LA PAROLA A NOKIA SIEMENS NETWORKS - Dario Boggio Marzet 58
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LA PAROLA A NOKIA SIEMENS NETWORKS
MOBILE
Dario Boggio Marzet59
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 sul60
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-61
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.com63
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
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