EVOLUZIONE DEI SISTEMI RADIOMOBILI: IL RUOLO DEL 3GPP - Maria Pia Galante, Giovanni Romano - Telecom Italia
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38 NOTIZIARIO TECNICO EVOLUZIONE DEI SISTEMI RADIOMOBILI: IL RUOLO DEL 3GPP Maria Pia Galante, Giovanni Romano
2/2015 39
S
martphone, tablet, cellulari sono diventati oggetti talmente di uso comune che senza di
essi ci troveremmo “persi” nella gestione della nostra vita professionale e privata. Ad essi
affidiamo più o meno consapevolmente un’impressionante mole di dati personali, senza i
quali ci sentiremmo sicuramente “tagliati fuori” dal mondo sempre più digitale. In questo
articolo si descrive il “lavoro dietro le quinte” di questa innovazione del sistema di comunicare.
1 Introduzione all’interno della rete, oltre che la
competizione tra le manifatturiere
W-CDMA. Prima della creazione
del 3GPP, infatti, esistevano solo
Dietro l’enorme successo di merca- di terminali, con benefiche ricadute standard regionali (es. il GSM era
to del settore radiomobile, dietro sui costi della tecnologia per i gesto- nato come standard europeo ETSI)
questa accelerazione continua del- ri e per gli stessi utenti finali. Chia- o addirittura nazionali (come il PDC
la capacità di essere inter-connessi ramente il 3GPP non è sicuramente giapponese). L’idea di un Partner-
in mobilità e con qualità, dietro gli l’unico responsabile di tale succes- ship Project doveva appunto servire
acronimi divenuti sempre più d’uso so, ma si pone certamente al centro a creare un nuovo standard tecno-
comune di “GSM” “GPRS”, “UMTS” di una “rete” di enti che hanno tutti logico adottabile in tutti i principali
e “LTE” c’è un enorme sforzo collet- negli anni contribuito all’afferma- mercati di riferimento mondiali. E’
tivo. Il 3rd Generation Partnership zione di tali servizi. Vale la pena interessante, come nota storica, sot-
Project, o 3GPP: un progetto mon- citare tra questi lo stesso ETSI, tolineare che in realtà non tutti gli
diale costituitosi a fine degli anni che è stato il driver fondamentale Enti furono concordi nel lavorare
’90 e che da allora ha permesso ai per la costituzione del Partnership insieme ad una terza generazione
principali attori dell’industria delle Project, la GSM Association che basata su W-CDMA. Questo portò
telecomunicazioni di lavorare insie- ha rappresentato in molte occasio- alla costituzione di un altro Ente,
me alla definizione delle soluzioni ni in 3GPP la voce aggregata degli noto come 3GPP2 e costituito da
tecnologiche che hanno profonda- Operatori, ed infine l’ITU-R, che è altri Enti americani, giapponesi,
mente inciso su abitudini e stili di l’organismo mondiale emanazione coreani e cinesi, i quali preferiro-
vita di ciascuno di noi. dell’ONU a cui in ultima istanza le no basarsi una diversa tecnologia
La scelta di un progetto collabora- tecnologie 3GPP rispondono. (il CDMA2000) creando una vera e
tivo è stata essenziale per poter re- propria spaccatura del mercato ra-
alizzare il roaming, ovvero la possi- diomobile per la terza generazione.
bilità di usare il proprio terminale Il 3GPP conta attualmente 7 Enti di
con la rete di un qualunque gestore,
anche all’estero. Per far ciò è neces-
2 Perchè il 3GPP? standardizzazione, denominati OP
(Organizational Partners): ETSI
sario che le reti ed i terminali dia- Sull’onda del successo del GSM, i (per l’Europa), ATIS (USA), ARIB
loghino tra loro secondo protocolli maggiori enti di standardizzazio- e TTC (Giappone), TTA (Corea),
standardizzati a livello internazio- ne mondiali fondarono nel 1998 il CCSA (Cina) a cui recentemente si
nale. La specifica di un linguaggio 3GPP con lo scopo di definire uno è aggiunto il TSDSI (India). Tutte le
comune inoltre garantisce l’inte- standard unico per i sistemi di ter- aziende membri dei vari Enti regio-
roperabilità tra fornitori diversi za generazione basato su tecnologia nali hanno automaticamente diritto
40 NOTIZIARIO TECNICO
a partecipare ai lavori del 3GPP. segnalazione SIP, standardizzato a trimestralmente, ratifica gli avan-
La rappresentanza dell’ecosistema sua volta da IETF). zamenti tecnici prodotti dai propri
mobile è pressoché completa, spa- Attualmente il 3GPP si occupa WG e costituisce un momento di
ziando dai costruttori di apparati di delle specifiche tecniche di LTE e discussione e risoluzione di tutte le
rete e terminali, chipset e SIM card delle sue evoluzioni (LTE Advan- questioni tecnico-politiche su cui i
vendor, agli operatori di rete e re- ced), oltre che della manutenzione gruppi di lavoro non riescono a tro-
centemente anche ad esponenti del di quelle relative alle generazioni vare consenso al loro interno.
mondo OTT e agenzie governative. precedenti e loro evoluzioni, UMTS Il PCG (Project Coordination Group)
Dalla sua costituzione, il 3GPP ha (HSPA, HSPA+) e GSM/GPRS/ è l’organo direttivo di più alto rango
avuto come obiettivo la specifica EDGE. L’ente ha appena avviato il che, in riunioni semestrali, ratifica le
delle tecnologie delle reti cellulari nuovo piano di lavori allo scopo di conclusioni delle attività di specifica
e dei servizi base ad esse associate specificare la quinta generazione dei TSG sottostanti, le nomine dei
(voce, SMS,… ), dal punto di vista (5G) entro il 2020. chairman/vice-chairman��������������
, l’allocazio-
dell’accesso radio, dei protocolli di ne del budget in termini di risorse
segnalazione di rete e rete-termi- umane e finanziarie dedicate al pro-
nale, curandone le problematiche getto dai Partner ed infine mantiene
di sicurezza, qualità del servizio e 2.1 Il modello organizzativo i rapporti formali verso ITU ed altre
di interconnessione/roaming, tarif- associazioni rappresentative del mer-
fazione, gestione nonché l’ottem- L’ente è organizzato in WGs (Work- cato (es. GSM Association, NGMN,
peranza ai vincoli regolatori come ing Groups) e TSGs (Technical 4G Americas, …).
richiesto nei diversi Paesi (es. chia- Specification Groups), come sche- La struttura organizzativa del
mata di emergenza, intercetto le- matizzato in Figura 1, dove sono 3GPP è cambiata negli anni, per ef-
gale, …). In altre parole, il 3GPP anche evidenziate le competenze fetto di razionalizzazione di attività
fornisce la specifica completa di un assegnate a ciascun gruppo. esistenti o avvio di nuovi lavori.
sistema di telecomunicazioni end- Ogni WG fa riferimento ad un TSG La variazione organizzativa più
to-end, spesso riusando tecnologie (plenaria) e si riunisce regolarmente recente riguarda la creazione del
a loro volta standardizzate da altri (in media cinque - sei volte all’anno) gruppo SA WG 6, avvenuta a Dicem-
Enti (es. si pensi alla specifica del per portare avanti le attività tecni- bre 2014. Il forte interesse da parte
sistema IMS, basato su protocollo di che di sua competenza. Ogni TSG, delle organizzazioni di Pubblica Si-
Figura 1 - L’organizzazione del 3GPP
Project Coordination Group
TSG GERAN TSG RAN TSG SA TSG CT
GSM EDGE Radio Access Network Service & Systems Core Network &
Radio Access Network Aspects Terminals
GERAN1: livello fisico RAN1: livello fisico SA1: use case e requisiti CT1: protocolli
GERAN2: protocolli radio RAN2: protocolli radio di servizio terminale-rete
GERAN3: testing dei RAN3: interfacce tra i nodi SA2: architettura di rete CT3: protocolli relativi
terminali di rete radio SA3: sicurezza end-to-end all’interlavoro con reti
RAN4: prestazioni RF e di SA4: codec e protocolli esterne e di Policy
protocollo applicativi Control
RAN5: testing dei terminali SA5: gestione di rete e CT4: protocolli delle
charging interfacce di rete
SA6: applicazioni Mission CT6: SIM/USIM ed
Critical applicazioni su smart
card
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curezza all’adozione di LTE come attività per le nuove applicazioni senso il governo degli Stati Uniti,
tecnologia sostitutiva/evolutiva del- di tipo “mission critical” su LTE Regno Unito, Francia e Corea del
le attuali soluzioni di Private Mobi- (es. Push to Talk). SA WG6 aggre- Sud), oltre che i consueti attori ope-
le Radio (es. TETRA), e l’urgenza di ga per la prima volta stakeholders ranti nel mondo Telco tradizionale.
disporre di uno standard già entro rappresentativi dell’industria della È in discussione, inoltre, un possibi-
il 2016-2017 per concretizzare tale Pubblica Sicurezza oltre che delle le riassetto dei gruppi radio per ac-
sostituzione, ha reso opportuno agenzie governative di vari Pae- corpare in RAN le attività sul GSM
concentrare in un nuovo gruppo le si (hanno espresso interesse in tal del GERAN.
LA PAROLA A…
Andrew Howell, chairman of 3GPP SA WG6
Why LTE has been chosen for Public It is important that as far as possible
Safety services? And how much is there is common standardization be-
important a common standardiza- tween cellular and Public Safety sys-
Andrew Howell is a Technical Spe-
tion between cellular and PS (Public tems, this is to ensure that Public Safety cialist, working as a consultant to
Safety) systems? Agencies (e.g USA, UK, South Korea) the UK Home Office, a ministerial
benefit from economies of scale with re- department in charge of immigration
and passports, drugs policy, crime
The move to using LTE for Public Safe- gards to equipment and are able to take
policy and counter-terrorism. He was
ty services was initially started during advantage of deployment models that elected fist chairman of 3GPP SA6
2011 when the FCC (in the USA) se- leverage commercial infrastructure (as after the group was established in
lected LTE as the long-term technology proposed in the UK). To this end a large December 2014. SA6 is the group
responsible for the definition, evo-
of choice for public safety communica- number of companies and Public Safety
lution and maintenance of technical
tions. Since then other governments Agencies have been active within 3GPP specification(s) for application layer
around the world have also chosen LTE to ensure that Public Safety require- functional elements and interfaces
for their public safety communication ments can be meet and supported by supporting critical communications
(e.g. Mission Critical Push To Talk) ▪
needs and a number of them now attend the developing 3GPP Technical Speci-
3GPP meetings fications.
The main reason for choosing LTE is
that it is capable of delivering better per- UK in Europe is a pioneer in renew-
formance than the current systems in ing the legacy TETRA system to- Mobile Radio technology, e.g. TETRA,
use, while the large scale deployment of wards LTE: which are the LTE fun- P25, TETRAPOL and GSM-R.
LTE promises to enable cost savings for ctionalities that are more important To be successful as a public commu-
Public Safety Agencies. / urgent for Public Safety standar- nications systems and to position LTE
LTE and the 3GPP system already meet dization? And which are the related as the future technology for critical
a number of the requirements for de- Business model? (National Agency communications LTE needs to provide
ployment though it is recognized that ruled network Vs Commercial opera- the means to effectively support group
further updates are needed (hence the tors networks, a mix….) communication services and proximity
establishment of SA6 and the ongoing services (direct device to device com-
work on MCPTT). In summary the as- For Public Safety authorities there are munications) , which are essential to
pects of LTE that make it attractive for certain capabilities provided by their critical communications users including
public safety communications are: ca- current networks/equipment that are public safety first responders as well as
pacity, interoperability/ roaming capabil- needed for public safety communica- other users such as utility companies
ities, the broadband capabilities it offers, tions. For example, Mission Critical and railways.
the evolutionary path of 3GPP technolo- Push To Talk is an essential function of Back in June 2013 service require-
gies, the economies of scale due to the current public safety communication ments for Group Communication Sys-
commercial deployments, and security. systems that are deployed using Land
•••
42 NOTIZIARIO TECNICO
•••
tem Enablers for LTE (GCSE_LTE, TS country to country and governments the have recognized that there is a need for
22.468) and Proximity Services (ProSe, world over are looking carefully at busi- a single point of focus for the applica-
TS22.278, TS22.115) were approved. ness costs before making commitments tion related work and this has led to the
However, while these service require- to system rollouts etc. However, there creation of 3GPP TSG SA WG6.
ments provide essential LTE enablers are a number of common factors that One of the key features of any Pubic
for communications independent of any need to be considered in each country. Safety system is the ability for good com-
particular type of media, specific ser- These include availability of spectrum, munications and this is why the focus
vice/system/EPS/application require- societal/ political factors, finance, current within Release 13 is to provide a robust,
ments are needed for development of arrangements, geography, coverage of feature rich, MCPTT (Mission Critical
network and application architectures, commercial networks, commercial net- Push To Talk) service. It is fair to say
security, RAN aspects, and network and work operator interest etc. that the Release 13 timescales are very
application protocols, in particular to tight but those involved with the develop-
support MCPTT (Mission Critical Push What are the main features that are ment of the 3GPP specifications (Public
To Talk over LTE). required to start a Public Safety ser- Safety agencies, operators, manufactur-
In addition to work directly related to vice based on LTE? When do you ex- ers, etc.) are keenly aware of the need
enhancing LTE for public safety (i.e. pect the full list of required features to provide a stable set of specifications
MCPTT, GCSE, ProSe, SC-PTM, IOPS) will be made available by 3GPP? which is the primary task of 3GPP. At this
there are also other work items which, stage of the specification development
although not directly linked to Public As has already been mentioned more cycle it is maybe a little early to state
Safety and triggered by commercial re- and more Public Safety agencies are exactly which features will be available
quirements (e.g. latency reduction) will moving towards basing their next gen- within the Release 13 timescale but it is
be very useful for public safety commu- eration systems on LTE and, with every expected that the main features related
nications. A key advantage of migrating new country that states an interest or to Group Communication (as specified in
to 3GPP based systems is it allows pub- preference in LTE this increases the TS 22.179) will be met.
lic safety to benefit from enhancements potential market for LTE Public Services Replacing a public safety network is a
driven by consumer demand. and helps provide further impetus to the large undertaking that requires a differ-
As part of the ongoing work within 3GPP work in 3GPP, with more suppliers and ent kind of co-ordination compared to
it is clear that there are different busi- operators also becoming interested in the deployment of commercial network.
ness models that need to be considered. providing services. In particular the requirements, secu-
No one business model can be said to To support this expanded interest in the rity and robustness of a Public Safety
cover all the public safety communication use of LTE, 3GPP has sent a clear sig- system are driven by the very particu-
needs, especially as there will be differ- nal of intent, shown through the focus lar needs of the nature and sensitivity
ent business models that suit different of Release 12 and Release 13 work on of the work done by the users of the
countries. The commercial and services the needs of public safety. In addition, network. In addition there are often po-
related factors that drive deployment a number of the key organizations in- litical aspects involved, governments do
and implementation decisions differ from volved with Public Safety related work not generally deploy networks with the
2.2 Working procedure
vari Enti partecipanti al progetto
(working procedure).
svantaggi di una nuova funzionalità,
ed in WID (Work Item), ovvero lavo-
Il lavoro nei WG in 3GPP si basa ri di tipo normativo che prevedono
Per far funzionare una macchina sui contributi tecnici delle singole la produzione di specifiche tecniche.
così complessa e mettere tutti i par- compagnie facenti parte di un OP I deliverable di un SID sono spesso
tecipanti nelle condizioni di contri- (Individual Members); le attività dei TR (Technical Report) che non
buire al meglio, è stato necessario sono strutturate in progetti denomi- hanno valenza normativa ma che,
creare dall’inizio un set di regole nati SID (Study Item), ovvero studi fornendo l’analisi di un problema,
per la cooperazione condivise tra i di fattibilità per valutare vantaggi/ aiutano il gruppo ad acquisire mag-
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regularity of an MNO, which means that within our always-connected society and and services. It is likely that as work de-
there are considerations other than just an acknowledgement of the key role that velops it will be seen that Public Safety
the availability of standards that may mobile technologies play in supporting related considerations are incorporated
produce different answers in different economic growth as well as providing into work items developed for the ‘com-
countries. secure communication systems. How- mercial’ market rather than being given
The UK, South Korea and the US all ever, it is also acknowledged that Public separate work tracks of their own.
have publicly stated timelines for de- Safety systems have particular require- As with any work in 3GPP there is only
ployment of LTE based systems; see ments that require further support from a finite amount of time available in which
the following links for reference.1 the 3GPP specifications if the needs of to progress the work. This means that
However the situation in each country public safety users are to be fully met there has to be an ongoing review of
differs so, like the deployment model (e.g. robust group communication). how work is progressing and the needs
considerations, each country will make One of the strength of 3GPP is that par- of the users for whom the work is be-
the decision regarding the main features ticipants involved in the specification ing done. It might be in the future that
that are required to start a Public Service development work come from a broad the public safety agencies will just look
system and will have to consider the best background covering user organiza- to exploit commercial developments as
balance of factors for them. 3GPP is tion, operators, network and terminal and when they choose.
actively working with the various Public vendors, regulatory authorities, test Having said the above one of the key
Safety agencies to ensure that the main houses, and now Public Safety agen- strength of 3GPP is its ability to respond
features are supported by the 3GPP cies. Clearly each group has differing to the changing needs of the markets it
specifications in a timely manner. needs and requirements but the single is serving. The structure of the commit-
underlying requirement is a stable set of tees is such that Public Safety related
Our always-connected society is specifications that provides support for work is not focused solely on one single
relying more and more on mobile all the services needed. group, which means that the impacts on
technologies for its economic growth With the increasing presence of gov- existing work will be mitigated. 3GPP
and well being, as well as for its se- ernment organizations sitting in 3GPP also has the flexibility to organize work
curity. We have seen an increasing meetings and the involvement of Public in a way that, as far as is possible, mini-
presence of government organiza- Safety agencies there will be an impact mizes the impacts on non-related work
tions sitting in 3GPP meetings, how on the 3GPP roadmap especially as a items. By creating 3GPP TSG SA WG6
this participation is going to affect lot of the features on which Public Safe- to concentrate on the architecture relat-
3GPP roadmap in the future? ty relies (e.g. proximity services, group ed to MCPTT services 3GPP has dem-
call system enablers, etc.) also have onstrated an understanding that there
With the decision taken by Public Safety significance for the commercial side of is a need to carefully manage all the
agencies to move towards LTE there was mobile communication. So as work de- work being done (not just Public Safety
a clear indication that the 3GPP based velops into the future perhaps one of related aspects) while also providing a
systems are already seen to be an im- the key impacts on the work of 3GPP focal point for the initial development of
portant part of the ongoing development will be a convergence on requirements Public Safety related applications ■
giore consapevolezza dei suoi aspetti Mentre l’attività tecnica sui SID/ da ciascun OP e ripubblicati come
tecnici e delle migliori soluzioni per WID è prevalentemente a carico dei documenti di riferimento e standard
risolverli. Raggiunto questo stadio Working Group, compito dei TSG è validi per le aree di propria compe-
di comprensione di un tema, l’appro- invece, in ultima analisi, quello di tenza. Per esempio, ETSI trasforma
vazione di un WID consente succes- approvare i deliverable prodotti dai le specifiche 3GPP in standard vali-
sivamente la creazione di nuove TS WGs (TR, TS o CR) nonché le propo- di per la commercializzazione degli
(Technical Specification) o di miglio- ste di nuovi SID o WID. apparati in Europa.
ramenti funzionali CR (Change Re- I deliverable prodotti da 3GPP (TS I singoli progetti (SID/WID) e i
quest) alle specifiche esistenti. e TR) sono successivamente recepiti corrispondenti deliverable sono
1 UK - https://www.gov.uk/government/publications/the-emergency-services-mobile-communications-programme
USA - https://www.fbo.gov/index?s=opportunity&mode=form&tab=core&id=55fa4d3227d5ac0173e4613e04368c86
South Korea - http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/TSG_SA/TSGS_66/Docs/SP-140767.zip44 NOTIZIARIO TECNICO
a loro volta cadenzati in raccolte Il TSG SA ha nel suo mandato la novativi resi disponibili dall’UMTS,
denominate Release, ovvero insie- responsabilità di mantenere aggior- oltre alle prime esperienze di navi-
mi autoconsistenti e coerenti di nato il piano lavori (workplan) e gazione Internet e agli MMS, la vi-
funzionalità che abilitano nuovi verificare il coordinamento delle at- deochiamata che non ha però avuto
servizi, nuove prestazioni o sem- tività complessive dei vari TSG per successo, nonostante le aspettative.
plicemente ottimizzazioni di quel- ciascuna Release. A fine 1999 è iniziato lo sviluppo del-
le esistenti. Il sistema descritto da Le Release sono rilasciate media- la Release 2000, che successivamen-
ogni nuova Release viene reso il mente ogni 18 mesi per permettere te è stata trasformata in due rilasci
più possibile compatibile con i si- di reagire a nuove esigenze di mer- successivi, con nomi nuovi svincolati
stemi precedenti e futuri proprio cato, ma al contempo per dare tem- dalle ciclicità annuali: la Release 4
per poter garantire ai terminali po a sufficienza ai gruppi di lavoro e la Release 5. La ����������������
Release���������
4 intro-
continuità di funzionamento (es. è di completare le specifiche tecniche duceva nel dominio CS la prima se-
tale principio che consente ad un delle nuove funzionalità. Di norma, parazione delle funzioni di controllo
terminale LTE-A di lavorare in i prodotti commerciali appaiono sul (MSC Server) da quelle di trasporto
una cella LTE, e analogamente ad mercato 12-15 mesi dopo il rilascio (Media GateWay), mentre la Release
un terminale LTE di lavorare in di una Release. 5 definiva per la prima volta il do-
una cella LTE-A). minio di rete per il controllo per ser-
Per coordinare l’intero processo ed vizi multimediali, ovvero il sistema
assicurare che tutti i WG cooperino IMS (IP Multimedia Subsystem) che
efficientemente al rilascio di una
determinata Release, l’attività di
3 La roadmap tecnologica: dall’UMTS a LTE sarebbe stato poi oggetto di numero-
se estensioni e perfezionamenti nel
specifica viene suddivisa in 3 fasi La Figura 2 illustra l’evoluzione del- corso degli anni successivi. Sempre
susseguenti, che possono essere le principali tecnologie sviluppate nella Release 5 veniva standardizza-
sommariamente descritte così: dal 3GPP. Le principali milestones to l’HSDPA (High Speed Downlink
• Stage 1, è la fase in cui si defini- sono la specifica del sistema UMTS Packet Access), con velocità di picco
scono i requisiti di servizio (ovvero (nel 2000), di HSDPA e IMS (2002), single user sino a 14,4 Mbit/s che di
il “cosa” si intenderà specificare). HSUPA (2004), di LTE e EPS (2008), fatto ha rappresentato il primo abili-
Il gruppo responsabile di questa LTE-Advanced (2010) e l’atteso 5G tatore del successo odierno del Mobi-
fase è SA WG1, che funge da “apri- entro il 2020. le Internet. Infatti, grazie all’evolu-
pista” delle attività di ciascuna La Release 99, con le prime specifi- zione dell’High Speed verso velocità
Release. che del sistema UMTS, è stata com- sempre maggiori e l’avvento degli
• Stage 2, è la fase in cui si descri- pletata ufficialmente a marzo 2000, USB dongles e degli smartphone si
vono le architetture e si disegnano anche se si è dovuto aspettare la ver- è assistito ad un vero e proprio boom
nuove funzioni e flussi informati- sione più stabile di marzo 2001 per del traffico dati ed alla progressiva
vi a supporto dei requisiti sopra lo sviluppo di apparati commerciali. scomparsa dei feature phones (ovve-
espressi (ovvero “come” si realiz- Il primo lancio UMTS è avvenuto in ro quelli che supportano solo voce e
zerà un determinato servizio). Giappone a fine 2001. messaggi).
Il WG maggiormente coinvolto per L’interfaccia radio del “primo” UMTS Il 3GPP ha poi definito (Release 6) la
lo stage 2 è SA WG2. Il gruppo SA consentiva velocità effettive di 384 soluzione ad alta velocità per l’uplo-
WG6, recentemente costituito, de- kbit/s e la Core Network presenta- ad HSUPA (High Speed Uplink Pa-
finirà lo stage 2 delle applicazio- va due domini entrambi mutuati dal cket Access) oltre a soluzioni di ag-
ni di tipo mission critical. Per gli GSM: il CS (Circuit Switching), con gregazione di più portanti (HSPA+)
aspetti radio, gli aspetti architet- i MSC (Mobile Switching Centre) e in grado di offrire centinaia di
turali sono gestiti da RAN WG2 e il PS (Packet Switching), con i GSN Mbit/s.
RAN WG3. (GPRS Support Node). Nel frattempo IMS, grazie alla ver-
• Stage 3, è la fase in cui si detta- Tra i servizi più innovativi resi di- satilità del protocollo SIP, si affer-
gliano i protocolli a supporto degli sponibili dall’UMTS, oltre alle prime mava come standard di riferimento
scambi informativi previsti dallo esperienze di navigazione Internet e per servizi multimediali a pacchetto
stage 2. Lavora in questa fase il agli MMS, la videochiamata che non anche nelle reti fisse. Ciò ha porta-
resto dei WG. sia per gli aspetti di ha però avuto successo nonostante to all’elaborazione, a partire dalla
protocolli radio che di rete. le aspettative. Tra i servizi più in- Release 8, di un unico standard con-2/2015 45
Rel 14 By 2020:
(2017?) 5G specification
Rel 13
(2015)
Rel 12
LTE/A (2014)
Rel 11
(2012) Studies on
Rel 10
LTE (2010) Tools for 5G
Rel 9 data
(2009) explosion
Rel 8
HSPA (2008)
Rel 7
(2006)
Rel 6 Proximity
(2004) Services
Rel 5
Radio and Core Radio and Core
(2002)
Enhancements Enhancements
LTE (EPS)
LTE for Publica Safety
HSDPA HSUPA HSPA+ Common LTE-A (Direct Communicaiton,
IMS MMTel IMS Push To Talk)
Figura 2 - Principali milestones del 3GPP
vergente (Common IMS) che inte- 10 vengono anche avviati i primi
grasse, e per quanto possibile armo- 3.1 Da LTE al 5G progetti che studiano le ottimizza-
nizzasse, le varianti peculiari degli zioni alla rete EPC per il traffico
accessi fissi e mobili (es. meccanismi Come succede tradizionalmente Machine-to-Machine (bassa mobili-
di autenticazione). dopo ogni Release che comporti tà, traffico infrequente e tollerante
La Release 8 definisce per la prima pesanti modifiche sistemistiche (le ai ritardi) e vengono ulteriormente
volta le prestazioni di base del siste- cosiddette “major Release”), le ���
Re- estese le opportunità di interlavoro
ma EPS, con una nuova interfaccia lease successive rappresentano per con altri accessi non-3GPP (es. con-
radio LTE ed una nuova rete core lo più affinamenti/perfezionamenti tinuità di sessione da rete LTE ad
EPC completamente a pacchetto. Si di prestazioni introdotte in prece- accesso WiFi/ADSL).
tratta di una milestone importante, denza. La Release 9 ha introdotto Il grosso dell’attività radio di Rele-
in quanto con la quarta generazione alcune ottimizzazioni radio, il sup- ase 11 è l’ottimizzazione delle fun-
l’industria radiomobile ha recupera- porto dei servizi broadcast/multi- zionalità di Release 10 per LTE-
to la frattura tra W-CDMA (UMTS) e cast su LTE e, su spinta del merca- Advanced, l’introduzione di nuove
CDMA2000, e si è riconsolidata a be- to nordamericano, ha perfezionato bande e la funzionalità di aggrega-
neficio dei mercati in un unico nuovo il servizio IMS di voce su LTE con le zione dei canali in gamme diverse
filone evolutivo, basato appunto su prestazioni di chiamata d’emergen- (Carrier Aggregation). Intanto le
LTE, primo standard radiomobile za e localizzazione. previsioni di crescita esponenziale
davvero globale. Le compagnie che Il successivo rilascio della Release del traffico dati hanno suggerito lo
avevano fondato il 3GPP2 sono quin- 10 nel 2010 è di rilievo principal- studio di nuove soluzioni per gestire
di confluite in 3GPP per partecipare mente per l’accesso radio, con l’e- con maggiore efficienza le risorse di
ai lavori su EPS: un’altra prova del manazione delle specifiche di LTE- rete e allo stesso tempo creare nuo-
successo del 3GPP e, per LTE, una Advanced (velocità di picco fino a ve opportunità di monetizzazione.
promessa di economie di scala senza 600 Mbit/s con canali di 20 MHz di Tra le attività di sistema più inte-
precedenti rispetto al 2G/3G. banda a disposizione). In Release ressanti della Release 11 vi sono,46 NOTIZIARIO TECNICO
infatti, le estensioni alla piattafor- lizzazione, il gruppo SA WG1 ha guida assistita, controllo del traffi-
ma PCC (Policy Control & Charg- da poco avviato per la Release 14 il co, sicurezza stradale, ecc. Nume-
ing) per abilitare nuove politiche primo studio su use case e requisiti rose sono le aziende che hanno già
di gestione/tariffazione del traffico, della quinta generazione, in prepa- manifestato interesse a lavorare in
anche verso terminali mobili che razione del lavoro normativo vero tal senso e ad avviare collaborazioni
siano attestati all’accesso fisso (es. e proprio da avviare a marzo 2016. con Enti esterni quali es. ETSI ITS
nel caso di spostamento, o offload, Il 3GPP ha definito un piano lavori (Intelligent Transport Systems).
del traffico mobile da rete cellulare preliminare per la definizione dei Le date di completamento della
ad accessi Wi-Fi/ADSL). Vengono sistemi “5G”, che dovrebbero vedere Release 14 non sono state ancora
inoltre definite le interazioni con le il lancio dei primi servizi commer- fissate al momento della scrittura
sonde (Deep Packet Inspection), per ciali attorno al 2020 (Olimpiadi a di questo articolo, ma è verosimile
riconoscere le applicazioni fruite Tokyo). Oltre all’attività iniziata da immaginarsi che la portata delle
dall’utente ed iniziare appropriate SA WG1, a settembre 2015 si ter- novità in arrivo rappresenti anche
politiche di servizio (es. modifiche rà un workshop in cui le compagnie questa volta un cambiamento tecno-
alla QoS, tariffazione premium, …). 3GPP presenteranno la loro visio- logico tale da influire pesantemente
Nel frattempo il successo di LTE ha ne sull’accesso radio a supporto del sulle nostre abitudini e stili di vita.
fatto sì che altri “verticals”, oltre a nuovo sistema.
quello dell’M2M, ne vedessero con Questo darà il via ad un’intensa
interesse l’utilizzo nel proprio set- attività, a partire dalla definizione
tore, per le promettenti economie di
scala e le ovvie ricadute benefiche
di modelli di propagazione per fre-
quenze comprese tra i 6 ed i 100
4 Un impegno comune
sui costi degli apparati rispetto ad GHz, in grado di fornire ai clienti ve- Il successo del 3GPP è sicuramen-
altre tecnologie di nicchia. locità dell’ordine di decine di Gbps. te legato alla ricchezza di risorse
La novità maggiore della Release 12 Ad inizio 2016 il TSG RAN definirà umane coinvolte. Il numero di com-
riguarda infatti la presa in carico dei i requisiti prestazionali dell’accesso pagnie partecipanti alle attività
requisiti dell’industry del Public Sa- radio dopodiché il lavoro passerà ai del 3GPP è in continua crescita e
fety (come già detto in precedenza), gruppi tecnici RAN per lo studio di ha raggiunto quota 450 nel 2015,
per trasformare la tecnologia LTE in soluzioni tecniche in grado di soddi- in rappresentanza di 41 nazioni a
una piattaforma in grado di sostene- sfare i requisiti. I gruppi di sistema livello mondiale. Di rilievo il conti-
re anche l’evoluzione delle applica- (ed in particolare SA2) lavoreranno nuo incremento dell’impegno delle
zioni mission critical ad oggi affidate in parallelo per definire l’architet- compagnie cinesi, sia in termini di
a tecnologie ritenute meno globali ed tura del nuovo sistema. L’obiettivo partecipazione sia in termini di con-
interoperabili (es. TETRA). è di finalizzare le specifiche tecni- tributi.
Sul fronte dei nuovi servizi verso che tra fine 2019 ed inizio 2020. Il L’impegno è consistente; una stima
l’utenza consumer, in Release 12, 3GPP inoltre prevede di contribuire di massima si aggira sui 400 anni/
vengono invece per la prima volta in ITU-R con le soluzioni sviluppa- persona all’anno. Telecom Italia ha
definiti i servizi di Prossimità (Pro- te, in modo che queste siano incluse contribuito al 3GPP dal momento
ximity Service) che consentono ad nel sistema IMT-2020 e quindi rico- della sua fondazione, rimanendo in
un terminale LTE di “scoprire” se nosciute anche nei Paesi i cui enti di tutti questi anni un interlocutore
e quali punti di interesse esistano standardizzazione non fanno parte chiave nel contesto delle discussioni
nelle proprie vicinanze. del 3GPP. tecniche tra Operatori e manifattu-
Anche l’agenda della Release 13 Allo stesso tempo, altri “vertical” si riere, facendosi portavoce nei vari
(tutt’ora in corso e prevista per fine affacciano all’orizzonte prometten- gruppi non solo delle istanze speci-
2015) conferma la priorità massi- do nuove opportunità di business fiche del mercato italiano (o più in
ma a favore delle nuove prestazioni per l’ecosistema 3GPP. In particola- generale europeo, incluse le proble-
LTE per Public Safety, tra le quali re, tra questi, il settore automotive matiche regolatorie) ma anche di
ad es. la definizione del già citato potrebbe avvalersi delle potenziali- quello brasiliano.
servizio voce Mission Critical Push tà di LTE per lo sviluppo dei prossi- Grazie ad una squadra di circa ven-
To Talk. mi servizi di comunicazione Veico- ti persone, Telecom Italia partecipa
Intanto, mentre lo stage 2 e lo sta- lo-Infrastruttura, Veicolo-Veicolo o alle attività di tutti i WG, TSG e del
ge 3 della Release 13 sono in fina- Veicolo-Pedone per applicazioni di PCG, rivestendo in alcuni casi ruoli2/2015 47
500
450 TTC (9) ARIB (24)
400 399 401 408 TTA (16) ATIS (30)
384
372 375
350 ARIB (11)
CCSA (48)
300
284
273
228
200 196
100
0 ETSI (312)
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Figura 3 - Evoluzione negli anni del numero di compagnie membri del 3GPP e distribuzione su base regionale
di responsabilità, con attualmente mativo. In questo senso, l’avvento ha accolto e premiato con successo
cinque cariche di presidenze e vice- di nuove realtà di mercato come gli i prodotti del 3GPP (le linee LTE
presidenze. OTT (Over The Top) potrebbe aiu- hanno raggiunto quota 500 milioni
tare a “rinsaldare i ranghi” verso nel mondo, con un tasso di cresci-
il raggiungimento di obiettivi tec- ta che supera quello del 2G e del
nologici maggiormente condivisi. 3G!), è forse anche merito di una
Conclusioni Analogamente, è facilmente intu- leadership dal profilo tecnico-ma-
ibile la competizione tecnologica nageriale che ha saputo guidare i
Certo non risulta sempre sempli- che anima il settore delle manifat- gruppi anche nelle situazioni più
ce e scontato “far passare” la linea turiere ed il legittimo interesse in critiche agevolando il confronto ma
di pensiero rappresentativa degli queste ultime ad influenzare l’evo- allo stesso tempo incoraggiandone
interessi aziendali in un contesto luzione secondo soluzioni matura- una sintesi. L’eccellenza espres-
così vasto ed eterogeneo, dove in te in anni di attività di Ricerca e sa dalle leadership, a sua volta,
gioco ci sono gli interessi di diver- Sviluppo. Queste dinamiche ineso- è frutto degli investimenti delle
si settori industriali. Gli Operatori rabilmente danno vita a posizioni singole aziende che, credendo in
hanno avuto, e hanno ancora in al- divergenti su ogni tema, ma il con- questo Progetto, hanno favorito la
cuni casi, difficoltà a conciliare le fronto non è mai sterile ed è pro- creazione di una vasta comunità
rispettive posizioni su use case e prio grazie ad esso e a lunghi accesi internazionale di studio fortemen-
requisiti, in quanto spesso le si de- dibattiti che la comunità del 3GPP te motivata, accomunata da spirito
riva dalle realtà dei singoli merca- riesce a trovare una sintesi, spesso di cooperazione e proattività… e
ti mondiali e si tende ad applicare al costo di inevitabili compromes- da un pizzico di orgoglio d’apparte-
logiche competitive, piuttosto che si per consentire la prosecuzione nenza alla squadra, come accade in
consociative, anche in ambito nor- delle attività. Se ad oggi il mercato tutte le storie di successo ■48 NOTIZIARIO TECNICO
LA PAROLA A…
Erik Guttman, chairman of 3GPP TSG SA,
Dino Flore, chairman of 3GPP TSG RAN
3GPP is the SDO which boasts Guttman - There are clear challenges
countless attempts of imitations… to support both interests in broad-
What is the key to its success, in ening the 3GPP industry to en-
your view? compass new verticals - such as
machine type communications and
Guttman - 3GPP's success rests on critical communications, while at
the shoulders of ETSI's success the same time deepening the tech- Erik Guttman works with Sam-
sung Electronics and in March
standardizing GSM. The essen- nology with enhancements. While
2015 he was elected chairman of
tial and well-proven practices, ap- broadening the industry is of po- TSG SA, the group responsible for
proach of combining formal and tential interest to all vendors and management of activity within the
informal work and high technical operators, opportunities tend to Services and System Aspects work-
ing groups, as well as for coordina-
expectations that led to this remark- come with costs and the conditions
tion between Technical Standards
able achievement were retained in of the new market will differ from Groups and other standards organ-
the formation of 3GPP. the established business. 3GPP izations. From 2011 to March 2015
The partnership project model in- increasingly serves the interests he served as chairman of SA WG2,
the group in charge of designing
corporates regional participants of a broadening diversity of con-
the 3GPP System Architecture. ▪
into a global structure. This way, tributing and concerned parties. A
results can be adopted easily. The balance must be struck, since at
composite nature of the project the least, the core business and
ensures that partner organizations its constituent technologies offer
interests are always taken into con- general and fundamental tools and
sideration and can provide over- opportunities for offering service to
sight over the organization itself. an enormous base of subscribers
by means of existing (incrementally
Flore - One of the keys to 3GPP suc- upgraded) infrastructure.
cess is its inclusive process. While enormous base of subscribers by
this has meant to sacrifice some means of existing (incrementally
efficiency, it has ensured broad in- upgraded) infrastructure.
dustry support and recognition. “how would you expect to manage Dino Flore works with Qualcomm
such a diversified market represen- and in March 2015 was re-elected
chairman of TSG RAN for his sec-
LTE is attracting more and more ver- tation” ond term. TSG RAN is in charge of
ticals: from critical communication 3GPP has successfully offered in- the specification of the radio access
to Intelligent transport system, IoT terworking and convergence solu- for UMTS, LTE and their evolu-
and many more coming in with 5G tions for fixed broadband service tions.
Dino was previously serving as
… This means a huge cost benefit providers and numerous tools for in- chairman of RAN WG3 (2009-
for everybody, but also may change tegration of other wireless standards 2013), the group in charge of the
3GPP appearance in the coming (notably CDMA2000 and WLAN.) specification of the interfaces
years. Achieving consensus in a among RAN nodes and among RAN
and Core Network nodes ▪
multi-faceted world industry arena Flore - This transformation has been
may not be so easy as in early 3G happening for quite some time.
times, almost 15 years ago… Achieving consensus has become2/2015 49
more difficult as 3GPP has grown in Flore - So far the virtualization discus- tion. Open source implementations
participation over the years. This is sion has not impacted 3GPP RAN. and centralized flexible infrastruc-
also reflected on the fact that there is Most of the existing discussions ture may allow broader adoption
an enormous competition for 3GPP are focusing on the virtualization of and alternative means to acquire or
resources, meaning that we all the core network functions and there- develop technology, but I do not see
time have to deal with many more fore they are largely in the 3GPP that it in any way replaces the need
project proposals than what can be SA domain. The virtualization of for standards to define how the im-
reasonably processed by the Work- baseband functions has been men- plementations interact and behave.
ing Groups (and the number keeps tioned in the past. To enable this If standards fail to advance, I seri-
increasing). So in some sense 3GPP 3GPP RAN would have to stand- ously doubt the rapid advance in
is becoming victim of its own suc- ardize an open interface between new applications, deployment sce-
cess. On the other hand, despite baseband and RF functions at the narios and new vertical applications
these increased challenges 3GPP eNB. However no concrete pro- would continue. Instead, innovation
has been managing fine and contin- posal has been brought forward to would occur within proprietary archi-
ued to achieve good progress. And I 3GPP RAN on this. tectures, which consistently reduces
expect this to continue in the future. opportunities of a market to expand.
more in general, we are all heading
we have been hearing about virtual- towards more agile and flexible Flore - Standards will exist as long as
ization a lot: how is that impacting technologies…do you see a need for it is highly beneficial to have inter-
your work or work 3GPP is doing? changing the way 3GPP standards operability between products from
will be built and delivered? Some- different manufacturers. This re-
Guttman - 3GPP standards define be- body is claiming that standards will gardless of whether functionalities
haviors and interfaces between en- not be needed anymore in an open- move to the cloud or remain at the
tities without specifying how these source highly cloudified world: what edge of the network, or of whether
entitites are implemented. Virtual- is your view? some of the protocols go open-
ization is a set of mechanisms and source. However standards need to
infrastructure for implementing so- Guttman - Standardization has allowed evolve and make use of the latest
lutions, and thus, there is no imped- an astoundingly rapid advance in the available technologies to the extent
iment for any vendor to offer virtu- fields of networking and telecommu- that these can offer more perform-
alized solutions today. In 3GPP we nications. Long before standardiza- ing and cheaper solutions for the
have begun to consider how 3GPP tion, communications technology ecosystem.
standard behaviors, interfaces and existed, though solely in proprietary
operations can be enhanced to bet- markets: an excellent example is the New brand for LTE. Why is it needed
ter support virtualization. Some ini- SNA (System Network Architecture) and what are the benefits for the end
tial steps have been taken already protocol suite. Even when this mar- customers?
in Release 13. ket became open to multiple ven-
First, there is work to assess ex- dors, the protocols did not advance Guttman - A new brand for LTE will
isting management interfaces for as standards per se. The deploy- allow subscribers to identify and
improved support of virtualization. ment, applications and overall im- understand the benefit they can re-
Also, some features like DECOR pact of this market remained small. ceive by upgrading their terminals.
and FMSS will potentially ease What we have seen in the last 25 It allows a clear and consistent
service deployments through mi- years is that standards, developed means for communication regard-
nor optimization of the user plan by a community of concerned par- ing developments in the mobile tel-
and control plan of the 3GPP core ties including companies, research ecommunication industry. Without
network. In Release 14 a study is institutions and governments, has a brand name, different marketing
underway that considers a number produced the most agile and flexible terms will be used and confuse in-
of enhancements including virtual- infrastructure yet devised, that at the vestors, consumers and render dif-
ization. same time has allowed global adop-
•••50 NOTIZIARIO TECNICO
••• later - for example, current use turing to fit the new industry needs.
ficult a clear understanding of the of 'untrusted non-3GPP access' While we will still have an imperfect
progress of the industry adopting came 6 years after standardiza- crystal ball, the less in advance we
3GPP standards. tion completed. Other standards, need to predict what the market
for example some enhancements needs the more reliable will be our
Flore - The capability of the LTE plat- of GSM, have never been included predictions.
form has been significantly ex- in products. At the same time, GSM
panded since the introduction of has continued to serve subscribers …and say in one word one thing you
LTE-Advanced in Rel-10. Beside globally for decades and will con- would retain and one you would see
further enhancing the efficiency tinue to do so. Rather than concen- changed in future 3GPP
of LTE to cope with the exploding trate on failure stories, I rather con-
mobile broadband demand, we sider how fortunate it is that 3GPP Guttman -
started expanding the LTE platform remained open to developing differ- Retain: cooperation
to address new services/verticals. ent options and changing direction The willingness to collaborate to
For the end customers this will not as needed. This has increased the achieve consensus decisions ba-
only mean the usual increase in agility of the entire industry to move sed on technical merit in a short
actual datarates (which has been in directions one could not have time by diverse parties remains the
the only metric that mattered so far foreseen as the standard features greatest strength of the 3GPP stan-
for end users), but a wealth of new were under development. dards body.
services. Note that some of these Change: e-meetings
new services will come with differ- Flore - Some *waste* is part of the I believe there are opportunities
ent modes and new end customers process. Part of it is inherent to the to work productively without ne-
(think about IoT space). fact that we start to work on things cessitating travel and face-to-face
that will see the light of the day in meetings. E-meetings could reduce
Learning from failures: during the the market many years down the financial and personal burdens on
last 17 years of life, 3GPP delivered road. So pointing at some specific standards delegates, their compa-
features have not always been the feature that failed and try to derive nies and prove ecologically benefi-
top of success of the mobile indus- some lesson learned with hindsight cial. The technology, investments
try. Can you provide examples of it may not be the most relevant and understanding of e-meeting
failure stories and what are the les- questions. Many features failed options will require a long time to
sons learned we should derive from and this is because we don’t have mature, though I have confidence
them, in your view? a perfect crystal ball. One thing that they will.
could help though would be trying
Guttman - 3GPP features may not be to reduce the overall time-to-market Flore - I would definitely retain its inclu-
successfully adopted at all, or they of features (from the beginning of siveness. But I would certainly try
may take quite some time to see the discussion in 3GPP to the ac- to adapt the 3GPP to be more fit to
adoption. Some cases of 'failures' tual commercial deployment). This the new industry needs ■
in the past have been adopted may include some 3GPP restruc-
EDGE Enhanced Data for GSM GPRS General Packet Radio Ser-
Acronimi Evolution vice
eNB Evolved Node B GSM Global System for Mobile
3GPP2 3rd Generation Partner- EPC Evolved Packet Core Communication
ship Project 2 EPS Evolved Packet System GSM-R lobal System for Mobile
ADSL Asymmetric Digital Sub- FMSS Flexible Mobile Service Communication - Railway
scriber Line Steering HSPA High Speed Packet data
DECOR Dedicated Core Networks GCSE LTEGroup Communication Access
System Enablers for LTE IMS IP Multimedia Subsystem2/2015 51
IOPS Isolated E UTRAN Opera-
tion for Public Safety
ITU-R International Telecom-
munication Union - Radio
Communication Sector
LTE Long Term Evolution
M2M Machine to Machine
MMS Multimedia Messaging
Service
Maria Pia Giovanni
NGM NNext Generation Mobile Galante Romano
Networks
OTT Over The Top Ingegnere elettronico, Ingegnere elettronico, si
PDC Personal Digital Cellular attualmente cura occupa del coordinamento
il coordinamento delle attività di
PROSE Proximity Services delle attività di standardizzazione
RF Radio Frequency standardizzazione tecnica tecnica su accesso
SC-PTMSingle-cell Point-to- su servizi e architetture radio, terminali mobili e
Multipoint di rete mobile. Entra a far frequenze. Rappresenta
parte del Gruppo Telecom Telecom Italia in 3GPP
SIM Subscriber Identity Mod- Italia nel 1998, per RAN, con incarico di
ule occuparsi di tecnologie vicepresidenza del gruppo
SIP Session Initiation Protocol per il controllo delle reti e gestione dei rapporti
SMS Short Message Service di terza generazione tra 3GPP ed ITU-R. Ha
nell’ambito di diversi iniziato a lavorare nel
TETRA TErrestrial Trunked RA- progetti internazionali. mondo degli standard nel
dio Rappresenta Telecom 1996, partecipato ai lavori
TSDSI T e l e c o m m u n i c a t i o n s Italia in 3GPP SA WG2 di ETSI, 3GPP, ITU-R e
Standards Development (Architecture) dal 2000 NGMN.
al 2008, e tra il 2001 e il Fino al 2004 è stato
Society India 2007 è responsabile del project manager per le
UMTS Universal Mobile Tele- progetto che coordina attività radio su UMTS
communication System le partecipazioni di e nel 1999-2001 è stato
USB Universal Serial Bus Telecom Italia ai gruppi responsabile tecnico del
del 3GPP. Nel 2002 trial UMTS a Torino ▪
W-CDMA Wideband Code Di- collabora alla stesura del
vision Multiple Access libro “UMTS, Accesso
Radio ed Architetture di
Rete” a cura di H. Olma
e A. Toskala. Dal 2008
rappresenta Telecom Italia
in 3GPP SA (Services and
Systems Aspects) ▪
mariapia.galante@telecomitalia.it
giovanni.romano@telecomitalia.itPuoi anche leggere
