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L E TECNOLOGIE WIRELESSQueste tecniche influenzano in modo significativo sia il throughput che il raggio dicopertura della singola SRB e, oggi, oltre che nel Wi-MAX vengono impiegate sempredi più in tutti i sistemi wireless e cellulari.Da numerosi studi e sperimentazioni svolti in tutto il mondo è emerso che il sistema Wi-MAX può offrire valori medi di velocità di connessione compresi tra 8 Mbit/s e 20Mbit/s; le aree di copertura sono molto variabili in funzione del tipo di ambiente dellapropagazione e possono estendersi fino a un raggio di circa 50 km; infine, viene riportatoil valore massimo teorico di velocità di trasmissione di 75 Mbit/s, conseguibile peròsolo per piccole distanze e in modalità SC. La Tabella 2.3 riporta alcune tra le principalicaratteristiche del Wi-MAX fisso e del Wi-MAX mobile.Per effetto delle condizioni dell’ambiente in cui opera e delle numerose tecniche adattativeche impiega, le prestazioni del sistema Wi-MAX variano in modo complesso enon risulta agevole indicare per il sistema i valori limite di prestazione. Ad esempio lafrequenza di trasmissione è determinante per le caratteristiche di copertura: evidentementeci si può attendere maggiore copertura a 2,5 GHz che a 3,5 GHz a causa dellemigliori proprietà di attraversamento degli ostacoli alle frequenze più basse. Un altrofattore che determina le prestazioni della trasmissione è la larghezza di banda: adesempio, il sistema generalmente si comporta meglio se opera con la banda di 7 MHzpiuttosto che con la banda di 3,5 MHz per i ben noti vantaggi dalla trasmissione abanda larga che rappresenta una versione particolarmente efficace della trasmissionein diversità. 5Dalle numerose campagne di sperimentazione effettuate nel mondo è stato verificatoche in condizioni di visibilità diretta (LOS), a distanza di 5-6 km, con modulazione16-QAM e con codifica FEC (forward error correction) pari a 1/2 (che significa introdurreun bit di ridondanza per la protezione della trasmissione ogni bit di informazioneutile) si ha nella tratta in discesa dalla SRB al terminale un valore tipico di throughputdi circa 4 Mbit/s. Invece, in ambiente urbano con condizione di propagazioneNLOS e copertura assicurata per mezzo di sole antenne esterne agli edifici, la coperturasi estende soltanto fino a circa 1 km con un throughput non superiore a 1Mbit/s. Valori teorici più elevati, anche dell’ordine di 20 Mbit/s, si possono ottenerein condizioni più favorevoli, ad esempio in condizioni di propagazione LOS e concanalizzazione di 10 MHz.L’architettura tipica prevista per una rete Wi-MAX è mostrata nella Figura 2.4 [21] nellaquale ogni SRB è connessa ad una rete di backbone per fornire servizi broadband a tuttigli utenti collocati all’interno dell’area di copertura attraverso dispositivi d’utente sia ditipo indoor sia di tipo outdoor.5Questa caratteristica di forte dipendenza dalle condizioni di funzionamento e dall’insieme delle scelte disistema d’altra parte accomuna la gran parte dei moderni sistemi, sia wireless che cellulari, per i qualioccorre sempre notevole cautela nell’esprimere valutazioni sulle prestazioni e, a maggior ragione, nell’effettuareconfronti per non incorrere in grossolani errori di giudizio.27N. 36 I QUADERNI - Centro Nazionale per l’Informatica nella Pubblica Amministrazione - MARZO 2008
LINEE GUIDA PER L’INTRODUZIONE DELLE TECNOLOGIE WIRELESS NELLA PUBBLICA AMMINISTRAZIONEWi-MAX IEEE 802.16-2004 IEEE 802.16-2005Numero di profili 5 1Bande di frequenzaNumerose bande “licensed” da2 GHz a 11 GHz (principaleBande “licensed” da 2 GHz a 6GHz (2,3 GHz; 2,5 GHz; 3,3“banda 3,5 GHz” da 3,4 a 3,6 GHz; 3,5 GHz e 5,8 GHz)GHz estendibile in alcuni paesiCEPT con la “banda 3,7 GHz”da 3,6 a 3,8 GHz)Larghezza del canale (MHz) 1,75; 3,5; 7,0; 10,0; 20,0 1,25; 5,0; 10,0; 20,0Duplex FDD/TDD FDD/TDDAccesso multiplo Divisione di tempo (TDMA), TDMA, OFDMA ScalabileOrtogonale in freq. (OFDMA)(SOFDMA)Tecnica di trasmissione OFDM (256 sottoportanti) SOFDMA (512 o 1024sottoportanti)Modulazione/codifica Modulazione/codifica AMCadattativa, AMC (Mod.: QPSK,16-QAM, 64-QAM /Cod.: diversi rate n/k)Qualità di servizio Sì SìMobilità No SìCopertura radio Fino a 10 km Fino a 10 kmThroughputTabella 2.3 - Caratteristiche principali del Wi-MAX.Max teorico: 20 Mbit/s (propagazioneLOS e canale di 10 MHz)4 Mbit/s fino a 5-6 km (propagazioneLOS e canale di 3,5 MHz)1 Mbit/s fino a 1 km (propagazioneNLOS)Fino a 50 Mbit/s(Fino a circa 1 km,velocità max 60 km/h)28Come si è visto, per ottenere il vantaggio della mobilità, nel percorso evolutivo dellostandard si è deciso di introdurre una nuova versione (IEEE 802.16-2005) che però haperso il vantaggio della compatibilità all’indietro, pur introducendo significativi beneficiin termini di flessibilità e scalabilità. Le principali innovazioni che il Wi-MAX mobile haintrodotto rispetto al Wi-MAX fisso sono:• Tecnica S-OFDMA (ove S indica scalable): variante dell’OFDMA che consente l’usodinamico delle sottoportanti in uplink da parte dei terminali e quindi migliora sensibilmentel’efficienza spettrale nella gestione dell’accesso multiplo.• Macrodiversità di sito per servizi broadcast e multicast: consente a gruppi di SRB disincronizzarsi tra loro per trasmettere lo stesso messaggio con gli stessi parametridi trasmissione migliorando la qualità del collegamento.• Protocolli per la gestione delle procedure di handover, indispensabili per assicurarela mobilità.• Funzionalità di “sleep mode” e di “idle mode”: riducono il consumo di potenza neiterminali, consentendo così l’allungamento dei tempi tra le ricariche della batteria.N. 36 I QUADERNI - Centro Nazionale per l’Informatica nella Pubblica Amministrazione - MARZO 2008
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