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FUTURE PROOF. Reti wireless alla prova banda larga

18 Lug 2011

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.