L’evoluzione della banda E per il traffico wireless

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La rapida proliferazione dei dispositivi senza fili e la crescente domanda di servizi a larga banda stanno mettendo sotto sforzo le reti radio di raccolta del traffico (backhaul) composte da collegamenti punto a punto tra le stazioni radio base della telefonia cellulare, in particolare negli ambienti metropolitani densamente popolati. Al fine di mitigare questo stress, gli operatori di telefonia mobile stanno valutando con sempre maggiore interesse la banda E dello spettro radioelettrico (71-76 GHz e 81-86 GHz) quale soluzione per espandere la capacità della rete senza fili supportando velocità di trasmissione confrontabili con quelle tipiche delle fibre ottiche. Finora le bande nello spettro tra 6 e 38 GHz hanno rappresentato una soluzione interessante per la rete di raccolta del traffico ad un livello di aggregazione superiore. Tuttavia, alcune di queste bande stanno diventando sempre più affollate. A causa dello spettro limitato a queste basse frequenze, ad ogni canale viene allocata una banda massima di 56 MHz. Di conseguenza, sono necessari più ricetrasmettitori per continuare ad incrementare la capacità di trasmissione e ciò incrementa di conseguenza i costi degli apparati (e di installazione), intensificando al contempo il problema della congestione. Viceversa, la banda E non è attualmente così affollata e l’ampio spettro disponibile di 10 GHz ha permesso agli enti normatori di allocare canali a banda relativamente larga. Ciò porta a un vantaggio in termini di rapporto tra banda complessiva e numero di trasmettitori e consente la possibilità di scalare la velocità dall’attuale 1 Gbps fino a 10 Gbps in un futuro non troppo lontano. Grazie a queste caratteristiche, l’infrastruttura senza fili in banda E riduce il distacco prestazionale rispetto alla fibra tradizionale, richiedendo un investimento di capitale notevolmente inferiore rispetto a quello necessario per lo sviluppo dei collegamenti ottici. Inoltre, il costo delle licenze per lo spettro in banda E è normalmente molto inferiore rispetto a quello delle bande più basse, principalmente perché la richiesta è ancora relativamente limitata. I lobi di trasmissione stretti garantiscono che il rischio di interferenze all’interno di questa banda sia minimo, consentendo agli enti regolamentatori di adottare uno schema di licenza “leggero”, grazie al quale le licenze possono essere acquisite velocemente e a basso costo.


Andare lontano
Oltre ad essere ideale per la rete di giunzione che raggiunge le cellule a copertura ristretta, l’infrastruttura in banda E può supportare collegamenti a distanze approssimativamente comprese tra 1 e 3 miglia. Si tratta di una portata considerevolmente maggiore rispetto a quanto ottenibile a 60 GHz, a parità di velocità di trasmissione. Così, la banda E emerge come mezzo efficace ed economico per collegare le reti dorsali in fibra con le aree densamente popolate non raggiungibili con la fibra ottica.

Efficienza economica
L’evoluzione dell’infrastruttura senza fili in banda E è naturalmente strettamente collegata ai relativi aspetti economici. Le vendite e lo sviluppo di ricetrasmettitori in banda E sono state scarse finora, ma l’attività di progetto focalizzata su questa banda sta accelerando velocemente e si attende un incremento del volume degli ordini di un fattore tra 3 e 5 a breve termine. Tale passaggio a volumi maggiori sta consentendo, ed è reso possibile, dalla riduzione dei costi dei componenti radio. La competizione in questo campo, in passato servito da un limitato numero di produttori, si sta espandendo velocemente, causando una riduzione forzata dei prezzi dei componenti. Di conseguenza, ci si attende che i ricetrasmettitori in banda E raggiungano gli stessi prezzi di quelli funzionanti a bande inferiori (38-42 GHz) entro i prossimi due anni. Nel frattempo, anche il passo dell’innovazione dei produttori sta accelerando, in particolare nel settore degli amplificatori di potenza. Guadagni elevati e buona linearità degli amplificatori stanno offrendo velocità di trasmissione confrontabili con la fibra, rendendo così convincente l’adozione della banda E per la rete di backhaul. Macom ha contribuito a rendere queste soluzioni economicamente più sostenibili con la recente introduzione dell’amplificatore di potenza più potente del mercato (25,5 dBm) che copre lo spettro della banda E (71-76 GHz e 81-86 GHz) in un singolo componente. Ciò consente ai progettisti di ricetrasmettitori punto-punto di massimizzare l’efficienza in termini di spazio e costo, eliminando la necessità di integrare due amplificatori separati per coprire completamente questa banda.

Una tecnologia in evoluzione
Vi sono in gioco anche ulteriori dinamiche, a più alto livello, che condizioneranno nei prossimi anni l’evoluzione, l’economia e lo sfruttamento dell’infrastruttura radio in banda E. Nei paesi in via di sviluppo, i collegamenti a bassa frequenza che supportano le reti metropolitane si stanno pesantemente saturando. In questi paesi gli operatori della telefonia mobile, spesso liberi dai vincoli di preesistenti architetture di rete, potrebbero adottare l’infrastruttura in banda E per le reti raccolta del traffico wireless a più livelli di aggregazione e per raggiunger le piccole celle che coprono territori inadatti alla posa delle fibre ottiche. Nelle regioni del mondo in cui l’infrastruttura radio è già capillare, i collegamenti in banda E potrebbero un giorno sostituire i collegamenti a bassa frequenza in modo da supportare velocità di trasmissione dati più elevate e su distanze maggiori, minimizzando al contempo il numero di nodi di rete necessari per assicurare la disponibilità di portanti nelle città. Questa transizione potrebbe avere impatto su milioni di collegamenti esistenti. In tutti questi scenari, l’infrastruttura radio in banda E può offrire solo evidenti benefici per supportare i servizi dati in ambienti metropolitani, offrendo sufficiente margine sulla capacità del collegamento per affrontare l’evoluzione futura. Avendo a disposizione lo spettro in banda E, siamo ora nella fase iniziale di adozione di una tecnologia in evoluzione, che maturerà nei prossimi 10-15 anni, causando una rivoluzione nelle tecnologie wireless e nel panorama del mercato.

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