Il passaggio dal 3G alla tecnologia LTE comporta una maggior spesa sia operativa che in capitale. Un excursus tecnologico per capire la Long-Term Evolution che promette una velocità di trasferimento dati fino a 100 Mbps.
L’arrivo sul mercato di dispositivi mobili come smartphone, portatili e netbook dal prezzo contenuto, ha portato a un enorme incremento del traffico dati wireless.
Come risultato, la richiesta di mercato per servizi avanzati continua a salire, creando un significativo spostamento da utenti che utilizzano questi dispositivi esclusivamente per i servizi voce a utenti che utilizzano servizi con contenuti multimediali o legati alla geo-localizzazione.
L’evoluzione dei servizi avanzati ha aperto nuove opportunità sia alle aziende leader nelle tecnologie innovative sia agli utenti, anche se questo va chiaramente di pari passo con le sfide che questa evoluzione porta con sé.
Le difficoltà insite nell’implementazione e nel mantenimento di questa infrastruttura stanno nella crescita di Capex (Capital Expenditure, ovvero le spese per capitale impiegate per investimenti in asset durevoli) e Opex (Operating Expenditure, cioè le spese operative di gestione), che riduce il ROI degli operatori.
Questa situazione è diventata particolarmente evidente durante la migrazione dalle reti 2G a quelle 3G, quando non tutti gli operatori sono stati in grado di trasformare l’aggiornamento dell’infrastruttura in un vero vantaggio.
Questo problema è destinato a ripresentarsi in occasione della migrazione dalla rete 3G alla Long-Term Evolution (LTE), in cui la velocità di trasferimento dati potrebbe raggiungere i 50 Mb/s o addirittura i 100 Mb/s. Per questo è necessario riprogettare le soluzioni infrastrutturali secondo una nuova architettura.
Cos’è l’LTE
L’Evolved Packet System Standard, conosciuto anche come Long-Term Evolution-System Architecture Evolution (LTE-SAE), è il nuovo importante contributo che arriva dal Third Generation Partnership Project (3GPP).
Come tecnologia di accesso via radio, LTE utilizza un multiplexing a divisione di frequenza indipendente (OFDM) sfruttando tecnologie ad antenna multipla (MIMO). Questo standard porta a un incremento significativo delle massime velocità di trasferimento dati raggiungibili. Oltre all’LTE, il 3GPP ha anche definito un’architettura di rete flat basata sull’Internet Protocol.
La rete LTE per l’accesso via radio, chiamata anche E-UTRAN, è composta da eNB che offrono le terminazioni di protocollo di user plane LTE (PDCP/RLC/MAC/PHY) e control plane (RRC) verso gli apparati utente (UE). Gli eNB sono interconnessi tra loro per mezzo di un’interfaccia X2 e, tramite l’interfaccia S1, sono anche collegati all’Evolved Packet Core (EPC).
Dopo essere stata standardizzata con l’obiettivo di ridurre la latenza e, al tempo stesso, migliorare le capacità di sistema, la copertura, la velocità di trasferimento dati per l’utente e i costi, la tecnologia LTE ha adottato larghezze di spettro flessibili che vanno da 1,5 a 20 MHz.
LTE è stata anche arricchita da nuove funzionalità, come la capacità di auto-organizzare la rete (SON), che porta a quella semplificazione e a quell’automazione delle operazioni delle reti radio in grado di abbassare l’OPEX e di migliorare le prestazioni.
Con la sempre maggiore dipendenza dall’utilizzo di reti wireless, una delle più importanti sfide dei fornitori di tecnologia è quella di fare in modo che gli utenti che lavorano senza fili possano accedere ai dati con la stessa efficienza di una rete cablata.
Sfortunatamente, le applicazioni smartphone non nascono specificamente per un’infrastruttura senza fili e quindi, per poter far fronte alle difficoltà solitamente legate al wireless, le tradizionali reti senza fili devono essere dotate di layer aggiuntivi, come l’RLC/PDCP, oltre che di Media Access Control (MAC). Questi layer garantiscono una trasmissione dei dati priva di errori.
Per condividere in modo efficiente le risorse radio, che in uno spettro di frequenze wireless sono sempre scarse, vengono utilizzate anche la compressione e altre tecniche di codifica. Questi ulteriori layer di elaborazione aggiungono complessità all’architettura dei dispositivi. E i problemi crescono con l’aumentare della velocità di trasferimento dati, che può arrivare a centinaia di Mb/s.
Durante le fasi di migrazione, l’attenzione degli operatori wireless è concentrata principalmente sulla necessità di tenere sotto controllo Capex e Opex, pur continuando a offrire ai clienti la migliore esperienza qualitativa possibile.
Migrare da 3G a LTE
Le linee guida durante un aggiornamento sono numerose, con la scalabilità e la flessibilità che si pongono in cima alla lista. Nella stazione base la soluzione deve essere in grado di scalare passando dal singolo settore al multi-settore o alla multi-radio, e nell’E-UTRAN deve supportare il trasferimento dati programmato e l’instradamento dei pacchetti su reti cablate multi-gigabit. La soluzione deve anche supportare IP e percorsi di migrazione per le reti tradizionali, oltre che interoperare con le reti 3G e 2G.
Gli aggiornamenti sono anche determinati dalla configurabilità della soluzione nel supportare un uso efficiente della radio e delle risorse di rete. Dato che i profili d’uso variano in base al luogo e all’ora della giornata, la soluzione deve potersi adeguare per supportare indifferentemente velocità elevate o grande numero di utenti. Inoltre, deve essere configurabile per supportare user plane piuttosto che control plane quando viene espansa da soluzioni a singolo settore a multi-settore.
La soluzione deve anche offrire sicurezza e riservatezza dei dati end-to-end per aiutare gli utenti a proteggersi dai sempre più frequenti attacchi di spam, malware, DoS e virus.
Infine, è fondamentale la Deep-Packet Intelligence, dato che avere intelligenza integrata capace di esaminare ogni singolo bit che passa per la rete wireless aiuta gli operatori a ottenere la necessaria visibilità e a gestire quindi in modo efficiente la rete IP. Un supporto di questo genere aiuta anche a prevenire e risolvere i problemi legati alla disponibilità, alla latenza e alla qualità, oltre a migliorare la copertura e la sicurezza di rete.
Questi elementi chiave vengono solitamente comparati con tre categorie architetturali in grado di gestire la migrazione alle reti 4G, che includono i plane processor, processori multicore e la combinazione di multicore e acceleratori.
La soluzione ideale deve essere in grado di offrire prestazioni L3 pari a quelle di una rete cablata e prestazioni L2 subscriber independent, criteri che non possono essere soddisfatti contemporaneamente dalle opzioni elencate in precedenza.
Un approccio multicore asimmetrico, invece, mischia processori multicore con motori di accelerazione ottimizzati per la rete. Questo approccio comprende un’architettura interconnessa che collega processori ad alte prestazioni e acceleratori configurabili via software per offrire prestazioni pari a quelle delle reti cablate e subscriber independent.
In definitiva, l’emergere di nuovi dispositivi smartphone e l’evoluzione degli standard wireless con velocità più elevate e latenze ridotte che consentono di provare una vera esperienza mobile a banda larga porta nuove sfide tanto agli operatori quanto alle società di telecomunicazioni.
Questi soggetti saranno obbligati a trovare modalità intelligenti e flessibilità con l’obiettivo di unire differenti tecnologie radio su frequenze diverse e di gestire le necessità legate a protocolli multipli.
Stazioni base radio multi-standard e la disponibilità dell’approccio a processore multicore asimmetrico descritto poco sopra costituiranno il primo passo per una semplice transizione a LTE.
Una migrazione su queste basi offrirà la necessaria flessibilità per ottenere prestazioni più elevate con consumi e costi ridotti. I produttori di semiconduttori che operano in questo settore giocheranno un ruolo fondamentale nel facilitare la realizzazione di queste reti wireless di nuova generazione.
*Director Sales & Marketing, Semiconductor Solutions Group, LSI
