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L'ARCHITETTURA DELLA TERZA GENERAZIONEIl terminale mobile si sta rivelando lo strumento più diffuso
per l'accesso al mondo dell'informazione globale del futuro; a breve termine,
infatti, gli utenti di sistemi di comunicazione mobili supereranno in numero
quelli di rete fissa (cosa già avvenuta per la voce, in Italia, nell'estate
1999). Inoltre, la maggior parte dei servizi di comunicazione e informazione
sarà sviluppata e trasmessa in ambienti interconnessi con il protocollo IP,
spina dorsale di Internet. Il fenomeno di crescita dei sistemi mobili - e la
continua espansione del mondo Internet - implicano la probabile richiesta, da
parte degli utenti, di usufruire di servizi interattivi multimediali e di potersi
avvalere di questi in condizioni di mobilità, vale a dire in qualunque momento
e in qualunque luogo. Per il successo di tali servizi, dovrà essere consentito
un elevato grado di personalizzazione degli stessi da parte dell'utente, sia
in termini di funzionalità sia di aspetto, ovvero di interfaccia grafica con
cui essi vengono presentati sul terminale. Requisito tipico di questi nuovi
servizi è, tra gli altri, la possibilità di effettuare chiamate o sessioni multiple
contemporanee, per cui si renderanno necessarie velocità di trasmissione in
aria più elevate rispetto a quelle impiegate dalle tecnologie di comunicazione
odierne, e una conseguente maggiore ampiezza di banda disponibile. Non meno
importante si rivelerà la possibilità di essere sempre connessi alla rete (always
on), senza il peso attualmente derivante dalla onerosità delle connessioni a
circuito. La terza generazione Per ''terza generazione'' si intende un insieme di tecnologie di reti mobili del futuro (W-Cdma, Edge, Cdma2000) per l'accesso mobile ad alta velocità, finalizzato all'impiego di servizi multimediali basati su Internet e sul relativo protocollo IP. La tecnologia Wideband code division multiple access (W-Cdma), standardizzata dall'Itu nell'ambito del proprio organo Imt-2000 con l'ente 3Gpp, è stata selezionata dall'Etsi, a livello europeo, come sistema di accesso radio per supportare servizi di terza generazione e permetterà di raggiungere velocità di trasmissione in aria pari a 384 Kbit/s in condizioni di piena mobilità, fino a 2 Mbit/s in ambienti chiusi. Bit rate di tali entità richiedono una banda più larga di frequenze di trasmissione. A tale scopo, un nuovo spettro di frequenze è stato allocato con l'assegnazione delle necessarie licenze. Il W-Cdma si basa sulla distinzione secondo codici tra gli utenti in una cella, anziché tramite frequenze e spazi temporali, come accade con i sistemi Tdma (Time division multiple access) adottati per il Gsm, e permette di trasmettere in aria ad alta velocità sessioni multiple contemporanee a bit rate variabile, come necessario per sostenere i servizi di terza generazione. In Europa, le reti mobili di terza generazione saranno identificate con l'acronimo Umts (Universal mobile telecommunication system). L'Umts darà un impulso alle comunicazioni mobili, disponendo delle infrastrutture necessarie per fornire servizi voce e dati, con immagini e grafica, in aggiunta a video comunicazione e ad altre applicazioni a larga banda.
Architettura di rete Umts L'attuale sistema di telecomunicazioni e di trasmissione dati è costituito da una grande varietà di reti, ciascuna specializzata e ottimizzata per fornire una particolare categoria di servizio, disponendo, nella maggior parte dei casi, di terminali, nodi di rete e protocolli specifici. Tali reti possono essere definite ''integrate verticalmente'', poiché le funzionalità di trasporto delle informazioni, di controllo della comunicazione e di gestione dei servizi si vedono spesso implementate nel medesimo elemento, senza alcuna possibilità di far interoperare i differenti elementi all'interno della rete in base ai servizi di volta in volta richiesti. Tale situazione risulta di ostacolo alla possibilità di creare sinergie tra reti distinte, nell'ottica sia di fornire la moltitudine di servizi di terza generazione, sia di ridurre i costi di gestione. L'avvicinamento fra i mondi ''telecom'' e ''datacom'', con la sempre crescente importanza del protocollo IP, sta portando alla convergenza delle infrastrutture delle reti di telecomunicazioni con quelle delle reti dati, stabilendo le basi per una struttura ''stratificata orizzontalmente''. La separazione dei nodi di rete e delle relative funzionalità in livelli distinti è un concetto chiave del moderno networking ed è la caratteristica principale dell'architettura definita dagli enti di standardizzazione per i sistemi mobili di terza generazione, nell'ottica di evoluzione verso una rete interamente basata su IP (all-IP network). Il primo livello del nuovo concetto di architettura è costituito dall'insieme di tecnologie che possono essere impiegate per accedere alla rete, che sarà preposta a commutare non solo traffico Umts, ma anche Gsm, Pstn, Isdn, Dati/IP, Edge ecc. In particolare, la rete di accesso radio che verrà impiegata per l'Umts prende il nome di W-Cdma Ran (Radio access network). Essa è costituita principalmente dai nodi Rbs (Radio base station) e Rnc (Radio network controller), connessi tra loro, con i terminali mobili e con il resto della rete tramite interfacce standardizzate (Iu, Iub, Iur, Uu ecc.). Il contenuto informativo delle chiamate o sessioni dati stabilite dagli utenti viene convogliato verso lo strato di connettività, costituito da nodi detti Media Gateway (Mgw), interconnessi tra loro tramite elementi di commutazione o, più aderentemente alla terminologia IP, router.
I Media Gateway, elementi chiave di tale livello di rete sono preposti al processamento del traffico, senza più distinzione tra circuito e pacchetto, adattando i diversi protocolli impiegati dalle reti di accesso e dalle reti esterne (Pstn/Isdn, Internet/Intranet) alla tecnologia utilizzata per il trasporto delle informazioni (IP/Atm/Tdm). Questi elementi sono inoltre responsabili, tra le altre cose, della codifica e decodifica del segnale vocale, della cancellazione di eco e di stabilire le opportune connessioni tra i nodi per il trasporto del traffico. Il livello di controllo è preposto alla gestione delle chiamate o sessioni dati (set-up, rilascio e routing) della mobilità degli utenti e dei loro profili, all'autenticazione degli stessi e alla segnalazione. Gli elementi centrali che lo costituiscono acquisiscono il ruolo di server (Msc e Sgsn server) che determinano quali risorse dei Media Gateway sono richieste per la particolare chiamata o sessione dati, controllando questi ultimi a mezzo del protocollo standard H.248 Gateway control protocol. I nodi di rete che costituiscono il livello di controllo comunicano tra loro e con altri elementi secondo protocolli standard (Isup, Map, Bicc, Ranap ecc.). Gli elementi che fanno parte parte dei livelli di connettività e di controllo costituiscono la cosiddetta Core Network, la cui architettura, implementata secondo la filosofia di separazione tra i due strati, ne permette l'evoluzione in maniera indipendente, sia in caso di velocità di avanzamento tecnologico diverse per le varie parti, sia di variazioni della quantità di traffico e degli utenti connessi. Il controllo delocalizzato del traffico rispetto al trasporto fisico delle informazioni, secondo un'architettura di tipo client-server, tipica del mondo Internet, è un chiaro passo verso il modello di networking IP, a cui si punta, seguendo l'evoluzione degli standard, per soluzioni di rete che prevedano IP a tutti i livelli per il controllo e il trasporto dei servizi multimediali di terza generazione. L'ultimo livello dell'architettura a strati è quello dei servizi e delle applicazioni, denominato Service network. Interamente basato su IP, esso è la parte di rete in cui sono implementate le applicazioni che permettono agli utenti di usufruire dei servizi di terza generazione. Esso può essere, in un certo qual modo, considerato l'evoluzione della rete intelligente dei sistemi 2G.
Uno dei nuovi concetti fondamentali in questo ambito è il Virtual home environment (Vhe), ovvero la possibilità di accedere ai servizi 3G in qualunque luogo ci si trovi, a mezzo di qualsivoglia terminale e attraverso qualunque rete. In altre parole, con il Vhe l'utente in roaming su reti diverse da quella di appartenenza, detta home environment, non percepirà alcuna differenza di funzionalità né di aspetto dei servizi sottoscritti. Ciò è di fondamentale importanza per gli operatori, nell'ottica di offrire agli utenti servizi personalizzati, di semplice impieg, e con caratteristiche differenti da quelle dei servizi proposti dai concorrenti. Per rendere possibile la realizzazione del Vhe e consentire l'implementazione rapida e flessibile dei servizi, è stata specificata dagli enti di standardizzazione (3Gpp, Parlay) la cosiddetta Open service architecture (Osa), che definisce un'architettura che permette a coloro che sviluppano le applicazioni, o content provider, siano essi gli operatori stessi o terze parti, di utilizzare funzionalità e risorse di rete per mezzo di interfacce aperte, dette Application programming interface (Api), indipendentemente dalle infrastrutture dei livelli sottostanti e dai relativi protocolli. Gli elementi che costituiscono la Service network, secondo la definizione di Osa, sono dunque gli Application server, sui quali sono implementate le applicazioni stesse, e i Service capability server (Scs), che permettono, tramite Api, di fare uso in modo semplice delle risorse della Core network, consentendo dunque, con un buon livello di astrazione da essa, l'introduzione di nuovi servizi senza influenza alcuna nei livelli di connettività e controllo. Conclusioni Nei prossimi anni si assisterà all'evoluzione della società dell'informazione verso un'economia fondata sulle comunicazioni globali, e alla conseguente convergenza tra informatica e telecomunicazioni. Ciò sarà reso possibile dalla terza generazione di sistemi di comunicazione mobili, che permetterà agli utenti di usufruire di servizi multimediali di informazione e comunicazione in tempo reale basati su Internet. Tutti i servizi saranno implementati, trasportati e gestiti da una rete che si avvarrà di un'architettura stratificata secondo il modello client-server di networking IP. La sfida che si pone dunque per operatori e costruttori è di riuscire a fornire agli utenti servizi di 3G efficienti e di alta qualità per la comunicazione su vasta scala. Massimiliano Monforte IN COLLABORAZIONE CON "WIRELESS" WIRELESS si differenzia rispetto alle pubblicazioni classiche di Information Technology, Elettronica e Telecomunicazioni, in quanto è la prima rivista specifica di questo settore emergente ed è caratterizzata da un’impostazione innovativa, che unisce le tecnologie alle loro applicazioni (presenti o future), descrivendo le prime con la necessaria rigorosità e le seconde con la giusta dose di "vision". Per questo motivo WIRELESS offre ad ogni numero articoli dedicati alle applicazioni nei diversi settori: Logistica, Finanza, Industria, Banche, Sanità, Pubblica Amministrazione ecc. "Wireless", bimestrale specializzato nelle tecnologie di trasmissione dati senza fili, nasce per aiutare a capire cosa sarà la "wireless information society", raccontando chi ne sono i protagonisti, quali i competitor e le strategie in campo, anticipando scenari e ipotizzando soluzioni inedite. La rivista "Wireless" e' distribuita attualmente per abbonamento ma si puo' anche trovare nelle edicole centrali di Roma e Milano e nei principali aeroporti.
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