Sistemi e piattaforme di Interconnessione per Trasmissione Dati

La presenza nel territorio di sistemi di interconnessione "senza fili - on air" per la trasmissione di dati è diventata sempre piu' importante   negli ultimi anni , soprattutto in relazione alla mancata cablatura su "filo di rame" di ampie aree di territorio delle Regioni del Veneto e del Friuli Venezia Giulia ,  da parte degli operatori delle telecomunicazioni operanti nel settore della telefonia.

Quella che l'utenza privata comunemente chiama "linea adsl" nel corso degli anni ha subito un'evoluzione continua.
Sia per quanto concerne la tipologia dell'offerta proposta  in termini di prestazioni, ma sopratutto in termini di modalità di erogazione del servizio; basti pensare , oltre all'offerta su cavo, la possibilità di poter usufruire del servizio anche via etere (hiperlan, wll, satellite e mobile tramite gli operatori appunto della telefonia mobile)

I servizi offerti dalle nostre strutture si rivolgono in particolare ai fornitori di questa tipologia di servizi che per caratteristiche peculiari intrinseche alle proprie offerte di connettività necessitano di strutture tecniche predisposte e studiate per queste finalità.

Sistemi " punto-multipunto " a larga banda (WLL Wireless local loop) nelle bande di frequenza 24.5 – 26.5 GHz,

La tecnologia WLL si pone come alternativa alle tecniche di accesso locale ad alta velocità.

I sistemi punto-multipunto presentano vantaggi rispetto alle soluzioni di accesso basate su fibra, cavo coassiale e sistemi XDSL su rame. Infatti, i sistemi punto-multipunto offrono:

• accesso alternativo a larga banda da implementare in tempi brevi;
• costi realizzativi e gestionali ridotti;
• ridotto impatto urbanistico

L'introduzione dei sistemi punto-multipunto contribuirà certamente a favorire lo sviluppo della concorrenza sull'accesso locale con prevedibili benefici sia per gli operatori sia per gli utenti.

n.d.r. Gazzetta Ufficiale - Serie Generale n° 262 del 8 novembre 1999.

Wi-Fi, abbreviazione di Wireless Fidelity, è un termine che indica dispositivi che possono collegarsi a reti locali senza fili (WLAN) basate sulle specifiche IEEE 802.11. Un dispositivo, anche se conforme a queste specifiche, non può utilizzare il logo ufficiale Wi-Fi se non ha superato le procedure di certificazione stabilite dal consorzio Wi-Fi Alliance (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), che testa e certifica la compatibilità dei componenti wireless con gli standard 802.11x (della famiglia 802.11). La presenza del marchio Wi-Fi su di un dispositivo dovrebbe quindi garantirne l'interoperabilità con gli altri dispositivi certificati, anche se prodotti da aziende differenti.

Architettura [modifica]

Scheda PC card Wi-Fi per portatile

Le reti Wi-Fi sono infrastrutture relativamente economiche e di veloce attivazione e permettono di realizzare sistemi flessibili per la trasmissione di dati usando frequenze radio, estendendo o collegando reti esistenti ovvero creandone di nuove.

L'architettura internet è del tutto simile ai tradizionali ISP che forniscono un punto di accesso (il PoP) agli utenti che si collegano da remoto.

La fonte di connettività a banda larga può essere via cavo (ADSL o HDSL), oppure via satellite. Oggi esistono connessioni a internet satellitari bidirezionali, che consentono alte velocità di trasferimento dei dati sia in download che in upload. La trasmissione satellitare ha, tuttavia, tempi di latenza elevati; il tempo di attesa prima che inizi l'invio dei pacchetti, detto tempo di latenza, è dell'ordine di 1-2 secondi, e quindi un tempo molto grande se confrontato ai pochi centesimi di secondo necessari ad una connessione DSL.

A partire dalla fonte di banda, si può espandere la rete attraverso la tecnologia Wi-Fi. L'installazione delle antenne è semplice. Si tratta di antenne piccole: normalmente sono scatolotti larghi circa 20 cm e spessi qualche centimetro, ma possono essere anche più piccole.

Tipo di copertura [modifica]

Le coperture di queste antenne sono fondamentalmente di due tipi: omnidirezionali e direttive.

Le antenne omnidirezionali vengono utilizzate di norma per distribuire la connettività all'interno di uffici, o comunque in zone private e relativamente piccole. Oppure, con raggi d'azione più grandi, si possono coprire aree pubbliche (come aeroporti, centri commerciali ecc.).

Con le antenne direttive è invece possibile coprire grandi distanze, definibili in termini di chilometri, e sono utili proprio per portare la banda larga nei territori scoperti dalla rete cablata. In questo caso, è possibile aggregare più reti in un'unica grande rete, portando la banda in zone altrimenti scollegate.

Le antenne wi-fi generalmente sono parabole poste sui tralicci della corrente elettrica e dietro i campanili (che tipicamente sono i punti più alti nel paesaggio nazionale). Ciò evita un onere elevato per la costruzione di torrette dedicate. Le antenne delle singole case sono poste sui tetti. È importante porre in alto i trasmettitori perché in assenza di barriere in linea d'aria il segnale dell'access point copre distanze di gran lunga maggiori. Le antenne direttive che amplificano il segnale dell'access point, a parità di distanza in cui è ricevibile il segnale, sono utilizzabili da più utenze se poste in alto.

Con un access point è possibile coprire con banda larga fino a una distanza di 300 metri teorici (uso domestico) se non vi è alcuna barriera in linea d'aria. In presenza di muri, alberi o altre barriere il segnale decade a 150 metri. Tuttavia, con 2-3 antenne direzionali dal costo ancora inferiore la copertura dell'access point sale a 1 km. Il segnale delle antenne direzionali, diversamente da quello dell'access point, è sufficientemente potente (in termini di Watt di potenza trasmissiva) da mantenere lo stesso raggio di copertura di 1 km, inalterato anche in presenza di barriere in linea d'aria.

Una buona rete è capillare (molti access point, antenne che ripetono il segnale) ed è standardizzata. Conta meno lo standard wireless utilizzato (l'evoluzione della tecnologia, col superamento dello standard e mancata interoperabilità con le nuove reti, è un fattore messo in conto nella progettazione delle reti).

Protocolli [modifica]

Alcune reti si affidano al protocollo OLSR oppure a OSPF, come il network Wireless Leiden. La maggior parte utilizza software open-source, o pubblica il suo set-up di configurazione sotto licenza open source (come GPL o Creative Commons, di recente riconosciuta da apposita legge in sede UE).

Il protocollo HiperLan lavora su frequenze di 2,4 gigahertz e 5,4 gigahertz (nel caso di HiperLan 2), utilizza un software diverso come protocollo e copre un raggio di 2-3 km dall'antenna con potenze d'emissione dell'ordine dei decimi di watt (come quelle dell'antenna di un telefonino). Esistono antenne che lavorano su frequenze del wi-fi e di HiperLan, aumentando in questo modo la copertura. Con una serie di rilanci successivi che mettono in serie un certo numero di antenne HiperLan si coprono fino a 20 km teorici e 11 effettivi.

Diffusione [modifica]

Localizzazione degli access point [modifica]

Accessi wi-fi sono disponibili in aeroporti, stazioni ferroviarie, internet cafè sparsi per il mondo. In Europa è diffusa la rete dei "Totem Freestation".

Esistono anche città, gruppi o singoli individui che hanno costruito reti wi-fi adottando un regolamento comune per garantirne l'interoperabilità (http://www.freenetworks.org/peering.html).

Nella wireless community network è disponibile un elenco mondiale delle reti wi-fi.

È infine in via di rapida espansione l'iniziativa FON, che punta a costituire una grande community wi-fi mondiale consentendo l'accesso ad internet sia ai membri della stessa community (quando si trovano in viaggio), che ad utenti occasionali, dietro pagamento di un corrispettivo minimo.

Il Wi-Fi e le reti civiche italiane [modifica]

Negli ultimi anni, alcune province e amministrazioni comunali hanno avviato progetti per la realizzazione di reti civiche con tecnologia Wi-Fi. Tipicamente le reti realizzate sono di proprietà pubblica, mentre la loro gestione è affidata ad un concessionario privato. ^[1] Le reti collegano le pubbliche amministrazioni del territorio locale e forniscono un accesso diffuso alla banda larga in quelle zone in cui gli operatori nazionali non intendono investire per via degli alti costi (es. territori montuosi).

Per approfondire, vedi la voce Rete civica.

Prospettive future del wi-fi [modifica]

Per i bassissimi costi della tecnologia, il wi-fi è la soluzione principale per il digital divide, che esclude numerosi cittadini dall'accesso alla banda larga.

Wi-fi è usato da anni in tutto il mondo per portare connettività veloce nelle zone isolate e nei piccoli centri. Negli USA (laddove l'UMTS si è rivelato un fallimento, che ha messo in luce l'esigenza di non intervenire solo sui protocolli e sul software, ma di un investimento ben più consistente per aggiornare un'infrastruttura ventennale obsoleta), si è sperimentata anche un'integrazione con la telefonia mobile dove il wi-fi dovrebbe sostituire le vecchie antenne GSM/GPRS/UMTS, con una nuova rete in grado di dare le velocità sperate e i servizi di videotelefonia.

Ci sono prospettive di integrare fonia fissa e mobile in un unico apparecchio che con lo stesso numero funzioni da fisso/cordless nel raggio di 300 metri da casa e oltre come un normale cellulare.

Grazie al wi-fi, anche i centri più piccoli hanno spesso possibilità di accesso veloce ad Internet, pur non essendo coperti da ADSL.

In molti sostengono che i dispositivi Wi-Fi sostituiranno i telefoni cellulari e le reti GSM. Nel futuro più prossimo, costituiscono ostacoli a questo fatto: l'impossibilità del roaming e delle opzioni di autenticazione (802.1x, SIM e RADIUS), la limitatezza dello spettro di frequenze disponibili e del raggio di azione del Wi-Fi.

Molti operatori iniziano a vendere dispositivi mobili per accedere a internet, che collegano schede wireless dei cellulari e ricevitori wi-fi per trarre benefici da entrambi i sistemi. Ci si attende che in futuro i sistemi wireless operino normalmente fra una pluralità di sistemi radio.

Talvolta, il termine 4G è utilizzato per indicare wi-fi, a causa del fatto che la larghezza di banda e le prestazioni sono analoghe a quelle promesse dagli standard dei telefoni 3G.

Vantaggi e svantaggi del wi-fi [modifica]

Vantaggi

• Molte reti riescono a fornire la cifratura dei dati e il roaming potendosi spostare dalla copertura di un access point ad un altro senza una caduta della connessione internet, al di fuori del raggio di azione che delimita un hot-spot.
• Diversamente dal cellulare, l'esistenza di uno standard certificato garantisce l'interoperabilità fra apparecchio e rete anche all'estero, senza i costi della cablatura (essendo tecnologia wireless) per una più rapida e facile installazione ed espansione successiva della rete.
• La presenza di parecchi produttori ha creato una notevole concorrenza abbassando di molto i prezzi iniziali di questa tecnologia.

Svantaggi

• Il tempo di latenza delle schede wi-fi è leggermente superiore a quelle basate su cavo con una latenza massima nell'ordine di 1-3 ms (per cui questo particolare è trascurabile, a differenza delle connessioni GPRS/UMTS che hanno latenze nell'ordine di 200-400 ms).
• Uno svantaggio delle connessioni wi-fi 802.11a/g può essere la stabilità del servizio, che per via di disturbi sul segnale talvolta può essere discontinua (il segnale può ad esempio essere disturbato da forni a microonde nelle vicinanze che quando sono in funzione disturbano la frequenza operativa di 2,4-2,5 GHz).
• Secondo alcuni recenti studi, scienziati affermati dichiarano che le radiazioni Wi-Fi sono nocive al nostro organismo, anche perché coincidenti con quelle che nei forni a microonde permettono la cottura dei cibi (si veda il paragrafo dedicato più avanti).

fonte Wikipedia

HIPERLAN (HIgh PErformance Radio LAN) è il nome di uno standard WLAN (standard TR 101 031 V1.1.1). Descrive una serie di soluzioni europee alternative agli standard statunitensi IEEE 802.11.

A cavallo del 2000 l'ETSI (European Telecommunications Standards Institute), l'ente di standardizzazione per le comunicazioni, vista la difficoltà tecnologica di innovazione dell'802.11, ha definito una serie di standard per il trasporto di dati IP, ATM e backhauling UMTS. Un comitato, prima RES poi BRAN, ha suddiviso il progetto in 4 soluzioni (TR 101 031 V1.1.1): HiperLAN (HIgh PErformance Radio Local Area Network), HiperLAN type 2, HiperACCESS (type 3) e HiperLINK (type 4).

Il mercato era però già saturo di prodotti WiFi, e pochi costruttori hanno investito in una nuova tecnologia per il trasporto dati non mobile, sebbene di prestazioni superiori. I prodotti presenti sul mercato con questa tecnologia sono generalmente di fascia medio-alta, con costi superiori a quelli WiFi.

Gli standard definiscono il livello fisico e in parte il livello datalink, lasciando in alcuni casi liberta` all'implementatore sul meccanismo contesa del canale.

Alcuni dei concetti alla base dell'HiperLAN sono poi stati ripresi nel WiMAX (standard 802.16).

HiperLAN [modifica]

HiperLAN (EN 300 652 V1.2.1) propone una soluzione wireless locale per il trasporto IP, definendo un livello fisico a 5GHz con modulazioni FSK, e lasciando ai costruttori libertà sul livello datalink.

La sua architettura prevede la presenza di una o più stazioni forwarder (lo scopo è quello di inoltrare ai suoi vicini le frame con destinazioni diverse dal suo indirizzo), una o più stazioni non-forwarder (che si limitano a ricevere i messaggi) e stazioni di bridge (per connettere più reti HIPERLAN/1). Ogni stazione forwarder e non-forwarder deve aggiornare una serie di basi di dati per effettuare il routing. Lo standard HIPERLAN tipo 1 ridefinisce lo strato fisico e parte dello strato datalink: specifica i livelli di accesso al mezzo (MAC), di accesso al canale (CAC) e fisico (PHY). Questa tecnologia implementa, inoltre, un sistema di QoS a livello MAC ed un sistema di priorità di accesso al canale a livello CAC. Il controllo di accesso al canale è regolato mediante il protocollo EY-NPMA (Elimination Yeld - Non-preemptive Priority Multiple Access), che permette vi sia un numero relativamente basso di collisioni.

HiperLAN/2 [modifica]

HiperLAN/2 (TR 101 031 V2.2.1, TS 101 475 V1.3.1, TR 101 683 V1.1.1) riprende il primo tipo e si propone per collegamenti sia punto-punto che punto-multi-punto a brevi distanze, definendo sia il livello fisico, sempre a 5GHz ma con modulazioni anche OFDM, sia il livello datalink, con un meccanismo di contesa del canale in TDMA (Time Division Multiple Access) e TDD (Time Division Duplexing). La soluzione è pensata per il trasporto di dati IP e trame ATM, e garantisce la Quality of Service (QoS).

HiperACCESS (type 3) [modifica]

HiperACCESS (TR 102 003 V1.1.1) illustra un sistema in OFDM su frequenze non definite per il trasporto dati ad elevata velocità e con bassa latenza per medie distanze, in configurazione punto-multi-punto a settori utilizzando TDMA e FDD (Frequency Division Duplex); lo scopo sono le applicazioni multimediali e infrastrutture UMTS.

HiperLINK (type 4) [modifica]

Infine HiperLINK definisce una soluzione punto-punto sui 17GHz a banda larga per lunghe distanze (almeno 155Mbps).

Normative [modifica]

Gli apparati compatibili con questo standard a 5GHz hanno emissioni elettromagnetiche limitate, a norma di legge, a 1 Watt EIRP e quindi inferiori a quelle di un'antenna per cellulari. Lo standard lavora in banda ISM su frequenze dei 5,4 gigahertz e consiglia un throughput di 54 Mb/s.

Lasciando liberta` sull'implementazione a livello datalink, vi sono varie evoluzioni proprietarie, che raggiungono velocità di 300 Mb/s su frequenze in Banda ISM dei 5 GHz, con un raggio di copertura del segnale che può arrivare fino a 60 km.

L'ufficio Europeo della Radiocomunicazione (ERO) che emana le decisioni della CEPT (Conferenza Europea delle Poste e Telecomunicazioni) in materia di telecomunicazioni ha definito lo standard HIPERLAN in una direttiva del 29 novembre 1999 riguardante l'armonizzazione della banda di frequenze da designare all'uso delle HIPERLAN ERC/DEC(99)23^[1] e una integrazione del 12 novembre 2004 ECC/DEC(04)08^[2].

Nell'integrazione non sono state apportate modifiche di rilievo, eccetto alcune precisazioni sulla densità spettrale di potenza del segnale emesso: in particolare i trasmettitori degli apparati Hiperlan outdoor (operanti nel range di frequenze 5,470 - 5,725 GHz), il cui limite EIRP. è 1 watt (pari a 30 dBm), devono trasmettere con una densità spettrale massima di 50 mW/MHz, il che significa che tipicamente dovranno avere canali larghi 20 MHz (50 mW/MHz × 20 MHz = 1 W).

Altre ampiezze di canale sono ammesse, purché non vengano superati i limiti di densità imposti. Secondo la normativa standard Europea ETSI EN 301 893, la massima larghezza di canale ammessa è di 40 MHz. Larghezze inferiori sono permesse fino a 5MHz.

L'ERO ha poi emanato una decisione, operativa dal 12 novembre del 2004 che ha, di fatto, liberalizzato in tutta l'UE l'uso delle frequenze intorno ai 5 gigahertz, e la tecnologia Hiperlan.

Possibile soluzione al problema del digital divide, dopo una sperimentazione di due anni, con il decreto Stanca (8 giugno 2005) ne è liberalizzato l'uso in Italia. Vari provider hanno costruito reti Hiperlan per fornire connettività, con buoni successi. La limitazione principale alla copertura con questo tipo di tecnologia è il fatto che i collegamenti debbano essere a vista, ovvero le antenne delle due stazioni devono vedersi senza che vi siano ostacoli di mezzo.

EY-NPMA [modifica]

Questo protocollo proprietario, per esteso Elimination-Yeld Non-preemptive Priority Multiple Access, è utilizzato per la gestione dell'accesso al canale dallo strato CAC (sotto strato del datalink). Il funzionamento di questo protocollo si snoda attraverso tre fasi fondamentali: prioritizzazione, contesa e trasmissione.

Durante la prima fase, tutte le stazioni rimangono in ascolto per N-1 slot (dove N è la priorità di trasmissione di ogni nodo). Se durante questi slot la stazione ascolta una PA (priority assertion), rinuncia al canale ed aspetta il prossimo ciclo, altrimenti trasmette la sua PA.

Le stazioni sopravvissute alla prima fase si contendono l'accesso al canale. Durante questa fase avviene l'eliminazione, secondo la quale tutte le stazioni inviano raffiche (burst) di lunghezza casuale (legge geometrica) e, se dopo la raffica, per un tempo ESV (elimination survival verification) il canale risulta libero, si continua verso una ulteriore contesa, detta yeld. In questo tipo di contesa tutte le stazioni rimaste attendono in ascolto per un periodo di tempo casuale (legge uniforme) e, se il canale risulta occupato durante l'ascolto, si ritirano.

Nella terza fase il nodo superstite trasmette. Non è garantito che non vi siano collisioni, tuttavia la probabilità che queste accadano è molto bassa.

È degno di nota il fatto che la fase di eliminazione, in realtà, selezioni i nodi che effettuano raffiche più lunghe.

Le frequenze utilizzate dall'Hiperlan sono le stesse usate dai radar, per questo motivo questo standard europeo implementa TPC (Transmit Power Control) e il DFS (dynamic frequency selection) che evitano interferenze possibilmente dannose con questi apparati.

fonte: Wikipedia