non devono affrontare una lunga curva di apprendimento;
        L'ultima versione è la 5.0,sincronizzazione dei dati pc/dispostivo mobile tramite ActiveSync
  2. PalmOS:
     1. ha dominato per molto tempo il mercato dei PDA;
     2. dalla V5 è anche multitasking e multithreading
     3. le applicazioni possono includere Conduits,cioè software di sincronizzazione dati pc/dispositivo simili per funzione al corrispettivo Microsoft ActiveSync
     4. versioni principali: Garnet e Cobalt
     5. supporto telefonia,Wifi,Bluetooth,UI migliorata;
  3. Symbian:
     1. OS di riferimento per smart phones
     2. le versioni precedenti si chiamavano EPOC;
     3. supporto svariati protocolli e piattaforme di sviluppo,sicurezza,applicativi vari;
     4. home page e panoramica in flash della versione 9.0
  4. Linux:
     1. poco supportato dai produttori ma diffuso sui sistemi embedded fissi;
     2. sfrutta QT Embedded come piattaforma di sviluppo per le GUI e supporta java(come Esmertec);

Pre-lezione: si è speso qualche parola in merito agli scioperi degli insegnanti riguardo la protesta su D.legisl. della Moratti:

• Posizione ricercatori DICO,ecc.. qui

Connettività locale

WPAN	WLAN
copertura inferiore ai 10m	copertura inferiore ai 100m
Rimpiazza cavi	estensione o rimpiazzo di una rete locale
throughput fino a 4 Mbps	fino a 54 Mbps
standard IrDA,Bluetooth,802.15	802.11a/b/g,HIPERLAN/2

• Bluetooth:
  • non richiede linea diretta(cioè senza ostacoli nel mezzo)per la comunicazione;
  • copertura fino a 10m,amplificabile fino a 100m;
  • usa lo spettro 2.4GHz con il frequency hopping; vedere anche qui
  • scopre automaticamente altri dispositivi nel raggio di portata;
  • possibilità di crittare la comunicazione,più è grande la chiave più lenta sarà la comunicazione;alcune tecniche d'attacco sono:
    • BlueJacking: vedere anche qui;
    • Bluesnarfing;
  • permette connessioni simultanee;
  • la tecnologia bluetooth permette il formarsi di alcuni tipi di rete:
    • piconet:rete wireless di 2 o più dispositivi connessi(fino ad 8);rapporto master/slave fra i dispositivi comunicanti;
    • rete ad hoc: costituita da al massimo 8 dispositivi,òa quale non necessita di amministrazione e preconfigurazione,in cui c'è una comunicazione diretta di un dispositivo con gli altri;Vedere http://en.wikipedia.org/wiki/Ad-hoc_network
    • scatternet: connessione di più piconet con più di 8 dispositivi,dove la comunicazione diretta avviene all'interno delle piconet;
• IrDA:
  • standard per trasmissione di dati tramite connessione ad infrarossi;
  • serve linea diretta di comunicazione;
  • raggio di portata ridotto(1-2m);
  • basso costo;
  • supporto comunicazione bidirezionale;
  • thoughput da 9.3 Kbps fino a 4 Mbps;
• 802.15:
  • specifica dell'IEEE per creare un ostandard per WPAN;
  • simile al BLuetooth;
  • è ancora in progress;
• WLAN:
  • configurazione ad hoc(la più semplice,non richiede amministrazione o preconfigurazione,non richiedono Access Point,poichè gli adattatori comunicano direttamente fra loro);
  • può essere ampliata dagli Access Point,che possono anche eventualmente fornire il collegamento alla rete cablata;
  • standard:
    • 802.11:
      • 802.11/b(WiFi):usa lo spettro dei 2.4GHz con la tecnica DSSS;è la più popolare. Throughput massimo di 11 Mbps,scende con l'allontanarsi dall'AP. Può penetrare barriere anche spesse,più facilmente rispetto alle alte frequenze. Lo svantaggio è che usa una frequenza molto usata e può portare a congestioni/interferenze nella comunicazione. L'implementazione del roaming fra gli AP stessi,è a carico degli AP. Schemi di sicurezza tramite WEP
      • 802.11a usa l'OFDM e la frequenza 5GHz,frequenza limitata in alcuni paesi. Throughput fino a 54 Mbps,buono per scambio di grossi file,accesso veloce ad internet e per applicazioni multimediali. Ha un raggio di copertura ridotto,per mantenerlo largo servono molti più AP rispetto alla 802.11b. Non è compatibile con la versione b.
      • 802.11g: compatibile con la versione b,comunica sulla sua stessa frequenza con il DSSS,ma è in grado di raggiungere tassi di trasmissione fino a 54 Mbps usando l'OFDM sempre all'interno della banda a 2.4 GHz. Quindi gli AP dei due tipi saranno i ngrado di comunicare. Per raggiungere il tasso di 54 Mbps entrambe le reti devono essere di tipo g.
• WiMAX:estensione del WiFi a raggio chilometrico per la realizzazione di WMAN
  • WiMAX forum
• UWB:tecnologia a corto raggio ma a banda larga,con precedenti militari;

Differenza tra FHSS,DSSS e OFDM

La tecnica FHSS usa una banda portante stretta che cicla rapidamente le frequenze. Sia il mittente sia il destinatario conoscono il modello di cambio di frequenza usato. L'idea è avere sempre a disposizione una frequenza su cui scambiarsi i dati,altrimenti i dati vengono rispediti. Quindi attraverso una gusta sincronizzazione si ottiene un canale unico attraverso il quale l'informazione viene veicolata. Al resto del mondo,non essendo sincronizzato con la loro modalità di collegamento e scambio di frequenze,tutto ciò appare come raffiche di rumori. Si ha un throughput massimo di 1 Mbps.
La tecnica DSSS sparge il segnale lungo una banda larga di frequenze radio simultaneamente. Ogni bit trasmesso ha un bit di modello ridondante chiamato chip,il quale più è lungo è più è affidabile il reperimento dei dati. La maggiore lunghezza dei bit richiede però più banda. Chi non si aspetta i lsegnale lo riceve come un rumore a banda larga di debole potenza e viene rifiutato. E' una tecnica quindi che richiede più potenza dell'FHSS ma incrementa il tasso di trasmissione dei dati fino a 2 Mbps.
OFDM trasmette i dati in parallelo,al contrario delle tecniche precedenti,proteggendo meglio i segnali dalle interferenze. Ha un'altissima efficienza di spettro,cioè più dati di quanti ce ne possano stare possono essere trasmessi su una porzione ridotta di banda. Di contro la sua implementazione è più difficile e consuma grandi quantità di potenza.

Lezione di Venerdì 14-10-05

Connettività geografica

• WWAN:
  • l'accesso a queste reti comporta un contratto con delle compagnie,al contrario delle WLAN e WPAN;
  • non operano su frequenze libere,bisogna pagare lo spettro per usarlo;
  • provvedono copertura wireless nazionale e spesso internazionale per comunicazione voce/dati;

Tipi di reti

• 1G:
  • Costruite alla fine degli anni '70(USA) e ai primi degli '80(Europa);
  • reti analogiche per trasmissione vocale;
  • soffrivano di alti livelli d'interferenza,handoff scadenti,capacità ridotte e assenza di sicurezza;
  • dispotivi abbastanza larghi da permettere l'integrazione dei ricevitori radio per captare il segnale analogico.
• 2G:
  • reti digitali a commutazione di circuito,sviluppate nei primi anni '90;
  • qualità servizi vocali migliorata,aggiunta servizi di base per la trasmissione di dati( ad un tasso variabile tra 9.6 e 19.2 Kbps);
  • servizi voicemail,attesa di chiamata,identificazione del chiamante,comunicazione a 3;
  • capacità maggiorate,permettendo a più utenti di comunicare sullo stesso spettro;
  • Sicurezza notevolmente irrobustita ;
  • sistemi che ne fanno parte: TDMA,CDMA,GSM,PDC(incompatibili fra loro,a volte anche fra lo stesso tipo di rete a causa di differenti frequenze. Per questo sono disponibili dispositivi dual-tri band,che permettono lo switch di frequenza,quindi anche il roaming);
• 2.5G:
  • sistemi a commutazione di pacchetto;
  • trasferimento dati innalzato fino a 144 Kbps(in realtà fino a 56 Kbps);
  • l'upgrade dalla 2G richiede solo un aggiornamento software,non hardware,perchè si sfruttano ancora le reti cellulari esistenti e si gettando le basi per la 3G;
  • le applicazioni WAP possono disporre di grafica e qualche funzionalità multimediale,ed essendo le reti GPRS simili alle LAN,permettono di costruire applicazioni alloo stesso modo di come le farebbero per una rete Ip-based,tenendo conto delle limitazioni del dispositivo;
  • GPRS,CDMA2000 1x appartengono a questa generazione