FUTURE PROOF. Reti wireless alla prova banda larga

FUTURE PROOF

di Maurizio Dècina
Nel 2011 è partita nel mondo la diffusione del sistema wireless a larga banda detto Lte (Long Term Evolution). È un sistema di quarta generazione della famiglia 3gpp (Gsm-Umts-Hspa-Lte) che fornisce capacità complessive di download dell’ordine dei 100 Mbit/s quando impiega una banda di 20 Mhz, così come previsto per le frequenze a 800 Mhz del dividendo digitale esterno. Il sistema è basato sull’impiego del protocollo Internet e offre prestazioni di bassa latenza e di differenziazione della qualità di servizio.

Come tutti i sistemi 3gpp, la topologia della rete di accesso radio (Ran, Radio Access Network) è esclusivamente basata sull’uso di celle radio di tipo “macro”. Le stazioni radio base (Bts, Base Transceiver Station) sono sistemi equipaggiati di antenna, feeder, unità radio, sistema di trattamento dei segnali in banda base, backhauling e alimentazione. Nel caso dell’Lte le Bts realizzano un sistema di rete dinamico detto Son (Self Organizing Network) che permette l’ottimizzazione del backhauling. Per coprire il territorio nazionale con un sistema 3g sono necessarie 15-20.000 unità Bts. Per l’Lte, vista la ridotta dimensione delle sue macro-celle, si prevede che le Bts siano fino a tre volte più numerose e che il backhauling fornisca a ciascuna capacità di centinaia di Mbit/s.

Il vincolo della topologia Ran a macro-celle è un impegno pesante per la copertura flessibile di ambienti dedicati (stadi, centri commerciali, piazze) e soprattutto per la copertura degli ambienti in-door, case e uffici, ove si realizza più del 60% delle comunicazioni in mobilità. L’impiego delle pico-celle e delle femto-celle è appunto orientato alla copertura in-door e incomincia ad essere perseguito anche dai grandi operatori radiomobili.

La topologia delle Ran del futuro è basata sull’impiego di un mix di macro, micro, pico/femto celle e dai cosiddetti nodi “relay” (sistemi di inoltro). Questi ultimi effettuano il rilancio dei segnali radio ricevuti su celle di piccola dimensione, tipicamente pico/femto celle. Le micro-celle (dette anche “celle metro”) sono invece basate sulla disponibilità di collegamenti in fibra ottica per il backhauling. La figura illustra questo scenario, detto Claud Ran, ovvero Converged Ran (C-Ran), che si colloca in una fase matura dell’Lte nella transizione verso il sistema Lte-a (advanced) per il download a 1 Gbit/s. Rispetto alla topologia a macro-celle 3g, il numero di “celle” può arrivare a due ordini di grandezza in più.

L’innovazione tecnologica è quella che anni fa si chiamava “radio over fiber” e che oggi prende il nome dello standard: Cpri (Common Public Radio Interface). Secondo questo principio nelle Bts si mettono le antenne e la parte radio di ricezione dei segnali, Rru (Radio Remote Unit). Lo spettro radio è quindi trasmesso lungo le fibre ottiche verso le unità centralizzate, dette Bbu (Base Band Unit), che servono molte Rru e processano i segnali radio ricevuti in modo dinamico e adattativo (Software Defined Radio). In questo scenario le Bbu possono servire reti radio di accesso del tutto eterogenee (Gsm, Lte, Wifi) e consentire che il costo delle Rru che realizzano le micro-celle sia molto contenuto. C-Ran promette costi minori per gli operatori e migliore copertura/throughput per i clienti. Le tecniche Dwdm (Dense Wavelength Division Multiplexing) consentono la trasmissione su una singola fibra con banda dell’ordine del Terabit/s: ad esempio, con 25 colori bidirezionali, ciascuno a 40 Gbit/s, si hanno mille Gbit/s. Questa enorme capacità di accesso si deve necessariamente dividere, tramite splitter ottici e dispositivi Dwdm, su centinaia di rami ottici di accesso che alimentano le Rru di tecnologia radio Lte /Lte-a.

18 Luglio 2011