LA PAROLA A NOKIA SIEMENS NETWORKS - Dario Boggio Marzet 58

 
DIAPOSITIVE SUCCESSIVE
LA PAROLA A NOKIA SIEMENS NETWORKS - Dario Boggio Marzet 58
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         LA PAROLA A NOKIA SIEMENS NETWORKS
MOBILE

         Dario Boggio Marzet
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                                                                                                                                         INNOVAZIONE
                                                                                                                                         MOBILE
N
    el corso degli ultimi anni le antenne impiegate nel-                                  elettronicamente la fase e l’ampiezza
    le stazioni radio della rete mobile non hanno fatto                                   dei segnali di ogni elemento radiante
    significativi progressi, ma con le ultime innovazioni                                 all’interno dell’antenna e di modulare

                                                                                                                                         SERVIZI
                                                                                          il lobo di radiazione combinando in
    stanno emergendo soluzioni tecnologiche che potran-                                   modo opportuno i diversi elementi; di-
no aiutare gli operatori a soddisfare le crescenti richieste                              viene così possibile avere contempora-
di qualità del servizio in maniera sempre più f lessibile ed                              neamente anche più segnali risultanti,
efficace.                                                                                 quindi più settori per singola antenna.
                                                                                          I vantaggi includono un utilizzo più
                                                                                          flessibile dei siti radio, una migliore
1   Introduzione
                                             Tuttavia, l’impiego di micro celle ri-
                                             chiede sempre un’attività di ricerca e
                                                                                          capacità e copertura, e, conseguente-
                                                                                          mente un minore consumo energeti-
Fino a oggi soddisfare i crescenti volu-     preparazione siti e non sostituirà il li-    co sulla rete di accesso. Inoltre, non
mi di traffico significava espandere la      vello macro quale principale elemento        occorrono più le unità RF separate
capacità di rete aggiungendo sempre          nella fornitura di capacità e copertura,     collegate mediante cavi alle antenne
più stazioni radio all’infrastruttura esi-   ma sarà complementare.                       tradizionali in quanto queste sono ora
stente. Questo approccio è però lento        Per rispondere con efficacia alla sem-       integrate nell’antenna stessa.
e costoso.                                   pre crescente domanda di servizi in
Inoltre gli operatori devono conside-        banda larga nelle moderne reti sarà
rare che, mano a mano che espandono          quindi necessario intervenire anche
le loro reti, gli utenti non sono ugual-
mente distribuiti all’interno delle aree
                                             sul macro layer per incrementarne
                                             ulteriormente l’efficienza superando
                                                                                          2.1    Il beamforming migliora capacità
                                                                                                 e copertura

di copertura, né mostrano sempre una         anche lo schema classico di antenne          La principale caratteristica delle an-
domanda costante. Questo, in termini         passive e delle relative ottimizzazioni      tenne attive è la loro capacità di cre-
di pianificazione radio, significa che       avvenute negli anni.                         are e orientare i raggi all’interno di
alcune celle, o aree all’interno delle                                                    una cella (“beamforming”). Con il
celle, tendono a non essere utilizzate                                                    beamforming, le antenne attive utiliz-
appieno, mentre altre risultano con-                                                      zano le risorse radio per aumentare in
gestionate. Pertanto, gli investimenti
nella rete non vengono sempre sfrutta-
                                             2   Antenne più intelligenti
                                                                                          maniera efficace la capacità in una de-
                                                                                          terminata area e incrementarne la.
ti nella maniera ottimale.                   In questo scenario trovano applicazio-       Il beamforming è una tecnica poten-
L’osservazione di questa situazione          ne le antenne “intelligenti”.                te, da decenni consolidata nei radar
ha fatto sì che la copertura delle ma-       All’interno della partnership tecnolo-       militari e in altre applicazioni, che ap-
crocelle venisse integrata da celle più      gica tra Nokia Siemens Networks e Te-        porta nuova flessibilità alle reti mobili.
piccole, “micro”, in modo da garanti-        lecom Italia è stata infatti sviluppata la   Il beamforming verticale può essere
re un sistema più efficace per aumen-        tecnologia delle di antenne attive che       usato per creare due celle per settore
tare la capacità in aree ad alto traffico    integra numerosi componenti RF (am-          di cella convenzionale. Inclinando se-
e per colmare i buchi di copertura,          plificatori di corrente e ricetrasmetti-     paratamente i due segnali, è possibile
soprattutto in ambienti interni e ur-        tori) con gli elementi radianti dell’an-     di fatto ottenere un raddoppio delle ri-
bani.                                        tenna. Questo consente di controllare        sorse nell’area centrale del settore e sul
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INNOVAZIONE

                                                  2002                             2006                             2006                      2011

                                                                                                                                                             Multistandard
                      Radio
MOBILE

                                                                                                                                                             Multiradio
                     System
                   (baseband)
SERVIZI

                                         GSM           WCDMA                 GSM        WCDMA
                                                                                                           GSM-WCDMA-LTE              GSM-WCDMA-LTE
                                                                                                               Modular site             Modular site with
                                           Traditional site                     Modular site                   Single RAN                active antenna

                                             Dedicated Hardware per Technology                                        Software Defined Radio
              Figura 1 - Evoluzione architettura di stazione radio base

              bordo. È stato dimostrato, attraverso                       radio e procura maggiori benefici all’o-         studiato per soddisfare al meglio le dif-
              simulazioni di sistema, che è possibile                     peratore ottimizzando gli investimenti           ferenti richieste di servizi mobili.
              ottenere aumenti di capacità superiori                      ed i costi d’esercizio necessari per sod-        Gli operatori che hanno a disposizione
              al 65% e un aumento di copertura fino                       disfare le sempre maggiori richieste di          più frequenze, possono così beneficia-
              al 30% in più rispetto a un sito stan-                      traffico e qualità del servizio. Infatti gli     re di un utilizzo migliorato delle risor-
              dard a 3 settori.                                           Active Antenna Systems, pur avendo               se radio sintonizzando ogni portante
              Questa tecnologia consente a un ope-                        una complessità interna elevata, per-            separatamente.
              ratore di concentrare una parte delle                       mettono una maggiore compattezza                 Un primo esempio può essere dato
              risorse della cella su un’area selezio-                     del sito radio eliminando la neces-              da un operatore che voglia massimiz-
              nata fornendo allo stesso tempo una                         sità di dispositivi MHA (Mast Head               zare le prestazioni UltraBroadband
              copertura globale sulla parte rimanen-                      Amplifier) e RET (Remote Electrical              (HSPA+ o LTE) ottimizzando la qua-
              te della cella. I sistemi con antenna                       Tilt); inoltre avendo i trasmettitori            lità radio delle frequenze utilizzate da
              attiva sono in grado di implementare                        radio integrati, eliminano la necessità          questo servizio.
              le tecniche di beamforing descritte,                        di installare la parte radio attiva vicino       In questo caso le frequenze “pregiate”
              soddisfacendo le esigenze di molti sce-                     all’antenna stessa per limitare le perdi-        possono essere allocate unicamente
              nari e supportano crescenti comples-                        te introdotte dai cavi di collegamento.          sul lobo di radiazione “inferiore” che
              sità funzionali previste dallo standard                                                                      ha un’area di copertura ridotta, ridu-
              (MIMO, MU-MIMO, ecc.).                                                                                       cendo così l’interferenza verso e da
                                                                                                                           altre stazioni radiobase; le altre fre-
                                                                          2.3    Miglior utilizzo delle frequenze
                                                                                                                           quenze possono invece essere utilizza-
                                                                                                                           te su uno o più lobi di radiazione del
              2.2     Maggiore flessibilità
                                                                          Contrariamente al caso delle antenne
                                                                          convenzionali che possono solo inclina-
                                                                                                                           sistema d’antenna.
                                                                                                                           Analogamente all’inclinazione spe-
              Un sistema Active Antenna ha tipica-                        re allo stesso modo il lobo di trasmissio-       cifica per portante, le antenne attive
              mente dimensioni simili a un’antenna                        ne di tutte le frequenze trasmesse, un           possono controllare in maniera indi-
              passiva convenzionale, tuttavia offre                       lobo specifico per frequenza può con-            pendente l'inclinazione data a diverse
              prestazioni molto superiori in termini                      sentire un uso delle diverse frequenze           tecnologie che utilizzano la mede-
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                                                                                                                                                                INNOVAZIONE
            Asymmetric carriers                                                                              Asymmetric tilt per carrier
             and power setting                                                                                 with separate feature
                                                                                                               and perfomance focus

                                                  Cell 1 (outer)                                       f4
                                                                                                                                   {

                                                                                                                                                                MOBILE
                                                                                                                                       E.g. DC-HSDPA
                                                 -1 to 2 carriers

                                                                                           Frequency
                                                                                                                                       +MIMO=84 Mbps
                                                   20W + 20W                                           f3
            AAS                                                                                                                             {
                                                                                                       f2                                       Coverage
                                                                                                                                                layer
                                                                                                       f1

                                                                                                              Inner cell

                                                                                                                                                                SERVIZI
                                                                                                                               Outer cell

                                                                                                            Focus on high Focus on mobility
                                                                                                            performance     and coverage

          Cell 2 (inner)
         -1 to 4 carriers
     10W + 10W + 10W + 10W

Figura 2 - Configurazione “cell splitting verticale”

sima frequenza, per esempio GSM e                           alle esigenze dell'utente consentendo                   eliminando molte chiamate di emer-
WCDMA a 900 MHz o GSM e LTE a                               di distribuire con precisione la capaci-                genza dei tecnici di manutenzione e
1800 MHz. Ancora una volta un’an-                           tà laddove serve. Questo in prospettiva                 permettendo una maggiore flessibilità
tenna attiva può essere usata per for-                      consentirà un beamforming dinamico                      nei tempi di riparazione.
nire un profilo di copertura e capacità                     che tenga conto della distribuzione del                 L'integrazione della funzione RF all'in-
differenti per ogni tecnologia, mante-                      traffico nella cella con un’allocazione                 terno dell'antenna significa anche che
nendo al contempo la struttura a co-                        delle risorse radio ottimizzata a garan-                è necessario meno cablaggio coassia-
lonna singola.                                              tire la miglior customer experience a                   le, con un minor numero di compo-
Per esempio, il WCDMA a 900 MHz                             ogni utente in qualsiasi momento.                       nenti quali alimentatori e connettori.
potrebbe essere sintonizzato per fornire                                                                            Questo riduce le perdite di potenza in
una copertura più mirata del GSM a 900                                                                              modo significativo, consentendo au-
MHz. Inclinando il lobo di irradiazio-                                                                              menti di copertura fino al 30%. La ri-
ne corrispondente al segnale WCDMA
maggiormente rispetto al lobo del se-
                                                            2.4     Miglior utilizzo delle frequenze
                                                                                                                    dotta perdita di potenza all'interno del
                                                                                                                    sistema compensa la maggiore com-
gnale GSM, sempre utilizzando la me-                        Le Antenne Attive sono dotate di mag-                   plessità hardware dell’antenna stessa
desima antenna, è possibile ottenere                        giore ridondanza intrinseca rispetto ai                 e fa aumentare l'efficienza energetica
un migliore controllo dell’interferenza                     sistemi convenzionali, infatti il guasto                complessiva della rete di accesso.
e altri requisiti correlati alle prestazioni                di uno o più ricetrasmettitori non crea                 Aumentando la capacità esistente del
delle singole tecnologie.                                   disservizi. L'intelligenza all'interno                  layer macro-cellulare, il sistema di An-
Le elevate prestazioni delle antenne                        dell’antenna riconosce gli eventua-                     tenne Attive riduce inoltre la necessità
attive possono essere ulteriormente                         li guasti e regola automaticamente il                   di nuovi siti, poiché grazie alle sue ca-
migliorate grazie dall’uso di soluzioni                     modello di beamforming per mante-                       pacità di beamforming può essere uti-
SON (Self-Organizing Networks).                             nere il diagramma di radiazione e la                    lizzato per coprire hot-spot, riducendo
La tecnologia SON consente l’ottimiz-                       massima potenza possibile consenten-                    così la necessità di distribuzione di
zazione dei parametri dell’antenna at-                      do di mantenere la disponibilità della                  molte piccole celle aggiuntive.
tiva in base alle condizioni di traffico                    rete anche se con un possibile degrado.                 Inoltre, fornendo la capacità multi-
effettive, all’ubicazione del traffico e                    Questo aiuta a ridurre i costi operativi,               radio di supportare GSM / EDGE,
62

              WCDMA / HSPA+, LTE e LTE-Advan-             rete inutilizzata, e finora bloccata, per    la convinzione del potenziale di que-
INNOVAZIONE

              ced, il sistema di Antenne Attive contri-   creare una riserva di capacità che possa     sta tecnologia.
              buisce a minimizzare gli investimenti       essere spostata all’interno della rete per   I sistemi di antenne attive hanno un
              futuri di un Operatore in nuove tecno-      soddisfare la domanda diventata oggi         grande potenziale di sviluppo e l'uso
              logie e consentirne l’introduzione sen-     sempre più imprevedibile e variabile.        della tecnologia SON per automatiz-
              za la necessità di nuove unità radio.       Questo sistema aumenta la capaci-            zare la tracciabilità dinamica del se-
                                                          tà e la copertura del sito con funzioni      gnale dell’utente è promettente.
                                                          avanzate come il beamforming ver-            Un’antenna a colonna singola inseri-
MOBILE

                                                          ticale indipendente Tx ed Rx in base         ta come parte di una rete eterogenea
              3   La soluzione di
                  Nokia Siemens Networks                  alla tecnologia radio o alla frequenza
                                                          e il MIMO. Nokia Siemens Networks
                                                                                                       fornisce già oggi la capacità di be-
                                                                                                       amforming adattativo verticale per
              Nokia Siemens Networks è stata un           stima che il beamforming verticale of-       rispondere al naturale flusso e riflus-
              pioniere nel campo degli Active An-         fra un aumento di capacità fino al 65%       so della domanda in tempo reale da
              tenna Systems e con Telecom Italia sta      rispetto ad un sito a 3 settori. Ulteriori   parte degli utenti.
              conducendo un trial per verificare l’ef-    sviluppi dell’antenna attiva suppor-         Nel prossimo futuro, le antenne mul-
SERVIZI

              ficacia della soluzione scelta. Il siste-   teranno sistemi a colonne multiple           ti-colonna introdurranno il beamfor-
              ma Flexi Multiradio Antenna System          per permettere anche il beamforming          ming orizzontale ed un’ulteriore ca-
              di Nokia Siemens Networks è un vero         orizzontale.                                 pacità di tracciabilità per ottimizzare
              sistema AAS che integra elementi di         Il sistema Flexi Multiradio Antenna          la customer experience riducendo
              radiofrequenza della stazione radio-        System inoltre è concepito per aiutare       ulteriormente i consumi energetici e
              base nell’antenna. Questo obiettivo         l’Operatore a ridurre il costo necessario    le emissioni.
              viene raggiunto utilizzando 8 ampli-        per migliorare la sua rete creando un        La ricerca e sviluppo di Nokia Sie-
              ficatori radio da 10 W per alimentare       Active Antenna System che può essere         mens Networks è molto attiva in
              gli elementi passivi dell’antenna. Non      integrato nelle stazioni radio esistenti.    questo settore, e la lunga collabora-
              solo questo apporta grandi vantaggi in                                                   zione con un operatore all’avanguar-
              termini di costi e prestazioni, ma per-                                                  dia come Telecom Italia, permetterà
              mette il controllo dell’area di copertura                                                questo ulteriore passo per l’ottimiz-
              in maniera regolabile per carrier/cella.
              Il sistema Flexi Multiradio Antenna
                                                          Conclusioni                                  zazione delle risorse radio e della user
                                                                                                       experience ■
              System costituisce parte integrante del     Il gruppo RAN4 dell’organismo di
              nuovo concetto Liquid Radio di Nokia        standardizzazione 3GPP ha appro-
              Siemens Networks e della sua filosofia      vato un nuovo elemento di studio sui
              di rendere disponibile la capacità di       Sistemi di Antenne Attive, spinto dal-                        dario.boggio@nsn.com
63

Dario
Boggio Marzet

                             MOBILE
ingegnere elettronico,
nel 1989 entra in
Italtel. Nell’ambito della
Ricerca e Sviluppo
delle Tecnologie di
Accesso Radio gli
vengono affidati diversi
progetti: dall’HW e FW
sulle stazioni Radio
Base alla responsabilità
architetturale del
sistema BTS e BSC
GSM. Successivamente
viene chiamato al
coordinamento del
supporto tecnico alla
vendita per la clientela
internazionale e
specificatamente in
Cina, America Latina,
Spagna.
Con l’integrazione
di Italtel e Siemens,
assume la responsabilità
del Product Planning del
settore Radio, posizione
che mantiene nell’ambito
della Business Unit
Radio Access anche
alla creazione di Nokia
Siemens Networks.
In seguito, in Nokia
Siemens Networks,
assume la responsabilità
del Product Planning
per il portafoglio Radio
Access per l’area
europea.
Attualmente ricopre
l’incarico di Solution
Consultant Manager per
il cliente Telecom Italia
seguendo l’intera offerta
Nokia Siemens Network.
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