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lo scenario

Fixed Wireless Access su 5G, ecco il futuro della banda ultralarga fissa

Il Fixed Wireless Access (FWA) avrà nuova vita col 5G, per dare banda ultralarga a casa e in ufficio. E a sua volta aiuterà lo sviluppo del 5G. Vediamo perché FWA si pone come uno degli scenari 5G di più facile realizzazione, quali sono le sfide e le opportunità

01 Apr 2019

Andrea Abrardo

Dipartimento Ingegneria dell’informazione e scienze matematiche, Università degli Studi di Siena


Il Fixed Wireless Access grazie al 5G diventerà un’alternativa altamente competitiva alle soluzioni di accesso con modalità fiber-to-the-home (FTTH).

Ricordiamo che il Fixed Wireless Access serve fornire accesso ai servizi a banda larga fissa a case o uffici attraverso la rete wireless cellulare con un’esperienza simile a quella della banda larga fissa tradizionale (su cavo).

La copertura ultrabroadband in Italia

Il tutto si incastra in uno scenario in forte evoluzione.

I provider dei servizi di comunicazione hanno negli ultimi anni pesantemente investito nel dispiegamento di infrastrutture in fibra ottica per venire incontro alla crescente domanda degli utenti fissi di servizi a banda larga quali, ad esempio, video streaming 4K, realtà aumentata e virtuale, e giochi interattivi.

L’obiettivo è di arrivare a fornire un accesso FTTH a 1Gb/s o perfino superiore. Questo sforzo si sta concentrando per ovvi motivi nelle aree urbane densamente popolate, mentre in gran parte delle altre aree il dispiegamento della soluzione FTTH risulta o troppo costoso o non possibile per mancanza o inadeguatezza delle infrastrutture presenti mettendo così in evidenza il tema del cosiddetto digital divide, ovvero l’impossibilità di una parte della popolazione di accedere ai servizi della rete a larga banda.

Per quanto riguarda l’Italia per esempio, se si parla di connettività a banda ultralarga con velocità di connessione nominali di 30 megabit al secondo, la copertura a livello nazionale secondo i dati dell’Osservatorio di Sostariffe.it era del 22,3% nel 2015, contro il 64% della media europea. Per venire incontro a questo problema, il Consiglio dei ministri ha approvato nel 2015 il Piano nazionale Banda ultra-larga e il Piano Crescita Digitale con l’obiettivo di arrivare entro il 2020 a fornire la connessione a 100 Mbps al 50% della popolazione, mentre per la restante metà si vorrebbe raggiungere almeno la velocità di 30 Mbps.

Fixed wireless access 5G, cos’è

Lo scopo del 5G è quello di creare un ecosistema tecnologico in cui diverse applicazioni, pur girando nella stessa rete fisica, avranno requisiti prestazionali completamente diversi. Fra questi, la garanzia di un altissimo bit rate di picco sarà di grande importanza per garantire la larga banda alle applicazioni per nodi mobili, con la promessa di realizzare una capacità da 10 a 100 volte superiore al 4G.

Lo scenario applicativo FWA con tecnologia 5G prevede quindi la connessione fra una stazione radiobase (g-nB), o punto di accesso wireless, e un terminale utente fisso posizionato all’interno dello stabile ove si deve erogare il servizio (abitazione/scuola/biblioteca etc.). Il terminale fisso ingloberà le funzionalità di customer premise equipment (CPE) per il collegamento con i dispositivi che all’interno necessitano dell’accesso a larga banda, e tale collegamento sarà effettuato prevalentemente con tecnologia Wi-Fi (si veda Fig. 1 per una descrizione dell’architettura di un servizio FWA).

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Fig. 1 Architettura servizio FWA

L’interesse per la realizzazione di scenari applicativi per nodi fissi con accesso FWA è già molto elevato oggi, e molti business case riferiti a soluzioni LTE sono già stati immaginati. Perciò, si prevede che con l’avvento del 5G, FWA diventerà un’alternativa altamente competitiva alle soluzioni di accesso alla rete tramite FTTH.

Uno degli ovvi vantaggi della soluzione 5G, oltre alle naturali considerazioni legate al costo del dispiegamento, è la flessibilità del sistema, data dalla possibilità di supportare gli altissimi requisiti prestazionali tipici dell’accesso in fibra senza bisogno di infrastrutture fisse per ciascun utente.

In questo modo, non solo il dispiegamento, ma anche la manutenzione e l’aggiornamento dell’infrastruttura (ultimo miglio) richiedono procedure assai più snelle e meno costose delle soluzioni con rete fissa. L’avvento del 5G, consentirà quindi di abilitare soluzioni FWA su larghissima scala con prestazioni paragonabili a quelle offerte dalla connessione in fibra affrontando in maniera decisa e forse risolutiva il tema del digital divide.

Il FWA come scenario ideale per il lancio del 5G

Il caso FWA, caratterizzato dalla presenza di uno scenario di traffico altamente prevedibile nonché dall’assenza di mobilità, si pone come uno degli scenari 5G di più facile e immediata realizzazione.

FWA può quindi essere visto dagli operatori e dalle industrie manifatturiere come un primo e importante punto di partenza per il test di alcune innovazioni tecnologiche che supporteranno il vasto universo rappresentato dal 5G e da tutti i possibili scenari applicativi ad esso collegati, come ad esempio: sviluppo di nuove interfacce radio, nuove bande spettrali (si pensi in particolare alle bande intorno ai 30 GHz o superiori), nuove forme d’onda, e nuovi sistemi di antenna.

Lo scenario FWA si presta in modo particolare allo sfruttamento massimo delle potenzialità sopra esposte per la natura fissa del collegamento che consente una più facile ottimizzazione delle tecniche di processing basate sulla conoscenza del canale di comunicazione (come ad esempio la realizzazione di fasci di antenna ottimi).

Maturare nuove esperienze in queste aree può sicuramente aiutare a velocizzare lo sviluppo del 5G, potendo riutilizzare le soluzioni tecnologiche sperimentate a supporto di altre applicazioni. D’altra parte, oltre ad aspetti legati alla trasmissione radio, il dispiegamento di soluzioni FWA permetterà agli operatori di lavorare su nuove architetture di rete capaci di mettere in pratica il concetto di virtualizzazione ed orchestrazione delle funzionalità di rete con la definizione di piani di rete adattati alle necessità dell’applicazione, che è anche questa una parte molto importante del 5G.

In altri termini, lo scenario FWA permetterà non solo agli operatori di aprire nuovi mercati nel settore della fornitura della connessione della larga banda da casa, ma anche di prepararsi gradualmente ed adeguatamente al pieno lancio del 5G sul mercato. In questo senso, il costo economico del dispiegamento del servizio FWA, peraltro contenuto rispetto a soluzioni concorrenti, risulta giustificato a prescindere dai ricavi che se ne possono ottenere direttamente.

D’altra parte, pensando a una situazione a regime in cui gli operatori dovranno fornire servizi 5G mobili oltre che fissi, FWA può pensare di raddoppiare l’impatto del dispiegamento del 5G potendo usare le stesse risorse per utenti mobili e per FWA (per esempio durante il giorno per i primi e la sera per i secondi, ovvero dopo l’orario medio di rientro dal lavoro).

Criticità e prossime sfide

Un punto cruciale per la definizione dello scenario applicativo in questo ambito è rappresentato dalla distanza ammissibile fra punto di accesso alla rete 5G, normalmente montato su strutture posizionate a una certa altezza (che può variare a seconda si tratti di copertura di aree urbane o rurali) e il terminale fisso posizionato all’interno o nelle immediate vicinanza dell’edificio.

Tale distanza, che dipende da numerosi fattori, quali ad esempio frequenze di trasmissione, ambiente di propagazione, ed uso di possibili tecniche avanzate di trasmissione, ha un notevole impatto sulla possibilità di dispiegare il servizio a costi accessibili e con le necessarie garanzie prestazionali (distanze di copertura troppo basse potrebbero rendere il costo del dispiegamento del servizio troppo elevato).

Nella fase iniziale le frequenze interessate saranno nella banda dei 3.7-3.8 GHz, e questo permetterà il posizionamento delle stazioni di accesso a distanze sufficientemente alte tali da rendere possibile il dispiegamento del servizio FWA su vasta scala.

Tuttavia, le prestazioni previste in questa banda molto difficilmente saranno compatibili con la necessità di servire molti siti nella stessa area con almeno 100 Mb/s per singolo nodo. D’altra parte, il dispiegamento di servizi 5G nelle bande millimetriche potrebbe facilmente raggiungere e superare tale obiettivo, rendendo FWA realmente competitivo con la soluzione FTTH. Tuttavia, tale scenario richiede un dispiegamento di molti nodi di accesso in configurazione small cell, con il conseguente aumento dei costi.

A questo proposito, nel Settembre del 2018 la Federal Communication Commission (FCC) ha pubblicato un documento dal titolo “Accelerating Wireless and Wireline Broadband Deployment by Removing Barriers to Infrastructure Investment,” in cui veniva sollevato il problema con riferimento alla situazione in USA.

In particolare, veniva rilevato come una grande parte del dispiegamento delle infrastrutture per la fornitura dei nuovi servizi si dovrebbe concentrare nelle aree rurali o sub-urbane, che altrimenti rimarrebbero tagliate fuori con la conseguenza di aumentare, invece che diminuire, il digital divide (che da questo punto di vista sarebbe più corretto definire speed divide).

Il documento della FCC pone quindi l’attenzione sulle regolamentazioni e sulle tasse che, se troppo rigide le prime e troppo alte le seconde, possono costituire un serio freno per gli operatori che potrebbero essere invogliati a concentrare i propri investimenti per la fornitura dei servizi avanzati alle sole aree densamente popolate, le sole che possono dare un adeguato ritorno economico rispetto alle spese effettuate.

Queste considerazioni possono d’altra parte essere estese anche alle spese di acquisizione delle licenze da parte degli operatori. In Italia come ben sappiamo le aste per le assegnazioni delle frequenze 5G, compresa la banda delle onde millimetriche a 26 GHz, si sono concluse a fine 2018 con offerte percentualmente di quasi tre volte superiori rispetto al Regno Unito e di 7 volte superiori rispetto alla Spagna, e questo fatto, sebbene da più parti sia stato celebrato come la testimonianza dell’interesse per il 5G in Italia e quindi come ottimo viatico per il suo successo, potrebbe essere un segnale preoccupante per investitori e operatori proprio alla luce delle considerazioni precedenti.

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