TIM a grandi passi verso il 5G

 Virtual Radio Access Network e Narrow Band-Internet of Things

 

A dicembre 2016 TIM ha raggiunto due primati a livello europeo che costituiscono importanti passi nel percorso verso il 5G. Il primo è il lancio commerciale della connessione mobile fino a 500Mbps tramite rete 4.5G, il secondo la sperimentazione su rete live della tecnologia Virtual Radio Access Network (vRAN), che permette di migliorare la qualità dell’attuale rete mobile e di aumentarne l’efficienza.
Anche il 2017 è iniziato con ulteriori due importanti primati che riguardano la dimostrazione su rete live 4.5G della connessione mobile fino a 700Mbps in download e 75Mbps in upload durante il 5G day organizzato da TIM il 4 aprile a Torino e l’introduzione in campo del primo contatore dell’acqua connesso alla rete LTE/5G tramite la nuova tecnologia NB-IoT (Narrow Band – Internet of Things).
Se consideriamo il 2020 come data di riferimento globalmente riconosciuta per la disponibilità commerciale del 5G e consideriamo che, dopo le prime sperimentazioni di cui TIM è stata leader mondiale a partire dal 2009, il lancio commerciale di LTE è avvenuto in Italia nel 2012, siamo temporalmente oltre alla metà del cammino, ma le novità introdotte anticipano molto e preparano già la rete al 5G: dal punto di vista della velocità i 75Mbps iniziali di LTE sono arrivati agli attuali 500Mbps del 4.5G già resi disponibili ai clienti TIM ed ai 700Mbps recentemente dimostrati su rete live che saranno presto disponibili commercialmente, verso la Gigabit Network e le velocità superiori ad 1Gbps del 5G, mentre dal punto di vista architetturale la sperimentazione del vRAN consente la trasformazione delle rete che sarà alla base 5G e dal punto di vista dei servizi l’introduzione in campo del NB-IoT consente di indirizzare sulla rete mobile LTE/5G l’evoluzione del mondo dell’Internet of Things.
Questi importanti risultati confermano la leadership di TIM nell’innovazione della rete mobile al fine di offrire ai propri clienti la migliore qualità del servizio sempre ed in ogni luogo, come dimostra il primato delle rete 4G di TIM in termini di migliori prestazioni del mercato Italiano in base ai test spontanei effettuati dai clienti usando lo SpeedTest Ookla da dicembre 2016,  poi confermata a gennaio e febbraio 2017.

 

TIM accelera sul 4G e conferma anche a febbraio le migliori prestazioni di velocità downlink del mercato italiano (fonte Ookla)

Dopo aver introdotto a novembre 2014, primi in Italia, la rete 4Gplus (LTE Advanced) con il lancio dell’offerta fino a 225Mbps con la Dual Carrier Aggregation (device di categoria 6) [1] e nel novembre 2015 con il 4Gplus fino a 300Mbps con la Three Carrier Aggregation (device di categoria 9), in occasione del Giubileo [2], a dicembre 2016 TIM ha lanciato commercialmente, con un primato in Europa, la connessione dati in download fino a 500Mbps (device di categoria 11) [3]. Il 4 aprile scorso, infine, in occasione del 5G day organizzato da TIM a Torino è stato dimostrato al pubblico l’ulteriore primato di 700 Mbps in download e 75Mbps in upload su rete live 4.5G con device di categoria 16 che sarà presto reso disponibile ai clienti TIM con l’arrivo di smartphone abilitati e con l’upgrade della rete 4.5G in corso nelle principali città [4].
Questo ulteriore step tecnologico del 4.5G, oltre alla Carrier Aggregation, utilizza la nuova banda di frequenza LTE1500, la cosiddetta banda L, e nuove tecniche di modulazione (256QAM) ed evoluzione dei sistemi di antenna (MIMO4x4) in grado di incrementare l’efficienza spettrale, cioè la velocità di trasmissione a parità di frequenze disponibili. Come per i precedenti lanci commerciali del 4Gplus a 225Mbps ed a 300Mbps, anche quello del 500Mbps è stato preceduto da un intensa attività di test prima nei laboratori TIM a Torino e poi in campo in collaborazione con partner del settore che hanno messo a disposizione le soluzioni di rete e i primi device prototipali. A questa attività ha fatto seguito lo scorso dicembre il lancio commerciale  del servizio 500Mbps rendendo disponibile ai clienti TIM consumer e business a Roma, Palermo e Sanremo, la possibilità di navigare in Internet sulla rete mobile 4.5G fino alla velocità massima di 500Mbps in download con il nuovo smartphone Sony Xperia XZ, in esclusiva per TIM, primo device compatibile (categoria 11) in grado di supportare 3CA con banda L e 256QAM. Come per i precedenti step di evoluzione tecnologica, il servizio si sta estendendo rapidamente ad altre città ed ad ulteriori terminali (il servizio 300Mbps lanciato a novembre 2015 su Roma con il solo Samsung Galaxy S6 edge plus è attualmente disponibile in 27 grandi città italiane e diffuso su tutti i nuovi smartphone di fascia alta quali Samsung Galaxy ed iPhone, mentre il servizio 4Gplus fino a 225Mbps è disponibile in 740 città e in più di 20 modelli nel portafoglio TIM).
La città di Sanremo è stata particolare vetrina del servizio 500Mbps in occasione del Festival cui TIM è stato sponsor unico ed ha garantito la miglior tecnologia disponibile per un servizio di eccellenza [5].
Oltre all’incremento delle prestazioni in downlink, TIM lavora anche all’incremento di quelle in uplink, necessarie a rendere sempre più veloce non solo lo scaricamento dei dati da Internet al proprio terminale, ma anche le trasmissioni dagli smartphone e dagli altri dispositivi dei clienti verso la rete, particolarmente importanti per l’invio - anche in diretta - di immagini e video ai social ed aggiornamento del proprio cloud, ma anche per servizi professionali come riprese televisive (ad es diretta della Turin Marathon [6]) o i droni connessi, videoconferenza HD per lo smart working, videosorveglianza e servizi di pubblica sicurezza.  In quest’ottica TIM ha sperimentato prima in Europa a marzo 2016 a Palermo la Carrier Aggregation uplink [7] che insieme alla nuova modulazione in uplink (64QAM) abilita la rete 4.5G di TIM al raggiungimento della velocità di 130Mbps rispetto agli attuali 50Mbps in tutte le oltre 740 città 4Gplus, velocità che sarà disponibile con l’arrivo di terminali compatibili. La velocità di 75Mbps raggiunta con la 64QAM uplink è stata dimostrata su rete live 4.5G al 5G day di Torino insieme a 700Mbps in download.

 

Dimostrazione speedtest 4.5G fino a 700Mbps al 5G day di Torino

La rete mobile di nuova generazione non è soltanto super velocità per i servizi ultrabroadband, ma anche evoluzione dei servizi di comunicazione interpersonale, a partire dal VoLTE (Voice over LTE) che consente di effettuare chiamate in HD e collegarsi ad Internet contemporaneamente tramite rete LTE (servizio che a dicembre 2015 TIM ha aperto a tutti i suoi clienti consumer con offerta prepagata e sta in queste settimane provvedendo ad attivare gratuitamente ai clienti con smartphone abilitato) e l’evoluzione del mondo dell’Internet of Things (IoT) destinato ad “esplodere” sulla rete mobile tramite la nuova tecnologia NB-IoT (Narrow Band – Internet of Things), evoluzione dello standard LTE pensata ad hoc per le connessioni IoT per la quale TIM ha inaugurato a novembre 2016 il NB-IoT Open Lab per consentire a tutti gli attori del settore di contribuire ad un rapido sviluppo dell’ecosistema [8]. Lo scorso 12 aprile è stata annunciata la partnership tra Olivetti e SMAT, Società Metropolitana Acque Torino S.p.A, che ha già portato ai primi contatori dell’acqua (water meter) connessi alla rete LTE/5G tramite la nuova tecnologia NB-IoT, prima applicazione in campo in Italia e tra le prime in Europa [9].

 

Il percorso di TIM da leader dello sviluppo e dell’innovazione delle rete mobile ultrabroadband

Tutto questo fa della rete LTE e del 5G una unica rete future proof in grado di indirizzare tutti i servizi mobili esistenti e futuri dalla voce, al video, dalle connessioni dati ultraveloci alla comunicazione machine to machine, andando progressivamente a sostituire le reti 2G e 3G (decommisioning per l’ottimizzazione dei costi operativi) e riutilizzandone le frequenze (refarming per il riutilizzo efficiente dello spettro radio).
Per portare avanti questo obiettivo è fondamentale l’introduzione di una nuova architettura Virtual/Cloud Radio Access Network che, anticipando i concetti di gestione cloud delle risorse di rete e di virtualizzazione tipiche del 5G, applica da subito i vantaggi su LTE, predisponendo la rete ad una progressiva trasformazione che consente da un lato di proteggere e riutilizzare tutti gli investimenti che gli operatori stanno facendo e faranno sulla rete ultrabrodband prima dell’arrivo del 5G e dall’altro di incrementare le prestazioni e la qualità del servizio ottimizzando i costi.
La nuova architettura si basa su una separazione funzionale della capacità elaborativa dei siti radiomobili (banda base): il cosiddetto functional split. Tale tecnologia separa le funzionalità real time da quelle non real time: le prime più critiche sono gestite nel sito dove sono presenti le antenne più prossime all’utilizzatore, le seconde sono centralizzate e virtualizzate a livelli di rete superiori. Il collegamento tra le due parti dello split avviene tramite un’interfaccia efficiente di ethernet fronthauling. Così facendo la banda base è in grado di controllare migliaia di celle, incrementando sia l’efficienza di rete tramite la gestione dinamica delle risorse per rispondere ai rapidi cambiamenti del traffico, sia l’efficacia delle funzionalità di LTE Advanced tramite il coordinamento di segnali provenienti da siti radiobase diversi (inter-site Carrier Aggregation ed inter-site CoMP).
Inoltre la virtualizzazione della banda base tramite Network Functions Virtualization (NFV) introduce agilità, flessibilità, apertura, affidabilità e sicurezza nello sviluppo software che non è più associato ad hardware dedicato, ma general purpose. Tali requisiti sono fondamentali per supportare l’evoluzione rapida dei servizi digitali e l’incremento di traffico della rete mobile e i suoi cambiamenti attraverso l’introduzione di nuove funzionalità SON (Self Organizing Network) per la gestione automatica della rete. La disponibilità di API (Application Programming Interfaces) aperte, in questo contesto, consente un interlavoro efficace tra gli apparati di rete forniti dai vendors e gli strumenti di progettazione ed ottimizzazione sviluppati internamente da TIM, che abilitano il percorso di evoluzione della rete di accesso radio [10].
Fino a poco tempo fa, le caratteristiche dell’accesso mobile portavano a considerare questo segmento di rete come uno degli ultimi che avrebbe vissuto tale processo di virtualizzazione, ma le recenti accelerazioni hanno sfatato questo mito e si affacciano sul mercato molte soluzioni di virtualizzazione e cloudificazione dell’accesso radio. TIM è pioniera delle soluzioni Virtual/Cloud RAN. Da oltre un anno analizza nei suoi laboratori le soluzioni prototipali dei principali partner come Ericsson, Huawei e Nokia, ma sta anche valutando soluzioni di altre aziende del settore che si dimostrano particolarmente innovative su tale ambito come Amarisoft, Asocs, Altiostar ed altri. In particolare, il percorso di TIM con Altiostar, azienda USA con centro direzionale a Boston, è iniziato circa 2 anni fa al Mobile World Congress di Barcellona del 2015 ed ha portato alla validazione della soluzione nei laboratori  di Torino annunciata al MWC2016 ed alla successiva sperimentazione in campo della soluzione, primi in Europa e tra i primi operatori al mondo, nella città di Saluzzo [11]. In parallelo è stato svolto nella prima parte del 2016 un trial di centralizzazione della banda base su rete live con Huawei in un cluster di siti radio nel centro di Palermo che ha confermato tramite  l’ “intelligenza” del coordinamento tutti i benefici attesi e che è attualmente in estensione [12]. Oltre a confermare questi benefici le prove in campo su rete live con Altiostar hanno confermato la maturità della soluzione ed hanno consentito di toccare con mano l’utilizzo della nuova architettura con l’installazione a Torino di un infrastruttura virtualizzata di banda base in grado di controllare i nodi radio distribuiti a Saluzzo a più di 60km di distanza. Al MWC 2017 dello scorso febbraio la tecnologia vRAN di Altiostar ha ricevuto il Best Mobile Technology Breakthrough Award ed è stata anche riconosciuta da un panel di CTO come Overall Outstanding Mobile Technology.
Un ulteriore passo, nella strategia di TIM di offrire il miglior servizio mobile, è l’introduzione di small cell 4G e 4.5G sia per la copertura di aree outdoor (piazze, strade pedonali, ecc.) sia per la copertura di hot spot indoor (aeroporti, stadi, centri commerciali, stazioni, ospedali, campus universitari, ecc.). Già nel 2017 TIM sta sviluppando un piano di dispiegamento di small cell che, tramite la densificazione della rete macro, consentono di avvicinare le antenne al cliente incrementando la capacità e le performance nella aree ad alto traffico e migliorando la qualità del servizio. La rete, cosiddetta eterogenea, che si viene a determinare dalla sovrapposizione nella stessa area di copertura di siti macro e small cell  richiede coordinamento, sia per poter aggregare le risorse dei diversi layer, sia per poter gestire al meglio l’interferenza reciproca. Tale coordinamento sarà sviluppato al meglio grazie all’architettura vRAN, ma è già in essere nella rete TIM. Il dispiegamento delle small cell prepara la rete agli sviluppi del 5G e particolari attività sono in corso nella città di Torino dove si sta già predisponendo l’infrastruttura, tra cui oltre 100 small cell nella principali vie del centro, che farà del capoluogo piemontese la prima città 5G d’Italia [13].
Nel corso del 2017 altre importanti innovazioni saranno introdotte da TIM sulla rete mobile come – solo a titolo di esempio – l’estesione della vRAN, la diffusione commerciale del servizio NB-IoT a molti altri use case e l’incremento della velocità massima verso 1 Gbps, al fine di continuare il percorso verso il 5G e confermare il ruolo di leadership a livello mondiale. Tali innovazioni,  unite a grandi investimenti già effettuati e ulteriormente previsti sull’innovazione delle rete mobile, consentono di sviluppare una rete al massimo livello di sviluppo tecnologico, sia in termini di funzionalità, sia in termini di architettura, in grado di gestire al meglio la forte crescita del traffico dati in mobilità ed incrementare la qualità dei servizi digitali in mobilità al fine di offrire ai nostri clienti la possibilità di essere connessi ovunque, sempre e nel modo migliore.

 

Urlografia

  1. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2014/07-24.html
    http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2014/4g-plus-coperte-120-citta.html
  2. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2015/tim-lte-three-carrier-aggregation.html
    http://
    www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2015/tim-roma-giubileo-4g-plus.html
             
  3. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2016/TIM-500-Mbps.html
    http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2016/TIM-500-Mbps-15-12-2016.html
  4. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2017/PN-TIM-Turin-5G-Day.html
  5. http://www.telecomitalia.com/tit/it/innovazione/rete/Sanremo-fiori-e-5G.html
    http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/corporate/2017/Innovazione-tecnologica-di-TIM-protagonista-del-Festival-di-Sanremo-2017.html
  6. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2012/11-17.html
  7. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2016/TIM-Dual-Carrier-Aggregation-Palermo.html
  8. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2016/TIM-Huawei-MoU-21-02-2016.html
    http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/corporate/2016/TIM-Torino-Internet-of-Things.html
    http://www.telecomitalia.com/tit/it/innovazione/i-luoghi-della-ricerca/Iot-Lab.html
  9. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/olivetti/2017/OLIVETTI-e-SMAT-12-04-17.html
  10. http://www.telecomitalia.com/tit/it/innovazione/rete/self-organizing-network.html
  11. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2016/TIM-Sperimenta-Tecnologia-VRAN.html
    http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2016/TIM-Altiostar-VRAN.html
  12. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/note-stampa/market/2016/TIM-launches-the-intelligent-4G-in-Palermo.html
  13. http://www.telecomitalia.com/tit/it/archivio/media/comunicati-stampa/telecom-italia/mercato/business/2017/10-03-17CS-TIM-Comune-di-Torino-5G.html
 

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