APPROFONDIMENTO

Progettazione radio 5G in scenari “connected car”

Progettazione radio 5G in scenari  “connected car”
 

L’introduzione del 5G richiede un’importante evoluzione degli strumenti e delle metodologie di analisi e progettazione della copertura radio, dovuta sia all’adozione di nuove gamme frequenziali, sia all’impiego di tecnologie di antenna innovative, sia alla necessità di supportare scenari di servizio eterogenei. La varietà di use cases abilitati dalla tecnologia 5G, e dei relativi ambienti propagativi, è ampissima. I range frequenziali spaziano da 700MHz a 26GHz, le applicazioni “Internet-of-things” prevedono un terminale collocato dal sotto-suolo (ad esempio per sensori di monitoraggio idrico) al cielo (droni connessi), mentre le applicazioni FWA (Fixed Wireless Access) prevedono antenne posizionate al di sopra degli edifici o sui balconi. Gli scenari citati e le caratteristiche dei sistemi di antenna (Massive-MIMO, Beamforming) richiedono una caratterizzazione sempre più accurata dell’ambiente di propagazione, ad esempio per la definizione del puntamento di fasci (beam).

 

Figura A - Scenari applicativi 5G e modelli di propagazione

Le applicazioni di tipo “connected car”, in particolare, presentano esigenze peculiari in termini di affidabilità e continuità della copertura in mobilità.
TIM sviluppa internamente le metodologie e strumenti che supportano il ciclo completo della progettazione radio in quanto ritenuti asset strategico. Tale scelta consente, infatti, di rispondere velocemente a nuove esigenze introdotte dall’evoluzione tecnologica, senza vincoli temporali dipendenti da fornitori esterni, accrescendo continuamente il know-how interno attraverso un circolo virtuoso tra progettisti e sviluppatori delle metodologie di progetto.
La piattaforma TIMplan (Telecom Italia Mobile PLANning tool) supporta tutte le fasi del processo di progettazione della rete di accesso radio cellulare: dalle previsioni di copertura, al controllo dell’interferenza, fino alla produzione dei dati per la configurazione degli apparati di rete.

Con l’aumentare della complessità ed eterogeneità delle reti dispiegate, ed in particolare con l’avvento del 5G, progettazione ed ottimizzazione di una rete che evolve in dinamicità rendono indispensabile l’uso di strumenti sempre più accurati, ad esempio basati su tecniche di ray tracing intelligente in grado di rappresentare la complessità del segnale radio ed ottimizzare di conseguenza il cosiddetto beamforming, cioè il puntamento dei fasci di antenna in funzione della posizione dell’utenza. L’utilizzo di tali strumenti abilita anche l’introduzione di algoritmi di tipo SON (self Organizing Network) in grado di gestire dinamicamente le risorse di rete e, quindi, anche di garantire affidabilità e continuità alle prestazioni radio in scenari “connected car”, con passaggi seamless tra celle associate ad antenne diverse. La possibilità di utilizzare diverse gamme frequenziali, in questo ambito, offre un ulteriore grado di libertà per l’ottimizzazione di rete: all’aumentare della frequenza utilizzata, infatti, aumenta la banda trasmissiva disponibile (e quindi la velocità di connessione), mentre diminuisce la dimensione della cella, con conseguente aumento del numero di passaggi (handover) tra celle diverse.
Nella figura è riportato un esempio di copertura “Smart Road” in Banda 43, ottenuto utilizzando algoritmi di ray tracing intelligente.

 

Figura B - Esempio di copertura “smart road” nell’area urbana di Torino (in rosso la direttrice del nuovo viale cittadino corrispondente al passante ferroviario)

 

Figura C -Ray tracing 3D in condizioni di handover nel passaggio tra due celle: il simbolo azzurro rappresenta il veicolo nei punti A e B, mentre le linee blu rappresentano i diversi cammini (multi-path) tra stazioni radio base 5G e veicolo (diretti e riflessi dagli edifici) al passante ferroviario)

 

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