1. © Linkra s.r.l Confidential

3. OUR WORLD IS MOBILE AND CONNECTED
HOW do we keep fueling
the
Network evolution?
Make it Effortless for the customer!

4. Il mercato dei ponti radio
Mobile Backhauling
collegamenti radio a larga
banda per la realizzazione
delle reti radiomobili «full IP»
di nuova generazione

5. La rete 4G: la tipologia di traffico cambia
La rete TDM La rete a pacchetto
 Il traffico è principalmente voce , la struttura si • La rete porta diversi servizi che possono
basa sugli E1 ed i servizi sono “real-time”
avere qualità differenziata e si basa su
 La capacità della rete ed il traffico hanno Ethernet
relazione lineare
• “we are carrying services not capacity”
Evoluzione della tipologia di traffico nelle reti mobili
Traffic
Cost
3G
2G Voice Era
Capacity 4G
Voice Era
Revenue
Revenue Cost
Data Era Service Aware Data Era
Source: Unstrung Insider Source: Alcatel-Lucent
6 Mbit – 8 Mbit
30 Mbit – 100 Mbit +
TDM Based – Voice IP Based – Multi Services
“Voice Handsets” “Unwired Life”
I costi devono seguire l’andamento dei ricavi e
5 non quello della richiesta di banda

6. I ponti radio nelle reti di telecomunicazione
6

7. L’evoluzione … verso la rete LTE
7
7

8. Il backhaul nelle reti mobili
Base Station
Switching Center
Radio Link
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9. Il ponte radio
• Il ponte radio è un sistema per il trasporto dell’informazione
tra due punti che utilizza lo spazio come mezzo trasmissivo
• L’informazione viene trasportata modulando, ovvero variando,
ampiezza e/o fase dell’onda portante a radiofrequenza con
conseguente “allargamento” dello spettro
• Il canale radio è la porzione di spettro che il segnale modulato
può occupare
• Il canale di andata e quello di ritorno possono essere alla
stessa frequenza (TDD) o a frequenze diverse (FDD)

10. La frequenza radio (1)
La banda di frequenza a disposizione è determinato da:
• i parametri fisici del mezzo trasmissivo: l’attenuazione del segnale che varia
con la frequenza limita le frequenze praticamente utilizzabili
• limiti tecnologici: si possono realizzare industrialmente circuiti
fino a 90 GHz

11. La frequenza radio (2)
• requisiti legati all’applicazione, quali l’elevata direttività e la
disponibilità del collegamento: la direttività ed il guadagno
delle antenne è funzione della frequenza
• normative internazionali che regolano l’utilizzo della risorsa
radio (ponti radio, radar, radio diffusione, telefonia mobile, …);
• ITU (International Telecommunication Union), definisce a livello
mondiale le bande di frequenza utilizzate per i ponti radio e la
larghezza dei canali che possono essere usati nelle diverse bande
• CEPT (Conférence européenne des administrations des postes et des
télécommunications), emette le normative a livello europeo
• ETSI (European Telecommunications Standards Institute) definisce, a
livello europeo, i parametri di funzionamento base per gli apparati
(maschere di emissione, BER, ….)
Band 6L GHz 6U GHz 7 GHz 8 GHz 10.5 GHz 11 GHz 13 GHz 15 GHz 17 GHz
Frequency
5,925-6,425 6,425-7,125 7,10-7,90 7,90-8,50 10.1-10.7 10.7-11.7 12.7-13.2 14.4-15.4 17.1-17.3
Range (GHz)
Band 18 GHz 23 GHz 24 GHz 26 GHz 28 GHz 32 GHz 38 GHz 42 GHz
Frequency
17.7-19.7 21,20-23,60 24.0-24.25 25,25-27,50 27,50-29,50 31,80-33,40 36,00-40,50 40,5-43,5
Range (GHz)

12. Architettura di un ponte radio
La struttura generale di un ponte radio comprende:
• unità per l’elaborazione del segnale di banda base con le interfacce dati
verso la rete (E1, STMn, Ethernet)
• modem
• unità radio (radiofrequenza)
• filtri RF e antenna (o antenne)
• unità ausiliarie (alimentazione, controllo, servizi)

13. Architettura di un ponte radio
• Negli apparati da interno o “full InDoor” tutte le unità sono
collocate in ambienti condizionati o in shelter e collegate
all’antenna tramite una guida d’onda
• Negli apparati “split” le unità sono ripartite tra parti da interno
(IDU InDoor Unit), normalmente banda base, controllo e
talvolta il modem, e parti da esterno (ODU OutDoor Unit)
radiofrequenza ed eventualmente modem

14. La nuova architettura
Le reti di terza generazione hanno evidenziato alcuni aspetti:
• Le stazioni base (BS o BTS) sono installate sui tetti degli edifici
o alla base di un palo con spazio limitato o nullo a disposizione
per il ponte radio all’interno dello shelter
• L’installazione è diventata una delle voci di costo principali per
gli operatori
• la tecnologia ethernet è utilizzata per trasportare tutti i servizi
Questi aspetti saranno ancora più evidenti nelle reti di quarta
generazione dove il numero e la densità delle BS sarà molto
maggiore

15. La nuova architettura
Gli sviluppi tecnologici hanno consentito per i
ponti radio di nuova generazione di adottare
nuove soluzioni:
• architettura “full ODU”, tutte le funzionalità sono
implementate nella ODU
• una o poche interfacce che trasportano traffico,
gestione ed alimentazione tutto insieme (GbE
con PoE)

16. Il backhaul nelle reti 4G
La rete di quarta generazione è caratterizza da:
• accesso ad internet dal “mobile” equivalente a quello fornito dalla rete fissa
• traffico principalmente costituito da dati e video, con Ethernet come
tecnologia base utilizzata per tutti i servizi
• topologia di rete costituita da microcelle
L’introduzione delle reti di quarta generazione richiederà quindi
una nuova di trasporto con capacità molto maggiori e gestione del
traffico “intelligente”, ottenibili con:
• modulazione adattativa e gestione della qualità del servizio (QoS) integrate
• incremento dell’efficienza spettrale mediante l’utilizzo di trasmissione su
polarità incrociate (XPIC) e tecniche MIMO
• utilizzo di nuove bande a frequenza maggiori quali la banda E (70-80 GHz)

17. La modulazione adattativa
Il formato di modulazione e codifica viene scelto dal modem in
funzione delle condizioni della tratta radio, in modo tale da
massimizzare la capacità quando le condizioni sono nominali e
limitare il disservizio in presenza di fading o altri disturbi
La banda base, al variare della modulazione e quindi della capacità
trasportata, elimina o ritarda i pacchetti dei servizi che risentono
meno di eventuali perdite o variazioni nel ritardo evitando
l’interruzione dei servizi “real-time”

18. Trasmissione su polarità incrocite
• La trasmissione su polarizzazione incrociata consente di inviare
due segnali sullo stesso canale radio sfruttando la due
polarizzazioni ortogonali del campo elettrico, verticale ed
orizzontale
V Polarization
H Polarization
• Un blocco del ricevitore dedicato (XPIC Cross Polarization
Interference Canceller) cancella dal flusso principale, le
eventuali interferenze causate dalla eventuale
“depolarizzazione” del segnale che può verificarsi in presenza di
pioggia o altri fenomen atmosferici

19. MIMO
• Le tecniche MIMO (Multiple In Multiple Out) vengono utilizzate
per inviare due segnali sullo stesse canale utilizzando due
antenne opportunamente spaziate in modo da avere i segnali
scorrelati
• Come per l’XPIC, il ricevitore deve cancellare le eventuali
interferenze
• Il sistema è particolarmente critico perché richiede una precisa
sincronizzazione tra le ODU

20. La banda E
Alcuni aspetti tipici della banda E (71-76 e 81-86 GHz) la rendono
una possibile soluzione per il backhaul delle reti 4G:
• la banda non è ancora stata utilizzata e ci sono quindi molti canali a
disposizione
• l’attenuazione di tratta non trascurabile si adatta bene a topologie di rete
molto dense, in quanto l’eventualità di avere interferenza co-canale è molto
bassa permettendo così un notevole riuso delle frequenze
• la normativa in fase di approvazione prevede già in partenza canali molto
ampi (250 MHz) che consento il trasporto di capacità superiori al Gbit/s
La realizzazione e messa in campo degli apparati presenta
comunque alcuni problemi:
• le parti a radiofrequenza sono particolarmente critiche, in particolare il
rumore di fase degli oscillatori
• le frequenze di clock del modem saranno molto maggiori data la larghezza di
canale e quindi la frequenza di simbolo
• il puntamento delle antenne può presentarsi problematico a causa
dell’estrema direzionalità

21. Il fattore chiave: le tecnologie
Fattore chiave per le nuove soluzioni sono lo sviluppo delle
tecnologie a supporto dell’elaborazione numerica dei segnali:
• ASIC / FPGA
• Convertitori A/D e D/A
le tecnologie RF:
• AsGa MMIC
e l’integrazione delle funzionalità di banda base:
• switch ethernet con funzionalità di Carrier Ethernet integrate

22. Grazie