I sistemi LMDS e MMDS
Una soluzione radio al problema dell’accesso a larga banda

I contenuti che vengono esposti sono appunti presi nel corso del seminario organizzato dalla Associazione Italiana Ingegneri delle Comunicazioni (AIIT) e coordinato dall'Ing. Antonino Colantoni e dall'Ing. Giovanni Santella; si è svolto a Roma il 27 Giugno 2000, con l’obiettivo di definire lo stato attuale in termini di tecnologia, standardizzane e introduzione sul mercato dei sistemi di trasmissione radio a larga banda per l’accesso di tipo fisso.
I relatori intervenuti sono stati Giovanni Santella (FUB), Marco Spini (Cselt), Bartolomeo Maria (Siemens Information and Communication Networks), Emanuele Plati (Infostrada), Paolo Benvenuto Forni (RAI-CRIT) e John Waterhouse (CRL - Uk).

LMDS
Il termine LMDS (Local Multipoint Distribution System), nato negli Usa per definire un particolare tipo di diffusione televisiva via radio ad alta frequenza (28GHz), viene oggi utilizzato genericamente per indicare tutti i sistemi di trasmissione radio punto-multipunto operanti a frequenza da 10GHz a 43GHz (MWS); un sinonimo spesso utilizzato è BWA (Broadband Wireless Access).
A livello di standardizzazione vengono poi utilizzati, a seconda dei casi, termini più precisi che in ogni caso rientrano nella definizione ancor più generale di Wireless Local Loop (WLL).

Come citato dall'Ing. Santella, si tratta quindi di una tecnologia che va a confrontarsi con gli altri sistemi, che, in alcuni casi, possono risultare complementari, per l’accesso a banda larga di tipo fisso: quindi la fibra ottica, le tecnologie xDSL su doppino e il satellite, col vantaggio di richiedere minori investimenti rispetto alla posa dei cavi.
La sovrapposizione con l’UMTS è minima in quanto quest’ultimo può vantare una capacità nettamente superiore, a fronte della caratteristica fondamentale della mobilità.
Il sistema di trasmissione è di tipo direzionale e si basa su una base in grado di servire utenti posti entro un raggio di 3-6Km, offrendo accesso dell’ordine dei Mbit al secondo (si prevede per il 2002 la disponibilità di sistemi a 25Mbit e sono previsti picchi di 155Mbit per applicazioni di fascia alta) sia di tipo simmetrico che asimmetrico.
Le frequenze disponibili ed il tipo di modulazione determinano la banda complessiva disponibile agli utenti. Ad esempio una base con modulazione 4 QAM può offrire in una cella circa 750 collegamenti ciascuno a 2 Mbit/s.

Lato ricevente è necessario collocare una antenna sul tetto dell’edificio, di modo che vi sia visibilità con l’antenna della base. Il segnale poi scende nell’edificio, ad esempio tramite cavo coassiale.
La necessità di visibilità tra antenne riceventi e base si riflette nelle criticità sulla pianificazione e sull’installazione della rete, oltre che sulla qualità del servizio, che ad esempio risulta sensibile alla presenza di pioggia, che causa un’attenuazione del segnale e quindi limita, a parità di QoS, la distanza dalla base.

La standardizzazione
Un certo ritardo si avverte a livello di standardizzazione, di cui indichiamo i principali attori in campo:

• apparati (ETSI-TM4, DVB e ETSI-BRAN per le specifiche dei sistemi Hiperaccess multivendor)
  Marco Spini (segretario del gruppo TM4) ha evidenziato come in questi organi di standardizzazione siano in gran parte assenti gli operatori di telecomunicazione, mentre gli stessi erano stati decisivi nella definizione di altri standard di successo, come il GSM
• assegnazione delle frequenze (ITU-R WARC che si riunisce ogni 2 anni)
• definizione delle canalizzazione (ITU-R SG9)
• definizione delle direttive europee per la concessione delle licenze (CEPT)
• architettura della rete e requisiti degli apparati ottici (ITU-T SG15 e SG13)

Per i 28 GHz, in particolare, a livello europeo, è in atto un contrasto con gli UK per la definizione della banda di guardia tra gli operatori, che potrebbe essere di 28MHz tra un canale e l’altro oppure potrebbe essere definita solo per gruppi di canali, da assegnare in blocco agli operatori, come preferito dagli inglesi (si fa notare come, a fronte di un problema di interferenza, possa risultare difficile risalire alle cause che la determinano).
Entro il 2001 dovrebbero essere definiti inoltre i criteri per l’assegnazione delle bande a 40GHz e a 30-33GHz. Quest’ultima banda potrebbe essere utilizzata, a livello globale, per la connessione backbone dei sistemi UMTS, oppure come estensione delle bande 26 e 28 GHz.

Ricordiamo che gli UK sono tra i paesi in cui queste tecnologie si stanno diffondendo più rapidamente, grazie ad un sistema di concessione delle licenze, gestito dalla RCA, molto efficiente ed attivabile via e-mail.
I 26GHz sono già assegnati anche in Germania e in Spagna, mentre in Italia si attende a breve la definizione del bando (oltre 40 sono i pretendenti al momento).
Si evidenzia come i 28 GHz, i cui criteri di assegnazione a livello europeo saranno definiti entro la metà del 2001, potranno garantire un maggior spazio agli operatori.

L’esperienza di Infostrada
Il passaggio chiave dell’esposizione di Emanuele Plati di Infostrada è stato il sostanziale scollamento tra le aspettative e le difficoltà incontrate nella sperimentazione condotta a Milano.
In particolare i risultati di copertura, utilizzando una base posta su un edificio di circa 100 piani in "zona Garibaldi", nonostante le caratteristiche pianeggianti della zona, sono stati molto inferiori alle aspettative: non più del 30% degli edifici compresi nella cella risultavano infatti raggiungibili, obbligando quindi all’impiego di più basi sullo stessa area per aumentare la copertura.
Criticità quindi nella pianificazione della rete, dalla ricerca, sempre difficoltosa, dei siti disponibili alla necessità di tool specifici scarsamente reperibili, come database di geo-marketing e mappe digitali tridimensionali.
Sebbene gli aspetti tecnologia, servizio e qualità del collegamento siano decisamente positivi, non è da trascurare, inoltre, l’aspetto economico.
Al già alto costo degli apparati, infatti, si sommano altrettanti costi più o meno nascosti: la posa di un antenna richiede infatti una prima verifica on-site della visibilità ottica e della fattibilità, pesano inoltre i costi di installazione (posa del cavo coassiale, messa a terra, protezione dai fulmini...).
Una tecnologia in definitiva molto promettente ma che rischia di rimanere frenata dai ritardi nella standardizzazione e nella concessione delle licenze, con la possibilità che venga quindi superata da sistemi di nuova generazione.

L’esperienza RAI
La sperimentazione condotta a Torino ha, prima di tutto, chiarito come LMDS non sia adatto al broadcasting televisivo e, similmente al caso di Infostrada, ha evidenziato le difficoltà nel raggiungere percentuali di copertura superiori al 50%, anche con l’impiego di gap filler, specchi e con l’elevazione delle antenne riceventi.
In particolare sono stati installati 6 trasmettitori in 4 siti differenti, con risultati in ogni caso di limitata e non uniforme copertura (inferiore al 40%).
Secondo Paolo Benvenuto Forni, a livello di servizi, pare ormai abbandonata l’ipotesi di broadcasting televisivo e di VOD, se non come servizi da offrire all’interno di Internet a banda larga, o con sistemi prenotazione. Positiva invece la possibilità di utilizzare questa tecnologia in occasione specifiche come per eventi e manifestazioni.

MMDS
Tale sigla sta per Multichannel Multipoint Distribution System e rappresenta le tecnologie di trasmissione radio su frequenze tra i 2,3 e i 6 GHz.
A queste frequenze (soprattutto sotto i 3.5 GHz) non è necessario avere la visibilità ottica tra le antenne, quindi è più agevole ottenere buoni livelli di copertura e elevata ampiezza delle celle (oltre i 15Km), sebbene con capacità di trasmissione di livello inferiore all’LMDS.
Si pone quindi come tecnologia alternativa all’xDSL e ai Cable Modem, in grado di offrire all’utenza residenziale, Soho e Small Business servizi Internet a banda larga (indicativamente con velocità inferiori ai 10Mbit/s).
Alcune frequenze sono già state rilasciate, sia negli Usa (citiamo MCI e Sprint) sia in Europa (Spagna, Germania e UK).

Mercato
Le stime degli analisti, a livello di mercato mondiale, riflettono le incertezze a livello di standardizzazione e di concessione delle licenze, in un sensibile disallineamento.
Indicativamente si può parlare di un mercato di 600 milioni di dollari nel 2000 che salirà a circa 5 miliardi di dollari nel 2004.
In conclusione, le classi di utenza individuabili sono in prima approssimazione di due tipologie:

• Residenziale e Soho, caratterizzata da capacità di trasmissione inferiore ai 10Mbit in downlink e <1Mbit in uplink, servibile con tecnologie MMDS che dovrebbero essere di tipo standard multivendor.
  Affari con velocità inferiore ai 155Mbit, che utilizzerà sistemi LMDS.