Le prospettive offerte dalla tecnologia LTE (Long Term Evolution) all’intera industria delle telecomunicazioni mobili sono decisamente vantaggiose. Le reti LTE saranno molto più semplici da gestire e daranno l’opportunità agli operatori di ridurre i costi operativi.

Grazie alla velocità di trasmissione dati molto più elevata (potenzialmente superiore a 100 Mb/s), gli utilizzatori potranno accedere a una ben più ampia gamma di servizi e funzionalità, che a loro volta consentiranno agli operatori di generare maggiori ricavi per cliente.

E’ tutto oro quel che luccica?

Mike McHale di Livingston e Jonathan Borrill di Anritsu illustrano le criticità da affrontare affinché le reti LTE possono concretamente trasformare in realtà i vantaggi che promettono.

La società di ricerche di mercato Infonetics prevede che il numero degli abbonati alle reti LTE supererà i 290 milioni entro il 2015, mentre ABI Research stima che nello momento saranno attive nel mondo circa 600.000 stazioni radiobase.

Qualità e quantità

Secondo una ricerca pubblicata da Infiniti Research, il mercato mondiale delle infrastrutture per supportare le reti di comunicazione mobili LTE varranno oltre 11 miliardi di dollari entro il 2014.

La tecnologia LTE rappresenta un cambio radicale nel modo in cui funzionano le reti radiomobili, con il passaggio a una rete completamente basata sulla topologia dei protocolli IP, anziché quella tradizionale della commutazione di circuito utilizzata nelle precedenti generazioni di reti.

Ciò significa che gli operatori devono completamente riorganizzare la modalità con le quali valutano la qualità del servizio offerto (QoS). Sarà possibile valutare la qualità del servizio da estremo a estremo (end-to-end) considerando l’intero cammino dal terminale dell’utente alla dorsale di rete, in quanto le etichette (header) che trasportano le informazioni utili a misurare la qualità del servizio sono direttamente integrate all’interno della pila dei protocolli di trasmissione.

In questo modo sarà possibile assegnare priorità diverse a diversi tipi di traffico, in base al livello di servizio concordato con gli abbonati e con la natura dei dati stessi (se sono sensibili ai tempi di latenza oppure no). L’adozione di nuovi e più complessi meccanismi per misurare la qualità del servizio, in termini di disponibilità e continuità del servizio offerto, richiederà ulteriori attività di formazione per il personale degli operatori.

Una previsione recentemente pubblicata dalla società di analisi di mercato iDate stima che nel 2020 il traffico mondiale sulle reti mobili raggiungerà l’impressionante valore di 127 ExaBytes. Il livello di congestione risultante metterà a dura prova l’infrastruttura di rete LTE.

Gli operatori dovranno utilizzare collegamenti di tipo 40/100 Gigabit Ethernet per trasportare il traffico sulla rete di raccolta (backhaul) e sulla rete dorsale (backbone) per far fronte a questa enorme massa di dati senza compromettere le prestazioni per gli utenti, il che richiederà notevoli investimenti nel corso dei prossimi anni.

Garantire la copertura

Le reti LTE saranno realizzate utilizzando porzioni diverse dello spettro radioelettrico nella varie aree geografiche: 800 MHz e 2600 MHz qui in Europe, 700 MHz e 1900 MHz in Nord America, 2100 MHz in Giappone, 2300 MHz in Cina, 1800 e 2600 MHz nel resto dell’Asia.

Di conseguenza, i produttori di telefoni dovranno sviluppare modelli dotati di più antenne, così gli utilizzatori non rinunceranno alla connettività globale che si aspettano. Pertanto, le prove di conformità richiederanno un processo di collaudo ben più lungo rispetto a quello dei terminali delle precedenti generazioni.

Allo stesso tempo, nel sistema LTE verranno usate trasmissioni su percorsi paralleli mediante tecniche MIMO (Multiple In Multiple Out). L’utilizzo delle tecniche MIMO consente di migliorare la velocità di trasmissione dati e la copertura della celle senza alcun incremento della larghezza di banda o della potenza trasmessa sfruttando la trasmissione simultanea del segnali su cammini multipli tra antenna trasmittente e ricevente.

La trasmissione parallela con tecniche MIMO richiederà l’adozione di tecniche di misura più sofisticate per calcolare le prestazioni in termini di velocità di trasmissione effettiva. In passato le tecniche di misura via radio (over-the-air) presupponevano che si potesse correlare direttamente la velocità di trasmissione supportata con il rapporto segnale/rumore del segnale ricevuto e che la capacità di trasmissione potesse essere migliorata in condizioni di visibilità perfetta (line-of-sight) tra trasmettitore e ricevitore.

Nei sistemi MIMO, invece, questi principi fondamentali del passato non sono più applicabili, per cui sarà assolutamente necessario rieducare tutto il personale tecnico.

Interferenza passiva e altre problematiche

Poiché le reti LTE verranno attivate in modo graduale, a partire dalle aree dove si prevede una maggiore domanda, gli procedure di handover tra reti di diverso tipo gestite con le infrastrutture delle tradizionali reti 2.5/3G avverranno costantemente.

Sorgerà quindi la necessità per gli operatori di telecomunicazioni di dotarsi di un più ampio parco strumenti (così da poter analizzare nuovi e vecchi protocolli) con un numero sempre maggiore di dispositivi in grado di lavorare con più tecnologie di rete.

Dove verrà utilizzata la banda degli 800 MHz per le reti LTE, è molto probabile che le esistenti reti GSM/UMTS e le nuove reti LTE avranno una copertura simile. In questo caso, sarà fondamentale caratterizzare la rete molto bene, in modo che gli operatori possano selezionare la rete più adatta a garantire il servizio richiesto da un utente.

Il fenomeno dell’intermodulazione passiva, spesso indicato con l’acronimo PIM (Passive Inter-Modulation) è un altro problema rilevante. Si tratta di una distorsione che sorge quando i segnali delle stazioni base vengono influenzati dall’interferenza a radiofrequenza causata dalla miscelazione di diversi segnali wireless.

Lo stesso fenomeno ha in passato afflitto anche le reti mobili delle precedenti generazioni, ma la distorsione causata è molto più potente nel caso delle reti LTE, a causa delle quantità di dati proporzionalmente maggiore trasportata nelle reti di nuova generazione. L’intermodulazione passiva richiederà l’utilizzo di strumenti di misura più sofisticati per identificare l’origine dei segnali indesiderati.

Infine, per le reti LTE servirà l’adozione di un approccio totalmente nuovo nell’attività di pianificazione delle celle, con una maggiore focalizzazione alla definizione dell’area di copertura iniziale e alla misure di interferenza.

Utilizzando il meccanismo cooperativo delle interferenze tra celle (ICIC, Inter-Cell Interference Cooperation), sarà possibile controllare che nessuna cella adiacente stia utilizzando la stessa frequenza di una sottoportante in un’area di sovrapposizione.

Ma poiché attualmente non c’è ancora alcuna cella LTE funzionante dove si verificano fenomeni di sovrapposizione della copertura, in quanto sono ancora isolate l’una dall’altra, questo è un fenomeno ancora tutto da esplorare. Solamente quando saranno in esercizio un gran numero di cella si capirà bene come questo meccanismo funzionerà effettivamente.

Ancora una volta, un collaudo attento sarà essenziale per garantire una corretta configurazione della rete.

Conclusioni

Da tutte le considerazioni esposte in questo articolo, appare evidente che l’attivazione su larga scala delle reti LTE non sarà, come qualcuno vorrebbe suggerire, una comoda passeggiata.

Chi installerà le reti LTE dovrà dotarsi di potenti strumenti hardware di misura e collaudo che possano eseguire le necessarie misure di modulazione, velocità di trasmissione effettiva e occupazione di spettro.

Dovrà anche equipaggiarsi per eseguire analisi di copertura e di efficacia delle procedure di handover verificando la correttezza delle sequenze di eventi e dei relative protocolli.

Quindi, gli operatori di rete dovranno consultarsi e approfondire le numerose problematiche con i produttori di sistemi di misura e con i loro fornitori, affinché le sfide che li attendono nell’attivazione delle reti LTE possano essere superate con successo.