Prefazione XIII

Capitolo 1 Comunicazioni wireless 1
1.1 L’ incredibile crescita delle comunicazioni mobili 1
1.2 Un po’ di storia 2
1.2.1 La storia dei sistemi di prima generazione 2
1.2.2 La storia dei sistemi di seconda generazione 3
1.2.3 Verso le tecnologie di terza generazione 7
1.3 Elementi di base delle comunicazioni mobili 9
1.3.1 Architettura di base della rete 11
1.3.2 Tecniche di accesso all’interfaccia aerea 13
1.3.3 Roaming 16
1.3.4 Handoff/handover 18
1.4 Migrazione wireless 19
1.5 Processo di armonizzazione 20
1.6 Panoramica dei prossimi capitoli 20

Capitolo 2 La prima generazione (1G) 21
2.1 La prima generazione (1G) 21
2.2 I sistemi 1G 22
2.3 Architettura generale dei sistemi 1G 25
2.4 Configurazione generica di un centro MTSO 26
2.5 Configurazione generica della cella 26
2.6 Attivazione della chiamata 27
2.7 Handoff (passaggio da una cella all’altra) 28
2.8 Riutilizzo delle frequenze 29
2.9 Allocazione dello spettro 33
2.10 Il piano dei canali 34
2.11 Sistemi 1G 38

Capitolo 3 I sistemi di seconda generazione (2G) 39
3.1 Panoramica 39
3.2 Miglioramenti rispetto ai sistemi 1G 44
3.3 Integrazione con i sistemi 1G esistenti 44
3.3.1 GSM 45
3.3.2 TDMA (IS-54/IS-136) 45
3.3.3 CDMA 47
3.4 GSM 50
3.4.1 L’architettura di rete GSM 50
3.4.2 L’interfaccia aerea di GSM 55
3.4.3 Tipi di canali dell’interfaccia aerea 57
3.4.4 La struttura del canale dell’interfaccia aerea 58
3.4.5 Situazioni di traffico GSM 60
3.4.6 Aggiornamento della posizione 60
3.4.7 Chiamata vocale da un apparecchio mobile 63
3.4.8 Chiamata vocale a un apparecchio mobile 64
3.4.9 Handover 67
3.4.10 Metodi di calcolo del traffico 70
3.5 Descrizione del sistema di IS-136 71
3.5.1 Il canale vocale digitale di IS-54 72
3.5.2 I canali di controllo 77
3.5.3 MAHO 78
3.5.4 Riutilizzo delle frequenze 79
3.6 Descrizione del sistema IS-95 79
3.6.1 Configurazioni standard delle celle in CDMA 80
3.6.2 Allocazione del canale pilota 82
3.6.3 Il canale CDMA forward 85
3.6.4 Il canale CDMA reverse 86
3.6.5 Elaborazione della chiamata 87
3.6.6 Handoff 89
3.6.7 Assegnamento PN del canale pilota 94
3.6.8 Valutazione del collegamento 98
3.6.9 Il modello del traffico 98
3.7 iDEN (Integrated Dispatch Enhanced Network) 103
3.8 CDPD 112
3.9 Riepilogo 115

Capitolo 4 Panoramica sui sistemi di terza generazione (3G) 117
4.1 Introduzione 117
4.2 UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service) 121
4.2.1 Percorso di migrazione verso UMTS e
3GPP (Third Generation Partnership Project) 122
4.3 Servizi UMTS 123
4.3.1 Il servizio vocale UMTS 124
4.4 L’interfaccia aerea di UMTS 125
4.4.1 Elementi di base di WCDMA 125
4.4.2 Allocazione dello spettro 129
4.5 Panoramica sull’architettura di rete 3GPP Release 1999 130
4.6 Panoramica dell’architettura di rete 3GPP Release 4 132
4.7 Panoramica sull’architettura di rete 3GPP Release 5A11-IP 135
4.8 Panoramica di CDMA 2000 136
4.8.1 Il percorso di migrazione 137
4.8.2 Architettura del sistema 138
4.8.3 Lo spettro 138
4.9 Elementi comuni fra WCDMA/CDMA 2000/CDMA 139

Capitolo 5 La generazione intermedia (2.5G) 141
5.1 Che cosa significa 2.5G? 141
5.2 Miglioramenti rispetto a 2G 142
5.3 Le piattaforme tecnologiche 143
5.4 GPRS (General Packet Radio Service) 144
5.4.1 I servizi GPRS 144
5.4.2 Dispositivi GPRS per gli utenti 146
5.4.3 L’interfaccia aerea di GPRS 147
5.4.4 I canali di controllo di GPRS 148
5.4.5 L’architettura della rete GPRS 150
5.4.7 Aggiornamento dell’area di routing fra nodi SGSN differenti 164
5.4.8 Calcolo del traffico e dimensionamento della rete GPRS 166
5.5 EDGE (Enhanced Data-rates for Global Evolution) 169
5.5.1 L’architettura di rete di EDGE 170
5.6 HSCSD (High-Speed Circuit Switched Data) 173
5.7 CDMA2000 (1xRTT) 174
5.7.1 Problemi di implementazione della rete 175
5.7.2 Architettura del sistema 177
5.7.3 Pianificazione delle frequenze 180
5.7.4 Handoff 181
5.7.5 Metodi di calcolo del traffico 182
5.7.6 Implementazione del sistema 183
5.8 WAP 184
5.9 Percorso di migrazione da 2G a 2.5G a 3G 186

Capitolo 6 UMTS (Universal Mobile
Telecommunications Service) 189
6.1 Introduzione 189
6.2 Le basi di UMTS 189
6.3 L’interfaccia aerea di WCDMA 191
6.3.1 Dispersione, codifica e modulazione uplink 191
6.3.2 Dispersione, codifica e modulazione downlink 197
6.3.3 Protocolli dell’interfaccia aerea WCDMA 202
6.3.4 Tipi di canali WCDMA 205
6.3.5 Controllo della potenza in WCDMA 213
6.3.6 Trasmissione dei dati utente 216
6.4 L’architettura UTRAN 221
6.4.1 Ruoli funzionali nel controller RNC 222
6.4.2 Interfacce e protocolli di UTRAN 224
6.4.3 Attivazione di una chiamata vocale UMTS 230
6.4.4 Sessioni di trasmissione dati a pacchetti in UMTS 234
6.5 L’operazione di handover 236
6.6 Evoluzione della rete base UMTS 237
6.6.1 L’architettura di rete di 3GPP Release 4 237
6.6.2 Il dominio multimediale IP di 3GPP Release 5 241

Capitolo 7 CDMA 2000 243
7.1 Componenti del sistema radio e della rete 246
7.1.1 Il nodo PDSN (Packet Data Serving Node) 247
7.1.2 Authentication, Authorization, Accounting (AAA) 248
7.1.3 Home Agent 248
7.1.4 Router 248
7.1.5 HLR (Home Location Register) 249
7.1.6 La stazione BTS (Base Transceiver Station) 249
7.1.7 Il controller BSC (Base Station Controller) 251
7.2 La struttura della rete 251
7.2.1 Rete distribuita 252
7.2.2 Rete regionale 253
7.2.3 Rete centralizzata 254
7.3 Trasmissione dei dati a pacchetti 255
7.3.1 Simple IP 258
7.3.2 Simple IP con reti private virtuali (VPN) 260
7.3.3 Mobile IP (3G) 262
7.3.4 Mobile IP con una rete privata virtuale (VPN) 263
7.4 La rete radio 264
7.4.1 Allocazione dei canali CDMA 267
7.4.2 Il canale Forward 267
7.4.3 Il canale Reverse 271
7.4.4 Frequenze di dispersione (SR) e configurazioni radio (RC) 273
7.4.5 Controllo della potenza 274
7.4.6 I codici di Walsh 276

Capitolo 8 Considerazioni sulla progettazione dei sistemi 3G 279
8.1 Procedure di progettazione di un sistema a radiofrequenze 282
8.1.1 Procedura per un nuovo sistema wireless 282
8.1.2 Procedura di migrazione a 2.5 G o 3G 283
8.2 Metodologia 285
8.3 Valutazione del collegamento 285
8.4 Modelli di propagazione 290
8.4.1 Campo aperto 292
8.4.2 Hata 292
8.4.3 Cost231 Walfisch/Ikegami 293
8.4.4 Cost 231 – Hata 295
8.4.5 Il modello Quick 296
8.5 Amplificatori d’antenna 297
8.6 Linee guida per la progettazione dell’impianto radio 298

Capitolo 9 Considerazioni sul progetto della rete 301
9.1 Introduzione 301
9.2 Previsioni di traffico 301
9.2.1 Previsione del numero degli abbonati 302
9.2.2 Previsioni per l’uso delle trasmissioni vocali 302
9.2.3 Previsioni di utilizzo delle trasmissioni dati 303
9.3 Margini costruttivi 305
9.4 Dimensionamento dei nodi della rete 305
9.4.1 Dimensionamento del controller BSC 305
9.4.2 Dimensionamento del controller RNC UMTS 306
9.4.3 Dimensionamento del controller MSC 307
9.4.4 Dimensionamento dei nodi SGSN e GGSN 309
9.4.5 Dimensionamento del nodo PDSN e dell’agente Home 309
9.4.6 Dimensionamento degli altri elementi della rete 309
9.5 Progettazione dell’interfaccia e considerazioni sulla rete di trasmissione 310
9.6 Posizionamento dei nodi e topologia della rete 313
9.6.1 Ottimizzazione dei costi 313
9.6.2 Considerazioni per le reti completamente IP 314
9.6.3 Considerazioni sull’affidabilita' della rete 315

Capitolo 10 Scelta del sistema d’antenna 317
10.1 Antenne per la stazione base 318
10.2 Criteri prestazionali 319
10.3 Diversity 322
10.4 Installazione 324
10.4.1 Installazione a parete 327
10.4.2 Tolleranze per l’installazione dell’antenna 329
10.5 dBi e dBd 331
10.6 Antenne intelligenti 332

Capitolo 11 Progettazione di un sistema UMTS 335
11.1 Principi di progettazione 335
11.2 Analisi della copertura radio 336
11.2.1 Valutazione del collegamento 337
11.3 Analisi della capacita' radio 345
11.3.1 Calcolo del carico della cella nella direzione uplink 347
11.3.2 Carico della cella nella direzione downlink 350
11.3.3 Condivisione del carico 357
11.4 Progettazione della rete di accesso radio 357
11.4.1 Dimensionamento dell’interfaccia Iub 359
11.4.2 Determinazione del numero di controller RNC 361
11.4.3 Progettazione della rete di trasmissione UTRAN 362
11.5 UMTS su GSM 363

Capitolo 12 Siti di comunicazione 369
12.1 Tipi di siti di comunicazione 369
12.1.1 Una macrocella 370
12.1.2 Celle omnidirezionali 371
12.1.3 Celle direzionali 372
12.1.4 Microcelle 373
12.1.5 Picocelle 375
12.2 Installazione 376
12.2.1 Connessione dei cavi 376
12.2.2 Montaggio dell’antenna 377
12.2.3 Spaziatura diversita' 377
12.2.4 Installazione sul tetto 378
12.2.5 Installazione a parete 378
12.3 Tralicci 380
12.4 Installazione in edifici 382
12.5 Inter modulazione 384
12.5.1 Procedura di verifica dell’intermodulazione 385
12.6 Isolamento 386
12.7 Elenco delle verifiche per un sito di comunicazioni 387

Indice analitico 389