· l Ai lettori L’intera rete di telecomunicazione è oggi interessata da un impetuoso mutamento...

OTTOBRE

anno9n.2

2000

NOTIZIARIOTECNICO

TELECOMITALIA

LA VIA DI TELECOM ITALIAVERSO LA LARGA BANDA

CAMPI ELETTROMAGNETICIE COMUNICAZIONI CELLULARI

LA NUOVA RETEINTERNAZIONALE

L’UMTS, TERZA GENERAZIONEDEI SISTEMI MOBILI

l

Ai lettori

L’intera rete di telecomunicazione è oggi interessata da un impetuoso mutamento tecnologico estrutturale. Alcuni riferimenti legati alla comunicazione si sono in questi ultimi anni radicalmentemodificati: per ciascuno di noi infatti il generico collegamento telefonico, in un passato anche noneccessivamente lontano, assumeva importanza e complessità con il crescere della distanza delchiamato. Le comunicazioni erano classificate in base all’ubicazione del destinatario, comesettoriali, distrettuali, compartimentali, internazionali. Quando avviavamo una nuovacomunicazione, riconoscevamo dal prefisso telefonico la complessità - e anche il costo - dellaconnessione.Questa informazione l’abbiamo persa con l’esplosione della telefonia cellulare una decina di anni fa.Non potevamo più sapere a priori dove si trovava il nostro interlocutore ma, anzi, uno dei motivi delsuccesso dei sistemi mobili è proprio legato alla possibilità di rintracciare e di dialogare con unapersona ovunque essa si trovi.Oggi poi con Internet l’importanza di conoscere la destinazione di una nostra chiamata ha perso ancorpiù di significato. Partiamo impostando un name, ma non sappiamo, navigando nella rete IP dove“approderemo” (e forse, tutto sommato, non ci interessa neanche saperlo!).Anche il concetto di numero delle chiamate effettuate o della durata di una conversazione comincia aperdere d’importanza. L’offerta teleconomy no stop - proposta di recente da Telecom Italia - consente,ad esempio, di pagare mensilmente il servizio indipendentemente da come e da quanto impegniamo la rete.I due riferimenti dominanti di una connessione - durata e numero delle chiamate assieme allalunghezza del collegamento - stanno quindi via via perdendo di importanza.Questo cambiamento si verifica in un momento in cui cresce, per il concorrere di numerosi fattori, iltraffico sulla rete e forse costituisce uno degli elementi che favoriscono in qualche modo questomutamento.Maurizio Dècina, professore di retematica al Politecnico di Milano, nel suo intervento al recenteCongresso di Taormina su Optical Transport Networks, ha indicato il 2003 come anno nel quale - alivello mondiale - i numeri delle terminazioni della rete fissa, di quella mobile e degli accessi a Internetsaranno pressoché gli stessi; ha anche rimarcato che avremmo continuato a registrare una crescitasensibile del numero dei cellulari in servizio e ancor più degli utenti Internet fissi e mobili.In questi anni poi il traffico di dati sta sorpassando quello fonico: le potenzialità connesse ai nuoviservizi basati sulle tecnologie IP, sempre meglio strutturati e adattati alle esigenze delle diverse fascedi clientela, ci vedono infatti come spettatori - e ancor più come attori - di uno sviluppo sensibile del traffico.Siamo in presenza di una crescita tumultuosa degli utenti Internet, specie se confrontata con quellache si ebbe sul finire dell’Ottocento con la telegrafia o, verso la metà del secolo scorso, con latelefonia: Internet ha infatti il vantaggio di consentire l’impiego della rete esistente e ha perciòinteressato da subito una popolazione assai estesa di utilizzatori, infrangendo il vecchio paradigma cheun servizio innovativo dovesse essere offerto ad alcune classi di utenti più interessate e poi, manomano, esso doveva essere fornito a strati sempre più ampi della popolazione.Ci troviamo quindi di fronte a due esigenze: la crescita sensibile del traffico sulle reti; la necessità dirispondere sempre meglio e con tempestività a queste nuove richieste del mercato. Per rispondere aqueste esigenze, i gestori - tradizionali e nuovi - stanno introducendo in rete nuove tecnologie abilitanti.

NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA - Anno 9 n. 2 - Ottobre 2000 3

Siamo entrati nell’era dei Terabit

Aequam memento rebus in arduis servare mentem(Serba nei più grandi frangenti mente serena)

Orazio - Odi a Dellio, libro II - 3 - 1

01 Editoriale copia 12-12-2000 10:07 Pagina 3

s

c

Se ci soffermiamo tuttavia a osservare quanto accade oggi nel nostro settore, abbiamo l’impressioneche le possibilità offerte dalla tecnologia anticipino addirittura le richieste correnti degli utilizzatori,siano essi clienti finali o altri operatori coinvolti nella catena del valore quali, ad esempio, gli InternetService Provider.L’evoluzione in atto interessa radicalmente l’intera rete TLC, a cominciare dall’accesso che per moltianni ha rappresentato la porzione della rete più statica ma che già nell’ultimo decennio - in particolarecon la crescita esplosiva della richiesta di mobilità e con l’introduzione dei portanti ottici nelladistribuzione - ha subìto una fase di trasformazione.È ancora in fase di sostanziale cambiamento anzitutto la rete mobile, passando oggi dall’offerta deiservizi di fonia e di messaggistica (con limitata potenzialità) a quella relativa ai dati e allamultimedialità. L'UMTS è infatti ormai in fase di avvio, e presto sarà proposto al mercato.L’accesso poi da terminazioni fisse - anche da quelle che impiegano cavi in rame - consente di metterea disposizione di tutti i clienti della rete bande assai estese permettendo allo stesso tempo di svolgereservizi con velocità di cifra ottimizzata, anche (o forse soprattutto) dal punto di vista economico per lasingola applicazione. Questa risposta, in particolare, è più calzante rispetto alle attese degli utilizzatoriquando si gestiscono due reti di accesso - una in rame, l’altra in fibra - come nel caso dell’offertaproposta dai gestori tradizionali.Si comincia d’altra parte a intravedere la graduale transizione dalla commutazione a circuito a quella apacchetto gestita con paradigmi diversi da quelli passati e, soprattutto, con potenzialità sensibilmentemaggiore sia dal punto di vista hardware sia software, favoriti in questo cambiamento dalla progressivadisponibilità della tecnologia legata ai giga e ai terarouter.Nella trasmissione sulle dorsali a lunga distanza della rete (backbone), il trasporto ottico sembra poi nonpresentare limiti allo sviluppo: dai Gigabit/s si sta al momento passando anche in Italia ai Terabit/s e sipasserà fra breve ai Petabit/s. Sono stati già trovati i nomi per le velocità di cifre successive (di mille inmille): gli Exabit/s, gli Zettabit/s e gli Yottabit/s (la nuova terminologia è dunque … a buon punto!).Con l’introduzione dei nuovi sistemi la rete ottica si caratterizzerà poi per non essere più limitata acollegamenti punto-punto. L’obiettivo che emerge ormai chiaramente è quello di realizzare una rete ditrasporto complessa e gestibile, con caratteristiche architetturali e di servizio che risultano esserealmeno pari a quelle oggi offerte dal trasporto SDH e con capacità di trasporto delle informazioni digran lunga maggiori.In pochi anni, dunque, l’intera rete si va modificando in maniera sostanziale sotto la spinta delle nuovetecnologie. Cambieranno anche molte delle bande di frequenza in cui operano i sistemi radio (el’acquisizione dello spettro radio non sarà più ottenuta gratuitamente o quasi). Fra breve la rete saràcostituita da elementi che non somigliano a quelli che ancor oggi ne formano l’ossatura. Resteranno(per fortuna!) solo i portanti ottici posati negli ultimi vent’anni e i “tradizionali” doppini in rame deirilegamenti di abbonato rivitalizzati con l’aggiunta dell’x-DSL.

Con il Notiziario Tecnico anche noi dobbiamo inseguire e, in qualche caso, quando ci riusciamo,precedere le innovazioni. Nel nostro piccolo, con la rivista cerchiamo di fermare “l’attimo fuggente”,tracciando un quadro aggiornato in grado di dare una conoscenza non superficiale ai nostri lettori suquesti “rivoluzionari” cambiamenti.Alcune di queste innovazioni saranno trattate in questo numero: presentiamo infatti le possibilità nuoveofferte nell’accesso della rete fissa. Avviamo un ciclo di articoli sull’UMTS e un altro sulle reti ottiche.Ci soffermiamo sul WAP. Presentiamo anche alcuni tra i principali interventi realizzativi e le novità architetturaliche riguardano la rete internazionale di Telecom Italia, che - anche sotto la spinta della globalizzazione - èinteressata da volumi di traffico assai elevati, di molto maggiori rispetto al passato più recente.Siamo dunque entrati nell’era del Terabit/s, cioè dei mille miliardi di bit al secondo trasmessi su unasingola fibra. Come impiegheremo questa capacità incredibilmente elevata che già oggi è disponibile?Ne parleremo, spero, nei prossimi numeri della rivista.Mi sia permessa un’osservazione conclusiva a commento: questo quadro evolutivo tumultuoso eimprevedibile fa ricordare con nostalgia il passato, quando tutta l’innovazione sembrava defluire inmaniera più regolare e prevedibile e quando non era necessario considerare superata una tecnologianel momento in cui si cominciava a dominarla. Oggi non è più così; ci tocca correre, e tanto. Ma pernostra fortuna abbiamo ancora ottime gambe e buoni polmoni!

r.c.

4 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA - Anno 9 n. 2 - Ottobre 2000

01 Editoriale copia 12-12-2000 10:07 Pagina 4

Strategie e

realizzazioni

La via di Telecom Italia verso la larga banda


STEFANO PILERI Nel corso degli anni Novanta il trasporto di dati ha cominciato a crescere in misura assairilevante nelle reti di telecomunicazioni determinato principalmente dal fenomenoInternet. Questo aumento è dovuto al concorrere di due cause concomitanti: il moltipli-carsi del numero di clienti che vogliono connettersi alla rete dati e, allo stesso tempo, l’in-cremento di banda richiesto da ciascun utilizzatore.Nell’articolo è indicato il cammino seguito da Telecom Italia per soddisfare questa doman-da sia nella rete di accesso sia in quella di giunzione (il backbone). In particolare per l’ac-cesso sono descritte le due modalità con le quali è possibile rispondere a quest’esigenza nellamaggior parte dei casi pratici: trasformare la rete in rame a “banda stretta” in una a“banda larga” tramite le tecnologie xDSL (Digital Subscriber Loop) oppure sostituire gra-dualmente la rete terminale in rame con quella ottica e, in questo caso, privilegiare clientiche hanno un’esigenza - manifesta o latente - di disporre di bande che consentano velocitàdi cifra assai elevate, superiori agli 8 Mbit/s. Nell’articolo è poi indicata l’evoluzione dellarete Interbusiness e, più in generale, sono descritte le modifiche già apportate o ancora allostudio per l’infrastruttura di transito trasmissiva e per quella di commutazione.È infine mostrato il modello di business individuato da Telecom Italia e avviato con larealizzazione degli Internet Data Center sul territorio nazionale che hanno l’obiettivo difornire ai clienti - in particolare alle piccole e medie imprese - un’infrastruttura in gradodi fornire servizi applicativi per Internet con una logica di “chiavi in mano”.Telecom Italia si propone infatti di offrire così ai propri clienti non solo la connettivitàalla rete ma anche la gestione dei servizi informativi tipici di ciascuna Azienda.

1. Introduzione

La situazione attuale delle telecomunicazioni ècaratterizzata da una convergenza di fatti e iniziativeche mette in luce l’avvio di una rilevante fase di svi-luppo dei servizi multimediali a banda larga che sistanno moltiplicando attorno al fenomeno Internet.

Lo sviluppo e l’uso di questi servizi costituiràsempre più un elemento caratterizzante delle attivitàdegli individui, delle imprese, della collettività ingenere. Già da diversi anni alcune tra le più feliciintuizioni di alcuni statisti indicavano questa tra lepriorità per lo sviluppo ovvero per la “sopravvivenza”della competitività delle nazioni.

La rete di telecomunicazione italiana nel corsodegli anni Novanta si è adeguata in termini di servizi,di capacità e di qualità, alle migliori reti del mondo.

Raggiunto questo obiettivo, negli ultimi anni(’98, ’99 e nella prima parte del 2000) è stata adot-tata una politica di rigore volta a ottimizzare l’uti-lizzo delle risorse esistenti, riducendo in modosensibile gli investimenti dedicati allo sviluppodell’infrastruttura. Tuttavia, a causa della multime-

dia wave che richiede infrastrutture a larga banda inaccesso e un conseguente incremento della capacità inrete metropolitana, regionale e nazionale (recenti studiportano a ritenere ipotizzabile un incremento di bandacon un fattore 3 o 4 ogni anno per i prossimi cinque anni),il livello degli investimenti è destinato a crescere persostenere lo sviluppo ed il “business” ad esso correlato.

Nel presente lavoro viene sintetizzato il nuovopercorso di Telecom Italia verso la larga banda in ter-mini di tecnologie e infrastrutture - che costituisconoi principali fattori abilitanti per lo sviluppo dei servizimultimediali - ritenute necessarie all’attuazione ditale strategia. La strategia di sviluppo è analizzata perle principali componenti dell’infrastruttura di rete: larete di accesso e quella dorsale (il backbone per i dati).

2. Sviluppo del mercato e della banda

L’attuale sviluppo del mercato dei servizi di con-nettività mostra una crescita senza precedenti deter-minata principalmente dal fenomeno Internet.L’andamento, come è possibile osservare in figura 1,

01 Pileri 12-12-2000 10:27 Pagina 5


Pileri • La via di Telecom Italia verso la larga banda

lascia prevedere che alla fine del prossimo anno labanda in accesso relativa ai servizi dati possa superarequella dei servizi di fonia. La banda complessiva indi-cata nella figura comprende, oltre alla banda aggre-gata relativa agli accessi innovativi, anche quella rela-tiva agli accessi dati tradizionali (X25, canale DISDN, Frame Relay, ATM) e ai CDN.

Per quanto riguarda la situazione in Telecom Italialo sviluppo della banda in accesso previsto è rappre-sentato nelle figure 2 e 3, distinto per servizi offerti eriferiti rispettivamente all’utenza Residenziale eSOHO - Small Office Home Office (figura 2) ed a quellaaffari (figura 3). Come è possibile notare, il ritmo dicrescita della banda ha un andamento pressochéesponenziale per la combinazione essenzialmente didue effetti: il moltiplicarsi dei clienti delle reti dati el’incremento di banda di ciascun cliente valutatoall’incirca in un 60 per cento l’anno.

Nella figura 4 è mostrata invece l’architettura direte che Telecom Italia intende adottare per soste-nere la crescita dei servizi a larga banda.

La rete Atmosfera è utilizzata principalmente nelsegmento di accesso (per gli accessi raccolti con tecno-logia ADSL, HDSL e per parte degli accessi SDH),mentre l’infrastruttura delle dorsali (backbone) è costi-tuita essenzialmente dalla rete IP Interbusiness allaquale sono connessi anche gli IDC (Internet DataCenter).

La soluzione in fibra che prevede l’utilizzo di tec-nologia LAN in ambito metropolitano (indicata infigura come LAN estesa) è realizzata con GBE (GigaBitEthernet) e con apparati LAN Switch, posti sia presso lasede del cliente (edificio) sia in centrale.

3. La rete di accesso

La rete di accesso di Telecom Italia (la struttura ditelecomunicazione che consente la connessione tra lecentrali più periferiche e le sedi dei clienti) è struttu-rata con circa 10 mila centrali terminali (chiamate stadidi linea) dalle quali partono i cavi della rete di accesso(detta anche rete di distribuzione). I cavi sono prevalen-temente in rame anche se, come risultato di impor-tanti progetti di cablaggio ottico avviati fin dai primianni Novanta, Telecom Italia dispone oggi di una rile-vante infrastruttura di cavi ottici in rete di accesso.

3.1 L’accesso a larga banda in rame

Dal punto di vista dei portanti in rame la dimen-sione della rete di accesso è di oltre 100 milioni dichilometri-coppia con una rete caratterizzata da unadistanza media tra la centrale ed il cliente di circa1,5 km1. Una parte rilevante della rete di distribu-zione è anche relativamente nuova - soprattutto

Banda di accesso Gbit/s

40

30

20

2000 2001 2002Anni

10

-

50

ADSL wholesaleADSL retailDial-up IP

Figura 2 Incremento di banda previsto nei prossimianni per le soluzioni di accesso rivolte al mer-cato residenziale e SOHO.

Banda di accessoGbit/s

200

150

100

50

2000 2001 2002-

FTTB (LAN estesa/SDH)HDSL ringADSL ring

Anni

Figura 3 Incremento di banda previsto nei prossimianni per le soluzioni di accesso rivolte al mer-cato affari.

(1) La rete di accesso in rame dispone di 45,7 milioni di rilegamentidi utente sui quali sono attive 24,9 milioni di linee. La percentuale dioccupazione della rete è quindi pari al 54,5 per cento.La lunghezza media di una coppia nella rete di accesso primariaè di 1,3 km, mentre quella di una coppia nella rete secondaria èdi 0,47 km. Tenendo conto che in questi indicatori sono presentianche le coppie “morte” e quelle derivate in parallelo, la lunghez-za media delle coppie della rete primaria e secondaria può esserestimata pari rispettivamente a 1,1 km ed a 0,4 km.Per quanto riguarda le grandi aree metropolitane, da un’analisi con-dotta nella rete di Milano, risulta che la lunghezza media della rete pri-maria è di circa 900 m, mentre per quanto riguarda la rete seconda-ria la lunghezza media è di circa 300 m. Come era prevedibile la lun-ghezza media di un rilegamento di utente in area urbana (1,2 km perMilano) è minore di quella media nazionale (1,5 km).

Previsioni di Telecom Italia


600

2000 2001 2002Anni

500

400

300

Gbit/s

200

100

-

Dati

Voce

Figura 1 Sviluppo della banda in accesso relativo almercato nazionale.


01 Pileri 12-12-2000 10:27 Pagina 6



nelle grandi città - in quanto, specie con il “PianoEuropa” sviluppato negli anni 1988÷92, sono statedestinate alla rete di accesso ingenti risorse finanzia-rie (circa 6 mila miliardi di investimenti per anno)con le quali è stata quasi completamente rinnovata eampliata la rete di distribuzione in rame italiana,adeguandola agli standard tecnici e di qualità delleprincipali reti europee.

Questi elementi costituiscono un notevole puntodi forza nel processo di trasformazione della rete diaccesso in rame a “banda stretta” in una rete a“banda larga” tramite le tecnologie DSL (DigitalSubscriber Loop), con le quali si è in grado di trasmet-tere sui portanti in rame capacità fino a due ordini digrandezza superiori a quelle oggi disponibili con latecnologia ISDN.

I punti di forza sono più precisamente tre:• la notevole disponibilità di collegamenti (loop) in

rame in numero quasi doppio rispetto alla clien-tela (oltre 45 milioni di loop, comprese le scorte diesercizio e le coppie derivate, su una base di circa25 milioni di clienti)2;

• la distanza media tra la centrale e la sede delcliente, che è tra le più basse del mondo e che fadella rete di Telecom Italia una delle più adatteall’introduzione delle tecniche a larga banda3;

• l’età relativamente “giovane” della rete di distri-buzione, soprattutto nelle principali aree metropo-litane.

3.1.1 L’impiego della tecnologia ADSL

Sulla base di questi elementi è stata avviata nel1998 la sperimentazione della tecnologia ADSL - e

più in generale xDSL - nellarete di accesso, arrivando adottobre dello stesso anno apredisporre la prima offertacommerciale destinata aiclienti Business nelle ottoprincipali città del territorionazionale. È interessantenotare che fu proprio la pro-spettiva temporale ravvici-nata di queste tecnologiealtamente innovative a costi-tuire uno dei principalimotivi della perdita di inte-resse, da parte di TelecomItalia, verso il cablaggio otticoesteso all’intero territorionazionale, avviato nel 1997con il progetto Socrate.

Il piano di sviluppo ADSLprocede oggi celermente: circaventicinque città, scelte tra lepiù importanti, sono copertecon infrastrutture ADSLinstallate in oltre 350 centralie, a fine Duemila, il numerodi località servite diventeràcento, con 600 centrali inte-ressate e con circa 11 milionidi famiglie che potenzial-

mente potranno usufruire del servizio.La tecnologia scelta è quella universalmente

riconosciuta come stato dell’arte, in grado di rag-giungere la velocità massima di 8 Mbit/s in down-stream e di circa 1 Mbit/s in upstream.

L’architettura di riferimento è riportata nella figura5: in essa è possibile osservare, da destra verso sinistra,tutti gli elementi di rete utilizzati per il collegamentodalla sede del cliente al PoP (Point of Presence) diTelecom Italia: il modem ADSL del cliente, il MUXADSL in centrale, gli apparati di trasporto e gli appa-rati dati nella sede PoP; a sinistra del PoP è schema-tizzato, con le componenti tecnologiche (IP, ATM,SDH), il backbone per i dati che sarà descritto succes-sivamente.

....AccessoHDSL

HDSL

ADSL MUX

NAS

OLO/ISP(ADSL wholesale)

OLO/ISP(raccolta IP)

GBE

GBEEthernetresidenziale

Accesso alarga banda - LAN estesa

LAN Business

LAN Business

Centro di gestionedella rete IP

Internet DataCenter

NASLarga banda

AtmosferaInterbusiness

ADM

SDH

Sede delcliente

Sede del cliente

Sede del cliente

Sede del cliente

Sede del cliente

Accesso alarga banda - SDH

ADMADSLGBEHDSLISP

=====

Add-Drop MultiplexerAsymmetric Digital Subscriber Line GigaBit EthernetHigh bit rate Digital Subscriber LineInternet Service Provider

LANNASOLOSDHSGU

=====

Local Area NetworkNetwork Access ServerOther Licensed OperatorSynchronous Digital HierarchyStadio di Gruppo Urbano

ADM

ADM

SGU

AccessoADSL

AccessoDial-Up IP

Figura 4 Architettura di rete.

(2) Le tecniche DSL (Digital Subscriber Loop) hanno un limite nelnumero percentuale di coppie che nello stesso settore di cavo traspor-tano i servizi a larga banda. Ricerche e misure effettuate in modo assaiapprofondito hanno mostrato che il limite è di circa il 50 per centorispetto al numero totale di coppie del cavo. I cavi della rete di accessodi Telecom Italia hanno un numero di coppie più elevato rispetto allaclientela attiva e dunque il limite del 50 per cento, se rapportato allaclientela, è, in genere, assai più elevato e di fatto comporta la quasi tota-le assenza di limitazioni pratiche all’impiego di queste tecnologie.

(3) Le tecniche xDSL sono sensibili alla lunghezza della coppia inrame. In particolare i segnali ADSL che arrivano a una velocità“downstream” di 8 Mbit/s sono applicabili a coppie di lunghezza mas-sima di circa 2,5 km, mentre i più veloci segnali VDSL possono arri-vare anche a 50 Mbit/s su lunghezze di circa 500 m.

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Si noti che per i profili di servizio rivolti alla clien-tela Residenziale è presente il NAS (Network AccessServer) che ha il compito di terminare le sessioni PPP(Point to Point Protocol) utilizzate dalla modalità diaccesso Virtual Dial up e di fornire il servizio AAA(Autenticazione, Autorizzazione e Accounting): in questomodo è possibile allocare dinamicamente le risorsedel nodo ATM, i VC (Virtual Circuit) ottimizzandonel’utilizzo.

Dal punto di vista commerciale Telecom Italia haproposto la tecnologia ADSL con due distinte formedi offerta: la prima dedicata alla clientela Business(nell’ambito della più generale offerta RING), l’altradi tipo wholesale indirizzata agli ISP (Internet ServiceProvider) e agli OLO (Other Licensed Operator). Levelocità finora proposte sul mercato sono in realtàassai più ridotte rispetto a quelle potenzialmenteofferte dalla tecnologia ADSL: per il mercato dimassa infatti l’offerta wholesale è caratterizzata da640 kbit/s in downstream e 128 kbit/s in upstream(meno del 10 per cento delle velocità massime),mentre l’offerta business è di 2 Mbit/s downstreame 512 kbit/s upstream.

Le motivazioni per un avvio così cauto dal puntodi vista delle prestazioni offerte tramite ADSL sonodiverse; le più importanti sono legate, per quantoriguarda l’offerta wholesale, alla possibilità di adottareun impianto più semplice a casa del cliente utiliz-zando un modem che il cliente stesso può acquistare einstallare connettendolo a una qualsiasi delle presetelefoniche dell’impianto di casa, avendo cura però diinserire nelle altre prese dei semplici filtri per disac-coppiare il segnale dati da quello fonico4. Per quantoriguarda invece l’offerta business, è stato deciso unavvio prudente del servizio, con prestazioni ridotterispetto a quelle potenziali in modo da consentirne unsuccessivo sviluppo graduale e allo stesso tempo salva-guardare gli investimenti effettuati per i servizi di tra-smissione dati tradizionali a 2 Mbit/s (servizi CDN).

Con la prospettiva della presenza sul mercato diun’offerta di servizi a larga banda per la clientela dimassa estesa sul territorio (circa 10 Mbit/s per il sin-golo cliente) preannunciata da alcuni competitor, è

oggi indispensabile accelerare la definizione e il lan-cio di nuovi profili ADSL con prestazioni e con velo-cità più spinte rispetto a quelle attuali che, come èstato prima chiarito, è già possibile fornire con lecaratteristiche tecnologiche della rete oggi utilizzata5.

3.1.2 La tecnologia HDSL

In alternativa all’ADSL è utilizzata, soprattuttoper le esigenze della clientela Business, la tecnolo-gia HDSL che consente collegamenti a 2 Mbit/ssimmetrici in rete di accesso. In questo casoTelecom Italia ha avviato l’utilizzo di questi sistemigià nel 1996 ed oggi tutte le nuove linee a 2 Mbit/ssono realizzate con la tecnologia HDSL.

Le linee HDSL sono “simmetriche” anche dalpunto di vista della struttura di rete e quindi possonoessere prolungate verso la rete di trasporto utilizzandola rete trasmissiva (SDH o PDH) consentendo così direalizzare collegamenti punto-punto - sia locali chegeografici - e accessi a PoP per servizi dati IP e ATM.

L’architettura utilizzata da Telecom Italia per que-sto servizio è riportata in figura 6. Anche qui da destraverso sinistra è possibile osservare gli elementi di reteutilizzati per il collegamento dalla sede del genericocliente al PoP di Telecom Italia; in questo caso èimpiegato un livello di concentrazione ATM che con-sente di ridurre gli investimenti per la rete di tra-sporto nel segmento tra la centrale e il PoP.

Caratteristica importante nel modo di proporre almercato accessi a larga banda su rame rivolti a clienticon prospettive di crescita nel breve termine è la possi-bilità di costruire “pool” di linee (ad esempio da uno aquattro) mediante opportune terminazioni di rete dainstallare presso le sedi dei clienti (TAM con funziona-lità IMA6). È così possibile realizzare circuiti virtualipermanenti ATM con velocità modulari da 2 a 8 Mbit/s.

La possibilità di impiegare accessi con tecnologiaHDSL, a differenza di quanto accade per l’ADSL, siestende oggi sull’intero territorio nazionale: perquanto è stato detto è, infatti, possibile prolungare iltrasporto dei flussi relativi a questa tecnologia tramitela rete SDH.

ReteATM

ATM

Anello diLivello 1STM16

Mux ADSL

ATMSTM1/E3

Sede del cliente

Sede del cliente

ATU-C

ATU-R

Eth/USB

Eth/USB

ATU-R

SGU/POP SGU SL

Le diverse sedipossono coincidere

======

ADSLATMATU-CATU-REthNAS

Asymmetric Digital Subscriber Line Asynchronous Transfer ModeADSL Terminal Unit - Central officeADSL Terminal Unit - RemoteEthernetNetwork Access Server

======

PoPSDHSGUSLSTM-nUSB

Point of PresenceSynchronous Digital HierarchyStadio di Gruppo UrbanoStadio di LineaSynchronous Transport Module-level nUniversal Serial Bus

STM1/E3

NAS

ReteSDH

ReteIP

POP Interbusiness

Anello diLivello 0

STM4/STM16o link PDH

rete didistribuzione

in rame

Figura 5 Architettura di riferimento per l’offerta ADSL di Telecom Italia.

01 Pileri 12-12-2000 10:27 Pagina 8



3.1.3 Piano di sviluppo degli accessi xDSL

Le considerazioni riportate in precedenza e l’ana-lisi delle tendenze di mercato a livello europeo e nordamericano consentono di puntare a una penetrazioneassai incisiva delle tecnologie xDSL nel mercatonazionale. Gli accessi ADSL avranno uno sviluppoatteso pari a circa 100 mila unità per l’anno in corso,per passare a una disponibilità di circa 800 mila nel2001 e di oltre 1,6 milioni nel 2002.

La copertura del territorio con punti di presenzaADSL è indicata nella tabella 1 nella quale, oltre alnumero delle città coperte nel triennio, è riportatoanche il numero di aree di centrale e la copertura diclientela potenziale.

Gli elementi principali che caratterizzano il posi-zionamento di mercato degli accessi ADSL sono:

• la conferma della modalità di vendita di tipoall’ingrosso (wholesale) in cui gli ISP (InternetService Provider) rendono disponibile il servizio diaccesso veloce a Internet, comprendendo in essol’accesso ADSL; si prevede che oltre il 60 percento delle vendite dell’ADSL al 2002 avvengatramite questo canale;

• l’avvio determinato da parte di Telecom Italia dellavendita al dettaglio (retail) di accessi ADSL presen-tati alla clientela finale quale “naturale” evoluzionedegli accessi ISDN; è previsto nel triennio 2000-2002 un effetto di sostituzione di accessi ISDN conADSL per oltre 600 mila unità pari all’80 per centodegli accessi retail ADSL previsti al 2002.La stima dello sviluppo atteso per gli accessi

HDSL e in prospettiva SDSL (Symmetrical DigitalSubscriber Line) [1], [2] non è lontana da un incre-mento di 60 mila unità in tre anni (2000-2002) ed èdestinata a crescere ancora per il triennio successivoin base all’incremento straordinario previsto per leforme di offerta di accesso a portali a larga banda perservizi che sono essenziali alla crescita del modello dibusiness, soprattutto per le piccole e medie impreseche oggi si trovano nella fase iniziale nell’uso delletecnologie di comunicazione dati e Internet.

In base alla crescita del numero di clienti dei servizidi accesso con tecnologie xDSL su rame è possibile sti-mare la capacità richiesta in rete; i dati riportati intabella 2 tengono conto di diversi fattori quali la con-temporaneità della trasmissione da parte dei singoli

ReteATM

Anello diLivello 1STM16

Anello diLivello 0

STM4/STM16o link PDH

rete didistribuzione

in rame

Le due sedipossono coincidere

Le due sedipossono coincidere

=====

ATMHDSLPDHPoPSDH

Asynchronous Transfer ModeHigh bit rate Digital Subscriber LinePlesiochronous Digital HierarchyPoint of PresenceSynchronous Digital Hierarchy

====

SGUSLSTM-nTAM

Stadio di Gruppo UrbanoStadio di LineaSynchronous Transport Module-level nTerminazioni di Accesso Multiservizio

ReteSDH

Nodo ATM

PoP SGU

Concentratore ATM

HDSL HDSL

Sede delcliente

SL

E1TAM o router

ReteIP

STM1/E3 STM1/E3

Figura 6 Architettura di riferimento per l’offerta HDSL di Telecom Italia.

Località

Centrali

Clientela potenziale (mlni)

100

640

11

2000

300

980

14

2001

500

1.500

16

2002

Tabella 1 Diffusione degli accessi ADSL sul territorio.

(4) Questa tecnologia è caratterizzata dalla presenza di un diramato-re (splitter) distribuito.

(5) Naturalmente l’aumento della capacità non riguarda soltanto latratta tra ATU-R e ATU-C, ma si ripercuote, sia pure in maniera piùcontenuta, anche sui segmenti di rete che stanno a monte delle infra-strutture di accesso.

(6) La TAM (Terminazioni di Accesso Multiservizio) può effettuare l’IMA(Inverse Multplexing Access), ovvero la possibilità di mettere assieme labanda resa disponibile da diversi circuiti fisici per ottenere VC (VirtualCircuit) con requisiti di banda superiori alla banda di un solo circuito.

2000 2001 2002

Accessi ADSL (mlni)

Accessi HDSL (x1000)

Banda ADSL Gbit/s

Banda HDSL Gbit/s

Gbit/s

0,15

18

3

14

17

0,8

40

15

50

65

1,7

60

40

120

160

Tabella 2 Capacità di banda richiesta in rete per gliaccessi con portanti in rame.

01 Pileri 12-12-2000 10:27 Pagina 9



clienti e la multiplazione statistica dei pacchetti in rete.La capacità richiesta dai servizi a larga banda aumen-

terà quindi nel prossimo triennio di quasi 10 volte.

3.2 L’accesso a larga banda in fibra ottica

3.2.1 Le tecnologie ottiche Fiber To The Building

La seconda tecnologia, cui è legato lo sviluppodella larga banda, è la fibra ottica in rete di accesso.Con la fibra ottica terminata nella sede del clientefinale la capacità disponibile diventa oltre 10 milavolte maggiore di quella che oggi si ottiene conl’ISDN e quindi permette di soddisfare le futurenecessità al momento ipotizzabili anche per i clientipiù esigenti.

È stato ricordato in precedenza come TelecomItalia, già all’inizio degli anni Novanta, avesse avviatoprogetti di cablaggio ottico mirati alle zoneindustrialmente più avanzate del Paese.Dapprima i “veli ottici”, il progetto “TOP500” e infine il grande progetto italiano dicablaggio “Socrate” hanno contribuito a por-tare, pressoché in tutte le province italiane, auna larga diffusione di sistemi in fibra otticanella rete di accesso.

Alcuni valori possono consentire di stimaremeglio la ricchezza di questo patrimonio: l’e-stensione dei cavi ottici installati in rete diaccesso è oggi di circa 4 mila km dei quali circail 30 per cento è localizzato a Milano ed aRoma. Se a tale quantità si aggiungono i por-tanti ottici utilizzati per la connessione dellecentrali metropolitane, l’estensione di cavi infibra ottica supera i 10 mila chilometri.

Nella tabella 3 è riportata la consistenza difibra ottica nelle diverse aree territoriali in cuiè stato suddiviso il nostro Paese7.

Telecom Italia intende oggi sviluppareulteriormente questo patrimonio tramite unastrategia basata su tre elementi principali:• sviluppo dei portanti in fibra ottica per il

completamento dell’infrastruttura di anelli metropoli-tani che costituisce l’infrastruttura delle grandiarterie della capacità di comunicazione e diaccesso ai servizi ed ai contenuti multimedialimetropolitani, nazionali e internazionali;

• cablaggio fino agli edifici, FTTB (Fiber To TheBuilding) mirato ai clienti Business o a grandi isti-

tuzioni nazionali o locali con rilevanti esigenzedi capacità di trasporto dell’informazione, nongestibili con l’accesso in rame anche se reso sen-sibilmente più esteso con l’impiego delle tecno-logie xDSL;

• offerta di servizi a larga banda basati su sistemi otticia tutti quei clienti, Residenziali o SOHO (Small OfficeHome Office) che si trovano negli edifici e nellearee dove arriva la fibra giustificata dalla presenzadi un cliente Business8.Il piano di cablaggio mirato ai clienti Business è in

corso da alcuni anni. Dopo aver concluso il progetto“Socrate”, come si è già avuto modo di ricordare, èstata avviata l’iniziativa di cablaggio ottico competitivobasata sull’individuazione dei clienti - che presentanol’esigenza di trasportare una banda maggiore ma chesono ancora connessi alla rete attraverso portanti inrame - e sul cablaggio in fibra ottica degli stessi.

Finora sono circa duemila le sedi connesse infibra: sono sedi importanti dove spesso sono allocati icentri di calcolo di grandi Aziende o di Enti di rilievo(Industrie, Banche, Università, Assicurazioni). Isistemi trasmissivi oggi impiegati sono quelli SDH(Synchronous Digital Hierarchy) generalmente con unacapacità di 155 Mbit/s simmetrica. Per le sedi chehanno l’esigenza di disporre di una banda più ampiasono utilizzati collegamenti a 622 Mbit/s e in qualchecaso anche a 2,5 Gbit/s.

In base alla nuova strategia il piano di cablaggioottico mirato dei clienti Business per il triennio incorso (2000-2002) è stato completamente ridefinito emira a cogliere aspetti rilevanti quali:• la rifocalizzazione, da parte di Aziende che ope-

rano in comparti diversi, di una significativa partedel loro business system secondo i principi della e-economy e quindi la ridefinizione dei principaliprocessi interni, dei processi business to business edi quelli business to consumer, attraverso l’uso mas-siccio delle tecniche dei portal, dell’Intranet odell’Extranet;

Territori

* Esclusa Roma

km cavo in f.o. km

Piemonte e Valle D’Aosta

Milano

Lombardia (escluso Milano)

Nord Est (Veneto, Trentino, Friuli)

Centro Nord (Emilia, Marche e Umbria)

Centro 1 (Toscana e Liguria)

Roma

Centro 2 (Lazio, Sardegna, Abruzzo e Molise)*

Sud 1 (Campania, Basilicata e Puglia)

Sud 2 (Sicilia e Calabria)

Totale

500

1.226

598

1.662

1.447

643

2.762

433

1.017

560

10.848

38.324

75.662

23.394

72.623

71.879

46.818

146.462

23.975

49.903

27.698

576.738

Tabella 3 Consistenza dei portanti in fibra ottica di Telecom Italianelle principali città del territorio nazionale.

(7) Il numero totale di km cavo in fibra ottica in Italia oggi disponibi-le nella rete di Telecom Italia (accesso e transito) è di circa 100.000 kmper un numero di km f.o. (km cavo * numero di fibre nel cavo) pari a2,3 milioni.

(8) Esempio rimarchevole è quello di Milano, dove il progetto dicablaggio mirato della clientela più importante porterà entro il 2002 acirca 12 mila edifici connessi con portanti ottici. Considerando unnumero medio di unità abitative pari a circa venti per ciascuno diquesti edifici si ottiene un numero di famiglie indirizzabili verso que-sto tipo di accesso a larga banda di circa 240 mila, ossia oltre il 12 percento della clientela di Milano.

01 Pileri 12-12-2000 10:27 Pagina 10



• la necessità di rispondere in modo deciso alle ini-ziative di cablaggio da parte dei nuovi operatorioggi in fase di crescita;

• la necessità, infine, di valorizzare al meglio ilpatrimonio in fibra ottica già oggi disponibile.Questi aspetti rendono necessaria una significativa

accelerazione all’iniziativa di cablaggio qui descrittaalmeno nelle principali città a partire, naturalmente,da Milano e Roma.

3.2.2 Piano di sviluppo degli accessi Fiber ToThe Building

In accordo con i principi ora enunciati, è stato ela-borato un piano di cablaggio finalizzato a raggiungerein tre anni 22 mila nuove sedi di clienti importanti(delle quali circa mille nell’anno in corso) ed a poten-ziare l’infrastruttura ottica ad anello in rete di accesso.Nell’ambito di tale iniziativa - oggi già in fase opera-tiva - Telecom Italia impiegherà sia la tecnologia ditrasporto SDH (già da alcuni anni utilizzata nella retedi trasporto), che costituisce lo strato di base sul qualeportare rapidamente e in maniera affidabile il trafficoIP, sia il trasporto di flussi IP immessi direttamente suportante ottico con l’obiettivo di rendere minimi icosti per singola sede.

Lo sviluppo di accessi FTTB nel triennio 2000-2002 è indicato nella tabella 4, nella quale è riportataanche la banda totale richiesta nell’accesso.

Questo sviluppo richiede di rendere ottimo l’inve-stimento unitario per edificio (o per connettersi allasede del cliente Business); tenendo conto dell’accessoe del trasporto, dovrebbe basarsi sui 40 milioni persede per un totale, nei tre anni, di circa 1000 miliardi.

La diffusione degli accessi FTTB è prevista inaccordo con le quantità indicate nella tabella 5.

Le località passeranno dalle 25 del 2000 alle 50del 2001 fino alle circa 70 del 2002.

La dimensione delle iniziative di cablaggio chesaranno realizzate nello stesso triennio vedrà quasiraddoppiare la consistenza attuale di cavi ottici inrete di accesso, portandola da circa 400 mila a circa700 mila chilometri di fibra ottica.

Il progressivo cablaggio di un numero così significa-tivo di sedi - e quindi di edifici - renderà convenientel’utilizzo di sistemi ottici anche per offrire connettivitàa larga banda alla clientela SOHO e Residenziale pre-sente negli stessi edifici. Gli investimenti per realiz-zare questa offerta sono infatti marginali rispetto aquelli necessari per portare la fibra ai clienti Businessche continuerà naturalmente a essere l’obiettivo prin-cipale del cablaggio mirato. In questo modo sarà possi-bile fornire almeno 10 Mbit/s a ciascun cliente, impie-gando sistemi di tipo LAN Ethernet adattati per unambito non più solo locale ma geografico (LAN estesa).

Con questa capacità offerta al cliente in modo simme-trico è possibile integrare voce, video e dati, rendendorealizzabili servizi multimediali evoluti.

2000 2001 2002

Accessi FTTB

Banda FTTB (Gbit/s)

1.000

4

7.000

25

22.000

100

Tabella 4 Sviluppo degli accessi FTTB e relativa bandaraccolta.

2000 2001 2002

Località

Centrali

Rete di accessoin fibra ottica (kmfo)

25

115

25.000

50

200

70.000

70

600

180.000

Tabella 5 Crescita degli accessi FTTB e sviluppo dellarete di accesso in fibra ottica.

ReteATM

...

. . .

...

......

SGU/SL

ATM E3/STM-1

ATM E3/STM-1

ATM E3/STM-1

ADM 1 CP

ADM 1 CP

ADM 1 CP

ADM 1 CP

ADM 1 CP

N x 2 Mbit/s

ADM 16/1

Anellometropolitano

STM16

ADM 16/1 ADM

16/1

C-ATM

ATM E3/STM-1

SGU/PoPSGU/SL

Possibili sedi del cliente

Clienti a 34 Mbit/s su anello condiviso

Cliente a 34/155 Mbit/s su anello dedicato

Clienti a N x 2 Mbit/s su anello condiviso

ATMSTM-1

ReteSDH

ReteIP

2 Mbit/s

====

ADMATMC-ATMPoP

Add-Drop MultiplexerAsynchronous Transfer ModeConcentratore ATMPoint of Presence

====

SDHSGUSLSTM-n

Synchronous Digital HierarchyStadio di Gruppo UrbanoStadio di LineaSynchronous Transport Module-level n

Figura 7 Architettura di riferimento per l’accesso FTTB del tipo SDH.

01 Pileri 12-12-2000 10:27 Pagina 11



L’architettura FTTB per la clientela Residenzialee Business proposta da Telecom Italia è indicata infigura 7 (soluzione SDH) e figura 8 (soluzione LANestesa). La prima di queste due soluzioni prevede l’u-tilizzo di ADM (Add-Drop Multiplexer) 16/1 in centralee di ADM 1 compatti presso la sede del cliente, men-tre presso il PoP sono posti concentratori ATM per gliaccessi N x 2 Mbit/s.

La soluzione con tecnologia LAN estesa è realiz-zata con anelli in fibra ottica che utilizzano tutti appa-rati LAN switch con interfacce GBE (GigaBitEthernet), mentre presso le sedi dei clienti sono utiliz-zate interfacce FE (Fast Ethernet); in questo caso iservizi offerti sono tutti basati sul solo protocollo IP.

3.3 L’accesso “ibrido” a larga banda in fibra ottica e rame

Telecom Italia sta sviluppando una terza via per iltrasporto di segnali a larga banda nell’accesso, basatasu tecnologie ibride di rame e fibra che utilizzano ilportante ottico negli anelli metropolitani della rete diaccesso primaria e il portante in rame nell’ultimo“mezzo miglio”.

È così possibile fornire accessi con velocità piùelevate di quelle raggiungibili con ADSL. La tecno-logia in oggetto prende il nome di VDSL (Very high bit-rate Digital Subscriber Line) e consente di portare alcliente una capacità trasmissiva che va dai 10 Mbit/ssimmetrici ai 50 Mbit/s asimmetrici.

Il piano di sviluppo non è ancora definito. La spe-rimentazione estesa della tecnologia VDSL è stataavviata nell’anno in corso, nell’ambito della “piat-taforma sperimentale permanente di rete” e vedrà leprime realizzazioni commerciali nel 2001.

Questi sistemi completeranno nel breve-mediotermine le opzioni tecnologiche per portare la largabanda a una rilevante percentuale delle famiglie edelle aziende italiane. Gli investimenti unitari si pro-

spettano contenuti e confermano la validità della stra-tegia descritta nel paragrafo precedente sull’impiegodei portanti in fibra ottica.

3.4 L’accesso “tradizionale” ai servizi on-line

Nell’ambito delle strategie di evoluzione verso lalarga banda va considerato lo sviluppo della connetti-vità on-line tramite le normali linee telefoniche POTSo ISDN: innanzitutto perché sono gli accessi numeri-camente di gran lunga più utilizzati e, in secondoluogo, perché la durata delle connessioni e la quantitàdi dati scambiata durante una generica connessione stadrasticamente crescendo a fronte di nuove esigenze diintrattenimento, di informazione on-line, di commer-cio on-line e di altre applicazioni che richiedono l’ac-quisizione di contenuti non solo testuali ma semprepiù ricchi di immagini sofisticate e di brani audio.

L’impatto dello scenario in sensibile crescita som-mariamente descritto è molto rilevante per la rete ditransito sia a livello metropolitano sia a livello nazio-nale.

È prevedibile che il numero degli utilizzatori deiservizi on-line abbia uno sviluppo che dai 9 milioniprevisti a fine 2000 condurrà a circa 18 milioni al 2004(questa stima potrebbe essere ancora prudente).L’attività on-line, definita come “esigenze medie dibanda di picco per singolo cliente legate al tempo diconnessione e alla tipologia di servizi richiesti”, cre-sce anch’essa velocemente.

Nella tabella 6 è riportata una stima delle quantitàin gioco.

È opportuno notare che la stima si basa su un’ipo-tesi, oggi valida, secondo la quale il rapporto di con-centrazione tra clienti e porte di accesso è di circaventi. Tuttavia la crescita delle applicazioni usufrui-bili on-line e le proposte tariffarie (in particolarequelle orientate a un canone fisso cosiddette flat), che

ATMFEGBEPoP

====

Asynchronous Transfer ModeFast EthernetGigaBit EthernetPoint of Presence

SDHSGUSL

===

Synchronous Digital HierarchyStadio di Gruppo UrbanoStadio di Linea

Rete ATM

Rete IP

Rete SDH

Porta GBE

GBE

GBE

FE

FE

FE

FE

FE

Sede del cliente

GBESGU/PoP

SGU/SL

SGU/SL

Figura 8 Architettura di riferimento per l’accesso FTTB del tipo LAN estesa.

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incentiveranno comportamenti di connessione per-manenti always on da parte dei clienti, potrebberoportare facilmente a un ulteriore incremento dellecapacità di picco indicate in tabella.

4. Il Backbone per i dati

L’evoluzione dei servizi a larga banda in accessoindicata nei precedenti paragrafi porta a un’evolu-zione considerevole delle reti dorsali dedicate al tra-sporto metropolitano, regionale ed a lunga distanzadella nostra rete nazionale.

La tabella 7 riassume le necessità di banda inGbit/s indotte sul Backbone dalle varie tipologie diaccesso; si noti come i valori siano più bassi rispetto aquelli indicati in precedenza. Questa riduzione èdovuta principalmente a due fattori: la richiusura diuna quota del traffico all’interno dei PoP e la multi-plazione statistica del traffico sul Backbone.

Il confronto con la capacità oggi trasportata dallarete, essenzialmente dovuta ai servizi tradizionali difonia e dati dedicati (circuiti diretti numerici), è significa-tivo in quanto il valore attuale è vicino ai 100 Gbit/s epresumibilmente è destinato a decrescere nel tempo.

L’esplosione della banda richiesta per le applica-zioni on-line renderà necessario un significativo ade-guamento della capacità della rete di trasporto cheinteresserà tutti gli strati di rete: quello infrastruttu-rale; di trasporto trasmissivo; di commutazione (swit-ching & routing).

4.1 L’infrastruttura trasmissiva

La strategia di intervento legata all’evoluzionedell’infrastruttura trasmissiva si basa sullo sviluppo

dei portanti ottici e dello strato trasmissivo SDH eWDM che su esso si appoggia.

Nell’ambito della rete nazionale l’attuale livello dioccupazione delle fibre ottiche (oltre il 65 per cento),nonché la tipologia delle fibre utilizzate - fibre cherispondono alla Raccomandazione G.653 dell’ITU/T eche non sono ottimali per un impiego dei nuovi sistemiottici (WDM) - rendono necessari una serie di inter-venti di potenziamento. A questo scopo è allo studio laposa di un nuovo cavo ottico tra Milano e Palermo euno tra Torino e Venezia con una potenzialità di almenocento fibre ottiche conformi al nuovo standard indicatonella Raccomandazione G.655 dell’ITU/T.

La capacità aggiuntiva che tale realizzazione con-sentirà a regime, ossia quando tutte le coppie di fibresaranno equipaggiate con sistemi DWDM a 40 lun-ghezze d’onda - ciascuna delle quali illuminata con ter-minali di linea a 10 Gbit/s - raggiunge i 20 Tbit/s, chesi aggiungerà alla capacità resa disponibile dalla retetrasmissiva nazionale attuale chiamata “Arianna”9.

4.2 L’infrastruttura di commutazione

Come si è precedentemente ricordato, l’evolu-zione dei servizi di connettività di dati a larga banda èfortemente polarizzata dall’utilizzo di servizi IP.

A questo scopo è allo studio un’evoluzione dellarete di transito di Interbusiness che consente digestire i volumi di traffico attesi tenendo presentel’ottimizzazione degli investimenti. Questa evolu-zione prevede una soluzione architetturale a stellacon dodici PoP di transito e due PoP centro stella (aRoma e a Milano).

Ogni PoP centro stella sarà localizzato in una dop-pia sede per aumentarne la disponibilità, consen-tendo una più razionale ripartizione del bacino dicompetenza; in questo modo, ad esempio, il centrostella di Milano raccoglierà il traffico dei PoP di tran-sito del nord Italia e altrettanto farà il nodo di Romaper il centro-sud.

L’incremento di banda previsto suggerisce inoltrealtri vantaggi adottando soluzioni IP direttamente suSDH per la realizzazione dei collegamenti tra i PoP elascia aperta la strada a ulteriori ottimizzazioni conl’introduzione del WDM.

L’utilizzo della tecnologia ADSL e la sua larga dif-fusione sul territorio rendono necessario anche unadeguamento della rete Atmosfera10 con l’introdu-zione (già in atto) di un nuovo dominio ATM. Questodominio consente inoltre di offrire il controllo dellaqualità del servizio QoS (Quality of Service) che è allabase di ogni SLA (Service Level Agreement); sono ancheattese soluzioni analoghe disponibili a breve per lapiattaforma di rete IP. Il nuovo dominio ATM pre-vede quarantasette sedi periferiche edge e dodici sedidi transito.

2000Gbit/s 2001 2002

Dial-up

ADSL+HDSL

FTTB

Totale

1

6

2

9

2

25

6

33

3

65

40

108

Tabella 7 Sviluppo della banda complessiva indotta sulBackbone dalle diverse tipologie di accesso.

2000 2001 2002

Clienti (mlni)

Porte dial-up (x1000)

kbit/s per porta

Banda complessiva generata (Gbit/s)

9

100

10

1

10,5

125

20

2,5

12,5

150

30

4,5

Tabella 6 Crescita del mercato degli accessi dial-up eprincipali grandezze caratteristiche.

(9) Tbit/s = 1012 bit/s.

(10) Gli apparati di raccolta ADSL (MUX) utilizzano la tecnologia ATM;l’utilizzo di multiplatori ATM (MGX) è invece necessario per consentire dieffettuare la concentrazione del traffico degli utenti RING (HDSL o FTTB).

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4.3 Internet Data Center

Di recente, seguendo un modello di business giàsperimentato con successo negli Stati Uniti e indiversi altri Paesi, è stato formulato un accordo traTelecom Italia e IBM per la realizzazione di setteIDC (Internet Data Center) sul territorio nazionaleentro il 2005 con l’obiettivo di fornire alle piccole emedie imprese italiane un’infrastruttura a banda largain grado di ospitare tutti i servizi applicativi perInternet con una logica di chiavi in mano. TelecomItalia si propone così come partner privilegiato peroffrire soluzioni di outsourcing che riguardano la con-nettività e la gestione dei servizi informatici peculiaridelle singole Aziende.

Quest’anno saranno realizzati i primi due IDC, aPomezia (Roma) e a Rozzano (Milano): si tratta digrandi centri (circa 2400 m2) ciascuno dei quali ospi-terà oltre settemila server; all’interno essi sarannosuddivisi in lotti (field) nei quali saranno forniti alleAziende clienti servizi di housing e hosting. Dato il pro-filo di traffico atteso, prevalentemente legato adapplicazioni B2B (Business to Business) e B2C (Businessto Consumer), e date le dimensioni che essi presen-tano, gli IDC costituiranno centri di notevole aggre-gazione del traffico. È prevista perciò un’attestazionedi essi alla rete Interbusiness mediante collegamentia 2,5 Gbit/s protetti su doppia via diversificata.

5. Conclusioni

Alla luce di quanto esposto può essere conclusoche Telecom Italia, con il Piano “Larga Banda”appena varato, si appresta a compiere un’importantetrasformazione che la vedrà modificare il proprio corebusiness da gestore telefonico (principalmente orien-tato all’offerta di servizi telefonici) a operatore di ser-vizi dati principalmente impegnato a fornire non solola semplice connettività trasmissiva, ma anche servizia valore aggiunto alle imprese. L’impegno finanziariorichiesto, pur essendo di notevole entità (circa 3000miliardi nel triennio 2000-2002), risulta tuttavia soste-nibile e giustificato dalla redditività degli investi-menti previsti.

Questa nuova strategia consentirà alle Aziendedel nostro Paese di recuperare competitività nell’am-bito dei mercati emergenti ed a Telecom Italia diproporsi come protagonista di primo piano della“new economy”.

Stefano Pileri si è laureato a Roma nel 1980in Ingegneria Elettronica e si è specializzato inElettromagnetismo Applicato nel 1981. Haoperato in SIP dal 1982 dove ha occupatoresponsabilità crescenti nell'ambito della Reteed in particolare nel settore dei Sistemi diGestione. È stato poi responsabile della Rete nelterritorio dell'Emilia Romagna negli anni1993÷94. Nel 1996 ha assunto la responsabilitàdella Pianificazione e Sviluppo Clienti Retenell'ambito della Divisione Rete di Telecom

Italia. Nel 1997 ha ricoperto l'incarico di Responsabile dell'AreaPianificazione e Sviluppo della Direzione Rete. Da marzo 1998 è ilResponsabile della Direzione Rete di Telecom Italia SPA, e dalluglio 2000 opera con le stesse funzioni nell'ambito della BusinessUnit Wireline Services.

ADSL Asymmetric Digital Subscriber LineATM Asynchronous Transfer ModeATU-C ADSL Terminal Unit - Central officeATU-R ADSL Terminal Unit - RemoteB2B Business to BusinessB2C Business to ConsumerCDN Circuito Diretto NumericoDSL Digital Subscriber LoopDWDM Dense Wavelength Division

MultiplexingFE Fast EthernetFTTB Fiber To The BuildingGBE GigaBit EthernetHDSL High bit rate Digital Subscriber LineIDC Internet Data CenterIMA Inverse Multplexing AccessISP Internet Service ProviderLAN Local Area NetworkMUX ADSL MUltipleXer ADSLOLO Other Licensed OperatorPoP Point of PresencePOTS Plain Old Telephone ServiceQoS Quality of ServiceSDH Syncronous Digital HierarchySDSL Simmetrical Digital Subscriber LineSLA Service Level AgreementSOHO Small Office Home OfficeTAM Terminazioni di Accesso MultiservizioVC Virtual CircuitVDSL Very high bit-rate Digital Subscriber

LineWDM Wavelength Division Multiplexing

[1] Antonelli, F.; Petrini, L.: Soluzioni di rete perl’offerta di servizi interattivi su sistemi ADSL.«Notiziario Tecnico Telecom Italia», Anno 7, n.3, dicembre 1998, pp. 61-70.

[2] Di Biase, V.C.; Petrini, L.: Realizzazione di retidi accesso con sistemi ADSL. «Notiziario TecnicoTelecom Italia», Anno 7, n. 3, dicembre 1998,pp. 71-80.

Ringraziamenti

Desidero ringraziare gli ingegneri Cinzia Sternini eCamillo Bellomo per la collaborazione fornita nella reda-zione di questo testo.

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L’internazionalizzazione

di Telecom Italia

La Rete Internazionale di Telecom Italia


GIANFRANCO CICCARELLA

OSCAR CICCHETTI

La progressiva liberalizzazione dei mercati e l’affermarsi di continue innovazioni tec-nologiche hanno caratterizzato lo scenario internazionale nel settore delle telecomunica-zioni e hanno favorito lo sviluppo di nuovi modelli di business, che fanno riferimento auna segmentazione del mercato molto spinta, con una netta distinzione tra servizi who-lesale e servizi retail e che sono basati su innovative architetture di rete e di nodo oratecnicamente realizzabili.La liberalizzazione consente infatti la raccolta, l’instradamento e la terminazione deltraffico internazionale con modalità che sono alternative agli accordi bilaterali tra cor-rispondenti e che richiedono l’utilizzo di reti “cross-border” proprietarie di tipo multi-servizio (backbone regionali). È stata così favorita una transizione da un ambientemonopolistico di tipo “integrato”, con prodotti “bundled” - per i quali cioè non esistevauna netta separazione tra wholesale e retail, con prezzi “regolati” e con una competizio-ne molto limitata (per esempio ai circuiti e al traffico di transito) - a un ambiente in cui,a causa della competizione, l’offerta dei servizi di telecomunicazione internazionali pro-gressivamente si differenzia e nasce un mercato wholesale specializzato per la banda ed iservizi, per il quale il time-to-market, il costo e la qualità diventano fattori di successo.Come conseguenza dell’evoluzione del modello di business, anche l’architettura della ReteInternazionale di Telecom Italia è ora in una fase di profondo cambiamento: i collega-menti bilaterali sono gradualmente integrati da backbone regionali multiservizio nellearee dell’Europa, del bacino del Mediterraneo, del nord-Atlantico e dell’America Latina,dove è prevalente l’interesse strategico di Telecom Italia, anche per la presenza di SocietàPartecipate.L’introduzione di una nuova piattaforma di rete integrata multiservizio permette inoltreil superamento delle attuali reti specializzate per servizio (voce, dati, IP, ATM) e non sologarantisce gli obiettivi di riduzione dei costi unitari (il costo medio annuo del Mbit/s“venduto” diminuisce del 68 per cento dal 1999 al 2002), ma anche consente una gestio-ne flessibile e mirata della qualità nella fornitura dei servizi.

1. Lo scenario di riferimento

Il nuovo assetto normativo e regolatorio nel settoredelle telecomunicazioni ha determinato profondicambiamenti nel modello di business internazionaledei gestori tradizionali e ha consentito l’ingresso dinuovi entranti (network provider, network operator, ser-vice provider), sia nel settore dei servizi che in quellodelle infrastrutture. In Europa questo processo è statoavviato nel 1996 allorché è stata data la possibilità anuovi operatori di vendere capacità e, successiva-mente, nel 1998 è stato aperto alla competizione l’in-tero mercato della telefonia vocale: da allora YankeeGroup [1] valuta che siano attivi quasi seicento provi-

der di telefonia internazionale, con il correlato fabbi-sogno di connettività pan-europea.

Il numero di carrier operanti nel mercato whole-sale internazionale nei quattro principali Paesi euro-pei (Gran Bretagna, Francia, Italia, Germania) si è poitriplicato dal 1997 al 1999 passando da un centinaio acirca trecento.

Il modello di business degli operatori internazio-nali tradizionali è basato su collegamenti bilaterali(mezzi circuiti) e sul meccanismo delle TAR (TotalAccounting Rate). Questo modello presenta una elevataprevalenza dei costi “commerciali” (TAR) rispetto aquelli di rete e regola i pagamenti per la terminazionedel traffico sulle reti estere di destinazione in base allo

02 Balena 12-12-2000 10:45 Pagina 15


Ciccarella - Cicchetti • La Rete Internazionale di Telecom Italia

sbilanciamento tra il trafficoentrante e quello uscente.

La figura 1 mostra l’archi-tettura della rete internazio-nale di Telecom Italia allafine del 1999: la rete ha unatopologia a stella e l’87 percento della banda acquisita èdi tipo bilaterale.

1.1 Nuove modalità di gestione del traffico internazionale

Con il processo di libera-lizzazione e di deregulationdei servizi, la raccolta, l’instra-damento e la terminazionedel traffico internazionalepossono essere realizzati adot-tando modalità alternativeagli accordi bilaterali tra corri-spondenti (vedi i riquadririportati in questo articolo).

È possibile effettuare ad esempio la consegna deltraffico (call delivery) su circuiti privati internazionali,gli IPLC (International Private Leased Circuit), connessia operatori nazionali, oppure realizzare reti cross-bor-der e avere nodi di commutazione in altri Paesi.

In questi casi si parla rispettivamente di modelloISR (International Simple Resale) e di break-out e ilcosto non è più basato sulle TAR, ma sul costo di ter-minazione e su quello di interconnessione nazionale.

TeleGeography 2000 analizza alcune nuove possi-bili opzioni [2], disponibili per un International ServiceProvider, valutando il costo di una chiamata telefonicatra New York e Berlino (il cui prezzo retail è pari a0,20 $/min) secondo quattro modalità:a) relazioni bilaterali tradizionali tra carrier (carrier set-

tlement): 0,121 $/min (di cui 0,021 per l’acquisi-zione del traffico dal carrier locale negli Stati Unitie 0,10 per la TAR, cioè per la consegna in

12

56

98

0

3

7

4

*

Reti OLO

ISC

ISC

50% gestore estero 100% TI

50% TIRete nazionale di

Telecom Italia

ISC = International Switching Center

Circuito bilaterale

OLO

TI

=

=

Other Licensed Operator

Telecom Italia

Figura 1 L’architettura della rete internazionale di Telecom Italia nel 1999.

Le componenti di costo di unachiamata internazionale tra uncliente del Paese A e uno delPaese B sono date da1: • costi di rete (17 per cento):

- costo della tratta nazionale;- costo del mezzo circuito

internazionale;• costo commerciale (83 per

cento):- costo di metà TAR per la

consegna del traffico allarete estera di destinazione.

Nel modello tradizionale il costodel circuito internazionale è con-diviso dai due operatori che ter-minano reciprocamente il trafficosulle proprie reti.

1) I valori si riferiscono alla connessione New York - Berlino, riportati in “TeleGeography 2000” [2].

MODALITÀ DI RACCOLTA, INSTRADAMENTO E TERMINAZIONE DEL TRAFFICO INTERNAZIONALE

MODELLO TRADIZIONALE

Tratta nazionaledi origine

Costo dellatratta nazionale

Costo di metà TAR Costo di metà TAR

Costodi metàcircuito

ISC

ISCTAR

==

International Switching CenterTotal Accounting Rate

ISCRete

nazionaleRete

nazionale

Trattainternazionale

Tratta nazionaledi destinazione

Paese A Paese B

02 Balena 12-12-2000 10:45 Pagina 16



Germania. In queste valutazioni è considerato tra-scurabile il costo marginale del mezzo circuitotransatlantico di proprietà);

b) utilizzo di wholesale carrier (wholesale for resellers):0,07 $/min (la tariffa wholesale comprende tutti icosti end-to-end);

c) International Simple Resale (ISR): 0,059 $/min (dicui 0,021 per l’acquisizione del traffico dal carrierlocale negli Stati Uniti; 0,011 per l’affitto di un cir-cuito privato internazionale e 0,027 per l’intercon-nessione in Germania);

d) interconnessione nel Paese di destinazione (carrierinterconnect): 0,05 $/min (di cui 0,021 per l’acquisi-zione del traffico dal carrier locale negli Stati Unitie 0,027 per l’interconnessione in Germania. Èconsiderato trascurabile il costo marginale del cir-cuito transatlantico in proprietà).I nuovi operatori (newcomer) entrano così nel mer-

cato con prezzi competitivi, sfruttando le modalitàinnovative di effettuare la consegna del traffico, cheutilizzano reti non tradizionali e il differenziale esi-stente fra il livello di costo delle TAR ed i costi di ter-minazione e di interconnessione.

La riduzione dei costi commerciali (ad esempio diterminazione) fa sì che per questi nuovi modelli dibusiness i costi di rete diventano sempre più signifi-cativi. Per ridurre i costi e per far fronte alla competi-zione sui prezzi da parte dei nuovi entranti anche glioperatori tradizionali (incumbent) adottano modalità

innovative di consegna del traffico.

1.2 Evoluzione del modello di business

La liberalizzazione dei servizi, oltre all’abbatti-mento generalizzato dei prezzi, favorisce anche lafocalizzazione dell’offerta su tipologie di servizio spe-cifiche e una segmentazione del mercato.

Si è così passati da un ambiente monopolistico ditipo “integrato”, con prodotti bundled, per i quali cioènon esisteva una netta separazione tra wholesale eretail, con prezzi “regolati” e una competizione assailimitata (per esempio ai transiti), a un nuovo scenarioin cui, a causa della competizione, le differenze trawholesale e retail si accentuano e in cui il time-to-market e quindi flessibilità, costo e qualità della retediventano fattori di successo.

I mutamenti di scenario impongono perciò a tuttii vecchi e nuovi operatori un riposizionamento stra-tegico nell’ambito della nuova catena del valore(figura 2). Questo processo comporta anche l’integra-zione oppure la specializzazione e la focalizzazioneper specifici settori di business: alcuni operatoriintervengono infatti sull’offerta di prodotti e serviziinnovativi a livello applicativo (quali ad esempio iservizi IP, i portali, gli Internet Data Center, gliApplication Service). Altri aggrediscono il mercatodelle infrastrutture e della capacità.

Profonde modifiche sono state apportate anche al

La consegna di traffico da un carrier del Paese A a uno del Paese B tramite “transito innovativo”, VTS(Virtual Transit Service), si basa sull’utilizzo di un carrier intermediario (in questo caso nel Paese C) checonsegna il traffico alla rete di destinazione. Rispetto al modello tradizionale l’operatore VTS del Paese C offre una tariffa di transito a un prezzo piùbasso rispetto a metà TAR tra il carrier del Paese A e quello del Paese B e alla tariffa di transito tradizio-nale.Le componenti di costo di unachiamata internazionale tra uncliente del Paese A e un clientedel Paese B sono date da1:• costi di rete (39 per cento):

- costo della tratta nazionale;- costo di un circuito inter-

nazionale verso un carrierVTS, che può essere acarico di una delle dueparti oppure suddiviso ametà tra le due parti;

• costo commerciale (61 percento):- tariffa per il transito vir-

tuale da parte del carrierVTS.

1) I valori si riferiscono ai prezzi tra carrier relativi alla connessione New York - Berlino.


VIRTUAL TRANSIT SERVICE

Costo dellatratta nazionale Tariffa per il transito innovativo

Costodel

circuito

ISC

ISC ISC Retenazionale

Retenazionale

ISC = InternationalSwitching Center

Paese A Paese B

Paese C

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campo delle infrastrutture: si è così passati dai caviconsortili a Società che realizzano reti proprietarie ditipo transnazionale. Tali Società si propongono comeWholesale Bandwidth Provider e come InternetConnectivity Service Provider, offrono connettivitàinternazionale city-to-city (banda o fibra scura) e hannoun target di clientela che oramai si presenta moltodiversificato: quali ad esempio operatori di telecomu-nicazioni internazionali, nazionali, locali; InternetService Provider; operatori di Cable TV.

TeleGeography 2000 [2] stima una crescitamedia annua del 14 per cento dal 1998 al 2002 per iltraffico di fonia internazionale e, nonostante nellostesso periodo si preveda che i prezzi per minutodiminuiscano dell’11,7 per cento all’anno, i ricaviavranno comunque un incremento (anche se conte-nuto: 0,6 per cento all’anno),con un valore globale di ricavial 2002 valutato intorno ai70,7 M.di $ per complessivi157,1 M.di di minuti.

Nello stesso periodo,secondo stime di Ovum [3], ladomanda globale di capacitàinternazionale per IP passa da115 Gbit/s nel 2000 a 744 Gbit/snel 2002, con una incidenzapercentuale sul valore globaleche passa dal 46 per cento del2000 al 69 per cento al 2002:nella stessa stima viene ipo-tizzato che al 2005 la capacitàper IP sarà circa sette voltemaggiore di tutti gli altri traf-fici (voce e dati) presiassieme. In Europa, YankeeGroup [1] stima che il mer-cato wholesale per voce e daticrescerà da 1,89 M.di $ nel1998 a 5,66 M.di $ nel 2002

con una crescita media annua parial 26 per cento. Una porzionenotevole di tale segmento (intornoal 23 per cento) è rappresentatadal traffico mobile internazionale:nell’Europa occidentale si pre-vede che i clienti mobili crescanoinfatti da 91,9 milioni del 1998 acirca 290 milioni nel 2003.

La nascita di un business whole-sale internazionale offre nuoveopportunità per Telecom Italia intermini di ricavi, di sinergie con lePartecipate, di riduzione dei costi ditrasporto e di creazione del valore.

Una presenza significativa nelbusiness wholesale richiede peròallo stesso tempo una revisione del-l’architettura di rete e dei sistemi digestione per conseguire livelli diflessibilità, qualità e costo conformialle esigenze nuove e diversificatedel mercato.

La rete internazionale diTelecom Italia deve quindi trasformarsi in uno stru-mento di vantaggio competitivo che, basandosi sullenuove tecnologie di trasporto e gestione, consenta diintegrare i servizi di fonia, dati e multimediali (retemultiservizio) e porti ad una significativa riduzionedei costi. L’architettura della rete internazionale inquesto nuovo scenario non è più la stella di collega-menti bilaterali punto-punto, ma deve essere basatasu backbone multilaterali che abbiano un’estensioneregionale (che interessino ad esempio l’Europa,l’America Latina o il Mediterraneo) e che sostitui-scano in futuro - in parte o del tutto - i collegamentibilaterali. I nodi dei backbone saranno collegati tra-mite anelli in fibra ottica di capacità molto elevata,basati su tecnologia DWDM (Dense Wavelength DivisionMultiplexing) e veicoleranno le diverse tipologie di

Managed Bandwidth (Rou)

Housing/O&M

Dark Fiber

Cables laying

Cables construction

Managed Data Services

Switched Voice Services

Managed Bandwidth (Lease)

Application Service Provisioning

Content (Intell. distr.)

Content (Prod./Pack)

Portal Services

Hosting (Web/Application)

Internet Access

Emer

ging

Trad

itio

nal

Inte

rnet

Added value

WholesaleIPLC = International Private Leased Circuit

+

-Retail

PlannedInternet Data

Center

IPLC

Figura 3 Posizionamento di Telecom Italia.

C&W

MCIWorldCom Concert

Teleglobe

RSL

GRIC

FacilicomiAxis

Interoute

Viatel

GTS

Retail

Infrastrutture Servizi

Wholesale

Pangea

GlobalCrossing

Carrier One

STAR

Figura 2 Posizionamento di alcuni operatori.

Fonte: Yankee Group [1]

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traffico su un’unica rete multiservizio con commuta-zione a celle con pacchetti (cell/packet switching). Lagestione della rete e dei servizi sarà centralizzata edovrà consentire di assegnare la qualità specifica percliente e per servizio.

La figura 3 riporta il posizionamento attuale dellaBusiness Unit “International Operations” di TelecomItalia nella catena di valore delle telecomunicazioni.La copertura del business dei servizi internazionalispazia dalla gestione delle infrastrutture (posa e manu-tenzione di cavi sottomarini con la Società Elettra) aiservizi di Web hosting: in questa filiera un ruolo car-dine sarà svolto naturalmente dai backbone in corso direalizzazione che costituiscono di fatto la piattaformadi base dell’intera offerta.

La Business Unit si sta muovendo verso i ServiziDati Wholesale internazionali, cioè sta focalizzando lapropria attività verso la realizzazione di Internet DataCenter per offrire servizi di co-location, Web hosting edapplication service provisioning.

2. Architettura della rete internazionale

L’interconnessione tra gestori di diversi Paesiavviene tradizionalmente, come è stato già rilevatonel primo paragrafo, tramite collegamenti bilateralitra centrali di commutazione internazionali denomi-nate ISC (International Switching Center).

L’architettura consolidata della rete internazionaleè quindi caratterizzata da una topologia a stella in cuii collegamenti partono da ogni ISC verso un certonumero di altri ISC che si trovano in altri Paesi(figura 4).

Questo schema è valido in un contesto di gestionedella rete in monopolio, nel quale i due gestori inter-connessi suddividono i costi dei collegamenti interna-zionali e ottengono un pagamento attraverso il mec-canismo delle TAR, già accennato nel primo para-grafo.

Nella rete tradizionale la tecnologia prevalente alivello di nodo è quella a commutazione di circuito: inodi sono costituiti da autocommutatori dedicati al

ISC

PSTN

ISC

SGT

a

b

a’b’

Rete italiana

Rete internazionaledi Telecom Italia

Paese A

ISC

Paese B

ISCPSTNSGT

===

International Switching CenterPublic Switched Telephone NetworkStadio di Gruppo di Transito

ISC

Paese N

Figura 4 Architettura della rete internazionale tradizio-nale.

Il break out consiste nel portare il traffico fino al Paese estero di destinazione tramite una rete internazio-nale proprietaria, con collega-menti cross-border e con l’im-piego di PoP nei Paese di desti-nazione. Le componenti di costo di unachiamata internazionale tra uncliente del Paese A e uno di Bsono date da1:• costi di rete (44 per cento):

- costo della tratta nazionale;- costo del circuito interna-

zionale intero;• costo commerciale (56 per

cento):- tariffa di interconnessione

alla rete nazionale (prezzodi consegna).



BREAK OUT


Costo dellatratta nazionale

Costo del circuitointernazionale

Tariffa diinterconnessione

ISC ISCRete

nazionaleRete

nazionale


Reteproprietaria



Paese A Paese B

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traffico telefonico, sicuramente dominante oggi, intermini di volumi (nella rete internazionale diTelecom Italia, alla fine del 1999, il 73 per cento deicircuiti era utilizzato per fonia).

Nel tempo a questa rete si sono affiancate altrereti specializzate per differenti tipologie di servizidati (X.25, Frame Relay, connettività ATM, IP). Laspecializzazione per servizio delle reti tradizionali e laforte dipendenza dall’hardware degli apparati delsoftware (piattaforme proprietarie) - che realizza econtrolla i servizi - rendono alti i costi e molto lunghii tempi per introdurre nuovi servizi.

Il progressivo consolidamento di nuove modalitàdi consegna del traffico e la conseguente probabileeliminazione delle TAR, mettono in crisi il modellotradizionale e portano ad unsuperamento di esso versouna nuova architettura di rete.

Si è oggi perciò in una fasedi transizione in cui, almenoper gli operatori tradizionali,convivono nuove modalità ditrasporto e di terminazionedel traffico con collegamentibilaterali.

2.1 Evoluzione dell’architetturadella rete

Il nuovo modello di busi-ness internazionale comportail passaggio ad un’architetturadi rete che consenta di svin-colarsi progressivamente dallerelazioni bilaterali e dallanegoziazione con gli operatorinazionali e che permetta lafornitura end-to-end dei ser-vizi in modo flessibile, centra-lizzato, a basso costo e conqualità legata al prezzo.

La nuova architettura di

rete è basata su backbone regionali proprietari multi-laterali (figura 5) che si affiancano ai tradizionali col-legamenti bilaterali. I nodi, PoP (Point of Presence),sono di tipo multiservizio (per voce, dati e IP), inte-grano cioè le funzioni di commutazione per la fonia edi instradamento per i dati, sono distribuiti in ambitigeografici ritenuti strategici e sono interconnessi tra-mite collegamenti ottici con capacità molto elevata.Per questi backbone il costo della rete e le funziona-lità dei sistemi di gestione - dagli NSS (NetworkSupport System) ai BSS (Business Support System) -diventano i principali elementi di successo. In parti-colare il costo di queste nuove reti, integrate per vocee dati, è significativamente più contenuto di quellodelle reti tradizionali (reti legacy).

Negli ultimi anni l’evoluzione tecnologica è statauno dei motori fondamentali per la riduzione deicosti: sono stati messi a punto sviluppi significatividella tecnologia ottica nelle trasmissioni, in partico-lare il DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing),e l’integrazione delle tecniche di commutazione a cir-cuito ed a pacchetto (basata su piattaforme IP suATM). Quest’evoluzione ha anche permesso di intro-durre nuove funzionalità nei sistemi di gestione,determinanti per poter realizzare nuovi modelli dibusiness.

L’affermazione della tecnologia DWDM nei colle-gamenti trasmissivi, sia terrestri che sottomarini, per-mette di multiplare canali ottici a elevatissima capa-cità su un’unica coppia di fibre (oggi sono in eserciziosistemi a 40 λ a 10 Gbit/s ciascuna).

Questa crescita sensibile della capacità è risultatanaturalmente di particolare interesse nei collega-menti sottomarini che trasportano elevate quantità ditraffico e sono generalmente impiegati nelle retiinternazionali. L’evoluzione della capacità trasmissivasu questi portanti è indicata in figura 6.

ISC

ISCSGT

PoP

PoP

Altri Paesi

PoP

BACKBONEREGIONALE PSTN

a

b

a’

b’

Italia

Paese A

Paese B

ISCPoPPSTNSGT

====

International Switching CenterPoint of PresencePublic Switched Telephone NetworkStadio di Gruppo di Transito

Figura 5 Nuova architettura della rete internazionale.

10.000

1000

100

10

Sistemi

Gbit/s

EMOS-1(1989)

COL-II(1994)

CANTAT-3(1994)

FLAG(1997)

AC-1(1998)

COL-III(1999)

FA-1(2001)

Nuovo Cavo(2004)

1

0,1

0,28

0,840,56

1,72,5

7,55

10 10

40 40

400

2400

4.000÷6.000

1000

20

SIS

TE

MI

FU

TU

RI

Gbit/s per fibra ottica

Gbit/s per cavo ottico

Amplificatori ottici

Rigeneratori

WDM λ a 2,5 Gbit/s

WDM λ a 10 Gbit/s

Figura 6 Evoluzione della capacità trasmissiva nei cavi sottomarini in fibra ottica.

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In un sistema ottico DWDM i costi della banda siriducono in modo significativo in funzione delnumero di lunghezze d’onda trasportate.

Diminuiscono così i “costi di ingresso” nel mer-cato wholesale per i nuovi operatori che possonodisporre di capacità a prezzi sempre più bassi. Nelcaso dei collegamenti transatlantici, le tec-nologie ottiche hanno infatti portato a unariduzione esponenziale del costo unitariodi banda espresso in Mbit/s/km per idiversi sistemi messi in servizio nel corsodell’ultimo decennio (figura 7).

Per quanto riguarda i nodi di commuta-zione, due sono state le principali innova-zioni: la prima è relativa alla separazionetra le funzioni di trasporto dell’informa-zione e quelle di controllo e di gestionedei servizi. Questa evoluzione architettu-rale è basata sulla realizzazione di “piat-taforme” aperte in cui l’intelligenza neces-saria per la gestione dei servizi (software)non risiede nei nodi di commutazione, main server specializzati il cui sviluppo traebeneficio dalle nuove possibilità tecnichelegate all’Information Technology.

Diventano quindi evidenti i vantaggieconomici, poiché sono mediati i costi disviluppo del mondo delle telecomunicazioni - tradi-zionalmente alti perché legati all’adozione di solu-zioni software “chiuse” - con quelli del trattamentodelle informazioni, in continuo calo perché basati supiattaforme hardware e software “aperte”.

La seconda innovazione di rilievo introdotta neinodi di commutazione riguarda l’integrazione delletecniche di commutazione a circuito ed a pacchetto,che consente di realizzare nodi multiservizio e retiintegrate per fonia e per dati.

La figura 8 mostra che il rapporto tra le prestazionie il costo dello “switching” raddoppia:• ogni 80 mesi per le centrali tradizionali;• ogni 40 mesi per i nodi ATM;• ogni 20 mesi per i router IP.

Considerazioni analoghe aquelle qui indicate per i nodivalgono per i sistemi digestione: in un contesto alta-mente competitivo - qualequello internazionale - perl’offerta wholesale risultanoessenziali sistemi che, perquanto riguarda le funzioni direte, siano in grado anzituttodi instradare il traffico su unabase origine-destinazione,cioè di gestire in modo diffe-renziato per ogni cliente (ori-gine) le modalità di instrada-mento sulle diverse opzioni diterminazione (destinazione) infunzione di obiettivi mirati diqualità e di costo.

I sistemi devono poi con-sentire di modificare in modoflessibile i piani di instrada-

mento, per permettere di ottenere una qualità “ade-guata” e per ridurre i costi di consegna del traffico(outpayment): questa funzione consente di agire suinodi di commutazione e di variare con tempestivitàl’instradamento dei traffici in modo correlato al rap-porto tra qualità e costo delle offerte commerciali.

I sistemi di gestione devono infine permettere digestire indifferentemente traffico IP, voce e fonia suIP, VoIP (Voice over IP): questa prestazione consente diinterconnettere la rete internazionale in modo inte-grato e ottimale con le diverse reti dei clienti o deifornitori indifferentemente dalle tecnologie da essiadottate.

I sistemi di gestione devono quindi disporre dinuove funzioni che consentano di effettuare: • l’analisi e l’instradamento dei traffici in ottica ser-

vizio-cliente-qualità;• la gestione “ottima” delle risorse di rete e dei

costi per servizio-cliente-qualità;• la supervisione della disponibilità delle risorse e

del grado di utilizzazione.

0,1

78

Sistemi

Costo ($)km x Mbit/s

* Costo comprensivo della protezione

TAT-8(1988)

TAT-9(1992)

TAT-11(1993)

CANTAT-3(1994)

TAT-12/13(’95-’96)*

AC-1(1998)*

COL III(1999)

TAT-14(2000)*

FA-1(2001)*

COL II(1994)

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

=Costo del sistema

Lunghezza x Capacità di progetto

Costo

km x Mbit/s

Figura 7 Riduzione di costo della banda per i sistemi transatlantici.

Performance/Costo (bit/s per $)

10

1.000

100.000

1980 1985 1990 1995 2000

Commutazionedi pacchetto (Router)

Commutazionedi circuito (ATM)

Commutazionedi circuito (Telefonia)

Figura 8 Performance/Costo per differenti tecnologie di commutazione.

Fonte: AT&T

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2.2 Aspetti di gestione

Per diversificare l’offerta di servizi wholesale e persoddisfare ogni possibile esigenza messa in luce dalmercato, un fattore di successo risulta essere l’ottimiz-zazione degli instradamenti finalizzata a una riduzionegeneralizzata dei costi di terminazione del traffico: èimportante quindi disporre di tecniche di instrada-mento che realizzino il miglior compromesso tra tuttele possibili combinazioni ottenibili tra il costo e laqualità. Proprio in quest’ottica si modifica radical-mente il concetto di qualità: da un contesto tradizio-nale, in cui l’obiettivo primario della rete era di fornireil livello massimo di qualità, ad un nuovo contesto incui la qualità diventa una leva per calibrare i costi delservizio e quindi il prezzo applicabile al cliente.

Se si prende ad esempio come riferimento il traf-fico uscente dall’Italia (o da qualunque altro Paese incui è presente un partner di Telecom Italia) e direttoverso Paesi non raggiunti da un backbone proprieta-rio (extra Regione), il PoP di interfaccia con la rete diorigine delle chiamate ha a disposizione diverse pos-sibilità di instradamento (figura 9):• circuiti diretti bilaterali: collegamenti di tipo (1);• circuiti diretti verso un operatore che offre servizi

di transito virtuale, VTS (Virtual Transit Service):collegamenti di tipo (2);

• transito tramite un backbone regionale con colle-gamenti di tipo bilaterale verso la destinazione:collegamenti di tipo (3);

• transito tramite un backbone con collegamentiverso un operatore di transito VTS: collegamenti

del tipo (4).Dalla figura può essere rilevato che sono possibili

diverse aree di ottimizzazione per i costi di trasportoe di terminazione:a) tra i diversi collegamenti bilaterali nel caso di

quelli (1) e (3);b) verso gli operatori che offrono VTS per quelli (2)

e (4);c) mediante un bilanciamento opportuno del traffico

tra quello inviato su circuiti bilaterali (diretto otramite backbone) e quello su circuiti per transitoVTS (diretto o tramite backbone).

Pop di TI odi Partner di TI

PoPVTS

==

Point of PresenceVirtual Transit Service

TI = Telecom Italia

(1)

(2)

(3) (4)

(4)VTS

VTS

BACKBONEREGIONALE

Destinazioniverso Paesi

con PoP

Destinazioniverso altri

Paesi

Destinazioniextra regione

Figura 9 Possibilità di instradamenti alternativi.

La modalità di consegna ISR (International Simple Resale) del traffico non richiede una infrastruttura pro-prietaria di rete internazionale. Lachiamata internazionale infatti èveicolata su circuiti privati interna-zionali, IPLC (International PrivateLeased Circuit), presi in affitto daaltri gestori. La terminazione deltraffico è fatta da operatori con cuiè stata stabilita una relazione com-merciale (partner nel Paese didestinazione, carrier nazionali olocali).Le componenti di costo di unachiamata internazionale tra uncliente del Paese A ed uno delPaese B sono date da1:• costi di rete (54 per cento):

- costo di raccolta;- costo dell’affitto del circuito internazionale (IPLC);

• costo commerciale (46 per cento):- costo di terminazione nel Paese di destinazione.



INTERNATIONAL SIMPLE RESALE


Costo di raccolta Costo dell'affitto IPLC

IPLC

Costo di terminazione

ISC ISCRete

nazionaleRete

nazionale



IPLCISC

==

International Private Leased CircuitInternational Switching Center

Paese A Paese B

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Anche per il traffico diretto verso un Paese in cuiè presente il PoP del backbone è possibile indivi-duare un’area di ottimizzazione tra l’instradamentotramite il PoP (e quindi la rete nazionale del partner),e l’instradamento tramite collegamenti di tipo bilate-rale con il gestore dominante nel Paese.

Queste diverse ottimizzazioni sono ancora piùvalide se realizzate per tutti i clienti wholesale. Puòessere infatti ridotta la consistenza complessiva deicircuiti verso una destinazione allocandoli nei nodipiù opportuni del backbone; viene attuata così unastrategia unica per il controllo degli instradamenti.L’utilizzo congiunto di tutte le risorse presenti neidiversi Paesi minimizza quindi il costo tecnico-gestio-nale complessivo.

La possibilità di raggiungere le reti estere,potendo scegliere tra diversi operatori, permette diottenere una politica di offerta basata sul rapporto tracosto e qualità estremamente diversificata in fun-zione delle richieste del cliente.

2.3 Modalità alternative di realizzazione dei backbone

Per la realizzazione di backbone internazionalisono possibili diversi approcci, caratterizzati dal modoin cui si costituisce l’infrastruttura trasmissiva.

A questo riguardo possono essere seguite diversesoluzioni: anzitutto può essere realizzata la rete par-tendo dall’impianto in cavo. Questo approccio richiedenaturalmente notevoli investimenti, ma allo stessotempo consente di costruire infrastrutture di grandecapacità per il mercato wholesale sia per cessione dibanda sia di fibre scure e si situa, in particolare per lereti terrestri, su un orizzonte temporale piuttostoampio. Le principali difficoltà di realizzazione sonoassociate all’ottenimento dei permessi di posa (right of

way) sull’intero tracciato della rete: perciò queste retiutilizzano spesso, oltre alle sedi di posa normalmenteutilizzate dagli operatori tradizionali (strade, auto-strade) anche infrastrutture alternative (ferrovie, elet-trodotti, gasdotti). I gestori di queste infrastrutture,oltre a stipulare accordi con Società di telecomunica-zioni per cedere le sedi di posa, entrano a volte comeoperatori alternativi nel business wholesale.

Dopo aver posato il cavo si realizzano in genere glialtri “strati” della rete: il trasporto ottico DWDM, iltrasporto SDH ed i nodi (IP o ATM).

Una seconda soluzione riguarda l’acquisto di fibrascura: essa garantisce un controllo completo della retefisica, senza che si debba sostenere l’onere dellacostruzione e manutenzione del cavo. Rispetto allasoluzione precedente, l’investimento complessivo èpiù modesto, anche se naturalmente è più alto il costounitario (Lire/km per coppia di fibre). I tempi di realiz-zazione del backbone sono, in questo caso, più conte-nuti e la competizione oggi in atto in molte regionigeografiche rende questa soluzione molto interessante.

Una terza opzione riguarda l’acquisto di lunghezzed’onda: questa soluzione prevede un maggior grado di“virtualizzazione” della rete trasmissiva; le lunghezzed’onda e la protezione a livello ottico sono fornite daun wholesale provider, mentre la rete è realizzata instal-lando apparati SDH e nodi.

Un’ulteriore opzione è infine basata sull’acquisto dibanda: in particolare di IRU (Indefeasible Right of Use)per i cavi sottomarini (in genere per vent’anni) o diDDP (Droit De Passage) sui cavi terrestri (da 3 a 15anni). In questo caso tutti gli strati fino al livello SDHsono offerti da un fornitore di banda (bandwidth provi-der) e la rete è realizzata installando i nodi.

Per realizzare backbone proprietari, un altroaspetto innovativo legato al nuovo scenario riguarda

Con questa modalità di consegna del traffico la chiamata tra un Cliente del Paese A ed uno del Paese B èinviata verso una voice gateway che codifica il segnale fonico trasmettendolo tramite pacchetti IP su unarete IP internazionale, normal-mente a qualità garantita, versoun PoP analogo nel Paese didestinazione.Le componenti di costo di unachiamata internazionale tra uncliente del Paese A e uno delPaese B sono date da1:• costi di rete (44 per cento):

- costo di raccolta;- costo di trasporto su rete IP;

• costo commerciale (56 percento):- costo di terminazione nel

Paese di destinazione.

1) Stima dei valori per una connessione New York – Berlino.


VOCE SU IP


Costo di raccoltaCosto di trasporto

su rete IP Costo di terminazione

VoIPGateway

VoIPGateway

Retenazionale

Retenazionale

ReteIP



VoIP = Voice over IP

Paese A Paese B

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la possibilità di stabilire collegamenti diretti city-to-cityubicando gli apparati in telehouse in grado di ospitarenumerosi operatori nel Paese interessato. In questocaso si ha la possibilità di interconnettersi fisicamentesia con altri operatori wholesale sia di acquisire traf-fico retail. Nei precedenti contesti “regolamentati”quest’eventualità era preclusa (e in molti casi costi-tuisce ancora un vincolo oneroso), in quanto competesolo all’operatore tradizionale garantire la connes-sione (backhaul) tra la stazione terminale di un cavosottomarino e la rete nazionale; questa situazionecomporta risvolti di costi elevati, essendo di fatto for-nita in regime di monopolio.

3. I Backbone internazionali di Telecom Italia

La necessità di adeguare le rete internazionalealle nuove esigenze di business ha portato alla pro-gettazione ed alla realizzazione di backbone regionaliin aree geografiche dell’Europa, del Mediterraneo edel Sud America, nelle quali il Gruppo Telecom Italiaha partecipazioni azionarie in operatori dominanti oin nuovi operatori (start up companies) (figura 10).

Sono state individuate alcune linee strategiche nel-l’evoluzione dell’architettura della rete internazionaleper servizi wholesale: anzitutto la necessità di comple-tare i tradizionali collegamenti bilaterali con backbone mul-tilaterali integrati per fonia e dati, di estensione regio-nale (in Europa e in America Latina), interconnessi traloro, in previsione della sostituzione - parziale o totale -dei collegamenti bila-terali con connessionidirette city-to-city pro-prietarie.

È stato poi decisodi gestire i collegamentibilaterali ed i backbonepanregionali in modointegrato, costituendouna rete unica, perottimizzare i costi diraccolta, di trasporto edi terminazione deltraffico.

Un terzo obiettivoè stato mirato a ridurrei costi unitari dei pro-dotti e dei servizi ed asoddisfare le crescentiesigenze di banda, inparticolare per i nuoviservizi IP: le attività dirazionalizzazione sullarete esistente e l’intro-duzione di una nuovapiattaforma di reteintegrata multiservizioconsentono di ridurredel 68 per cento, nelperiodo 1999-2002, ilcosto medio annuo peril Mbit/s utilizzato perla fornitura di servizi.

3.1 Pan European Backbone

Il progetto PEB (Pan European Backbone) prevedela realizzazione di un backbone regionale (figura 11)con PoP nei principali Paesi industrializzatidell’Europa: Italia, Francia, Spagna, Gran Bretagna,Olanda, Belgio, Germania, Svizzera, Austria. La reteè realizzata acquistando fibra scura.

Questa scelta è legata ad alcune considerazioni: inprimo luogo la presenza in Europa di numeroseSocietà che hanno completato o che stanno realizzandoreti regionali e che si pongono quindi come fornitori dibanda o di fibra scura, rende “alto” per Telecom Italiail rischio associato al consistente investimento necessa-rio per realizzare ex-novo un impianto in cavo.

È stato poi ritenuto necessario entrare in esercizioin tempi brevi, per cogliere i vantaggi relativi allenuove modalità di trasporto e terminazione del traf-fico, per generare nuovi ricavi in un mercato - comequello wholesale - in rapida evoluzione e per crearevalore per le Società Partecipate europee (in Spagna:Retevision, Retevision Movil, Netco Redes, Madritel,Menta, Euskatel; in Francia: 9Telecom, BouyguesTelecom; in Austria: Telekom Austria, Mobilkom).

Questa scelta è stata anche motivata dall’averriscontrato che l’acquisto di fibra scura consente di rea-lizzare una rete a costi competitivi - in linea con quellidei competitor - e che questi costi tendono a ridursi inseguito agli sviluppi della tecnologia DWDM.

La soluzione individuata è quindi in grado di for-nire banda a basso costo per i servizi tradizionali e per

Istanbul

Haifa

Tel Aviv

Alessandria

CataniaChania

Atene

Miami

Verso New York

St. Croix (USA)

PuertoViejroPanama City

ATLA

NTIS

-2

PAN

AM

ERIC

AN

AMERICAS-2

Lurin

Lima

BogotaBuenaventura

Caracas

Arica

La Paz

Santos

SanPaolo

Rio deJaneiro

Fortaleza

BuenosAires

LasToninas

SantiagoValparaiso

CordobaMendosa Rosario

Parigi

AmburgoAmsterdam

Londra

Bruxelles Francoforte

Strasburgo Vienna

KlagenfurtUdine

Roma

PalermoCatania

BolzanoZurigo

BolognaFirenze

BariTaranto

Messina

Napoli

GenovaPisa

TorinoLione

MarsigliaBarcellona

Valencia

Bilbao

Madrid

RotterdamAnversa

Milano

Parigi

Londra

New York

TRANS ATLANTIC BACKBONE

PAN EUROPEAN BACKBONE

MEDITERRANEAN NAUTILUSLATINAMERICAN NAUTILUS

Figura 10 I backbone internazionali di Telecom Italia.

02 Balena 12-12-2000 10:45 Pagina 24



svolgere attività di wholesale bandwidth e di Internetconnectivity service provider.

La rete si estenderà per una lunghezza di 10.600km e sarà composta da quattro anelli in fibra (rispon-dente alla Raccomandazione ITU-T G.655) con unacapacità massima di 400 Gbit/s per coppia di fibre(tecnologia DWDM: 40 lunghezze d’onda, 10 Gbit/sper ciascuna λ) con amplificazione ottica di linea.

Per ridurre i costi di interconnessione con le retinazionali, sono stati predisposti punti di accesso nelletelehouse delle principali città europee, dove solita-mente sono presenti altri gestori. Il totale degli investi-menti previsti in 10 anni è di circa 350 Milioni di Euro.

L’approntamento della rete è previsto attraverso leseguenti fasi:• luglio 2000: realizzazione del collegamento tra

Milano -Zurigo-Francoforte-Parigi-Londra;• novembre 2000: chiusura dell’anello nord (Parigi-

Londra-Amsterdam-Francoforte con la connes-sione in rete anche di Bruxelles);

• marzo 2001: chiusura dell’anello centrale, con ilcollegamento Milano-Marsiglia-Parigi, e realizza-zione dell’anello con l’Austria;

• agosto 2001: completamento dell’intera rete con larealizzazione dell’anello con la Spagna, tramite l’in-serimento in rete di Barcellona, Madrid e Bilbao.

3.2 MEditerranean Nautilus

Il progetto MEN (MEditerranean Nautilus) èorientato alla connettività IP internazionale e pre-vede la realizzazione di un anello sottomarino dellalunghezza di 7 mila km che consenta di raggiungerei principali mercati dell’area: Grecia, Turchia, Israeleed Egitto (figura 12). La capacità prevista è pari a3,84 Tbit/s (6 coppie di fibre, 64 lunghezze d’onda a

10 Gbit/s ciascuna). La scelta di costruire un

nuovo cavo, invece di acqui-sire infrastrutture da altreSocietà, è motivata dalla pre-senza di Telecom Italia nell’a-rea del Mediterraneo orientalecon la società MED 1, che harealizzato il sistema Lev, e checonsente quindi al Gruppo diessere uno dei primi operatori(first mover) nel mercato who-lesale di banda e di connetti-vità Internet.

D’altra parte il 30 percento della banda totale oggidisponibile nei cavi sottoma-rini del Mediterraneo è diproprietà di Telecom Italia. Ilnuovo progetto consentequindi di consolidare la pre-senza della Società in quest’a-rea. Entro il quarto trimestredel 2001, sarà disponibile l’in-tero anello tra Italia (Catania),Grecia (Chania - Atene),Israele (Haifa - Tel Aviv) edEgitto (Alessandria). Entro il

primo trimestre del 2002 il sistema sarà completatocon il collegamento della Turchia (Istanbul) dall’unitàdi diramazione (Branching Unit) sommersa.

3.3 Trans Atlantic Backbone

La Regione atlantica ha visto crescere notevol-mente un mercato con capacità trasmissiva giustifi-cato dallo sviluppo di Internet negli Stati Uniti edalle richieste conseguenti di connessioni e di trasfe-rimento di informazioni verso l’Europa.

TeleGeography 2000 [2] riporta un’analisi sulleventi principali direttrici di traffico uscente tra i cento-dieci maggiori Paesi: se si fa riferimento ai flussi inter-

Parigi

Amburgo

AmsterdamLondra

Bruxelles Francoforte

StrasburgoVienna

Klagenfurt

Udine

Roma

Palermo

Catania

BolzanoZurigo

PoP - Point of Presence

Bologna

Firenze

BariTaranto

Messina

Napoli

GenovaPisa

TorinoLione

MarsigliaBarcellona

Valencia

Bilbao

Madrid

RotterdamAnversa

Milano

Figura 11 Pan European Backbone.

Istanbul

Haifa

Tel Aviv

Alessandria

CataniaChania

Atene

BU - Branching UnitPoP - Point of Presence

Figura 12 MEditerranean Nautilus.

02 Balena 12-12-2000 10:45 Pagina 25



continentali di traffico in fonia, alla fine del 1998 il 55per cento del traffico voce uscente è generato negliStati Uniti e nel Canada. Per quanto riguarda l’am-biente Internet, la stessa fonte valuta che la geografiamondiale della capacità IP sia USA centric; l’analisi del-l’anno precedente definiva gli Stati Uniti the Internetcentral switching office a livello mondiale.

Uno studio effettuato su trecento IISP (InternationalInternet Service Provider), che di fatto formano il back-bone globale internazionale per IP, fa emergere che idieci più importanti IISP (with strong USA roots) control-lano il 70 per cento della banda IP internazionale, conuna concentrazione ancora più pronunciata rispetto altraffico internazionale in fonia dove i primi venti carriergestiscono il 60 per cento del traffico complessivo.

La situazione a settembre 1999 della distribuzionedegli “host”, e cioè dei computer connessi adInternet con uno specifico TLD (Top Level Domain), ètale che quasi il 75 per cento (48 su 64,2 milioni)risultano residenti nell’area geografica costituita dagliStati Uniti e dal Canada, con l’Europa al secondoposto con il 16 per cento (10 milioni).

Sulla direttrice tra il Nord America e l’Europa, ladomanda di capacità ha favorito la realizzazione disistemi sottomarini che, rispetto ai precedenti sistemi(per esempio, il TAT-13 che, nel 1996, aveva unacapacità di 5 Gbit/s, pari a 60.480 circuiti equivalentia 64 kbit/s), mostrano un incremento assai elevato

nella capacità disponibile: • il sistema Gemini fornisce dal 1998 una capacità

di 20 Gbit/s, pari a 241.920 circuiti equivalenti a64 kbit/s;

• il sistema AC-1 (Atlantic Crossing 1) consente dal1998 una capacità di 40 Gbit/s, pari a 483.840 cir-cuiti equivalenti a 64 kbit/s, ed è estendibile finoa 80 Gbit/s;

• il sistema Flag Atlantic - la cui attivazione saràcompletata entro giugno 2001 - ha una capacità di400 Gbit/s per ciascuna coppia di fibra ottica, percomplessivi 2,4 Tbit/s, pari a 29.030.400 circuitiequivalenti a 64 kbit/s.Questi nuovi sistemi “privati”, proprio in quanto

realizzati non più da consorzi di operatori ma da inve-stitori, offrono connettività “city-to-city” tra l’Europae gli Stati Uniti e, allo stesso tempo, consentono sen-sibili riduzioni nei costi della banda, come già messoin evidenza nella figura 7.

Anche Telecom Italia, per far fronte alle immediatenecessità di banda verso gli Stati Uniti - soprattutto peri servizi IP - ha acquisito nel corso del 1999 capacitàsui sistemi Gemini e AC-1. La capacità transatlanticautilizzata da Telecom Italia ha infatti subìto nel corsodegli ultimi anni una notevolissima trasformazione: dauna situazione a fine 1998 in cui il 75 per cento dellabanda era dedicata al traffico fonico e solo il 25 percento a IP, si è passati alla fine del 1999 al 71 per cento

Il meccanismo del Call Back è sfruttato quando fra due Paesi esiste una differenza significativa per le tariffeinternazionali nelle due direzioni: nella figura si ipotizza che il prezzo per l’utente finale (retail) della chia-mata da A verso B sia maggiore diquello di una chiamata in sensoinverso. Questa situazione si ha, adesempio, per una chiamata dallaGran Bretagna verso gli Stati Unitiil cui prezzo retail è pari a 0,32$/min, mentre nel senso inversoessa è pari a 0,10 $/min (fonte:“TeleGeography 2000” [2]).Schematicamente l’instaurazionedella chiamata internazionaleavviene con un collegamento adun call back server (generalmenteun numero verde) al quale ècomunicato il numero del chia-mato e del chiamante. Successivamente il call back ser-ver remoto instaura una nuovachiamata internazionale dal Paese B ad A e mette in comunicazione i due clienti.Le componenti di costo di una chiamata internazionale tra un cliente del Paese A e uno del Paese B sonodate da:• costo della prima chiamata al call back server;• costo della tariffa internazionale da B ad A;• costo della tariffa nazionale nel Paese B.


CALL BACK


Tariffa internazionale da un Paese B a uno A

Costo dellachiamata nazionale

Costo della tratta nazionale

Call BackServer

Call BackServer

ISC ISCRetenazionale

op. 1

Retenazionale

op. 2




Paese A Paese B

02 Balena 12-12-2000 10:45 Pagina 26



della banda dedicata a IP (con un incremento di circa il200 per cento) e al 29 per cento dedicato al traffico infonia. Questa crescita porterà, alla fine di quest’anno,ad una prevalenza ancora maggiore della banda per IPche dovrebbe essere di circa l’84 per cento del totale.In tre anni la capacità per IP sulla direttrice NordAtlantica si è quindi incrementata di oltre 18 volte.

Questo scenario, e le previsioni di svi-luppo del business wholesale, portano acostruire un’infrastruttura di rete proprie-taria ad alta capacità, attraverso l’OceanoAtlantico (figura 13) che consenta diavere connettività a basso costo per colle-gare il Backbone Pan Europeo con quellosudamericano: il progetto TAB (TransAtlantic Backbone).

3.4 Latin American Nautilus

Telecom Italia dispone oggi di unanello a 45 Mbit/s in Sud America, realiz-zato con capacità intera sui sistemi sotto-marini consortili Americas II, Atlantis IIe Panamericano, e chiamato Miniring.L’intero anello, in esercizio dalla fine digiugno 2000, collega Brasile (Fortaleza),Argentina (Las Toninas), Cile (Arica), leIsole Caraibiche (St. Croix e St. Thomas)e gli Stati Uniti (Miami). I collegamenticon l’Europa sono realizzati con i sistemiColumbus II e Columbus III.

Le prospettive di crescita del mercatosudamericano - in particolare per Internet- unite all’interesse di Telecom Italiaverso questo mercato e alla presenza diimportanti Società Partecipate (a Cuba:Etecsa; in Bolivia: Entel Bolivia; in Cile:Entel Cile; in Argentina: TelecomArgentina; in Brasile: Tele Centro Sul, Maxitel, TeleCelular Sud, Tele Nordeste Cellular) suggeriscono dipotenziare la rete anche nell’America Latina, realiz-zando un backbone ad alta capacità che si integri conquelli dell’area transatlantica ed europea.

Il backbone sudamericano di Telecom Italia LAN(Latin American Nautilus) - che avrà una lunghezza dicirca 30 mila km compreso anche il collegamentoMiami-New York - fornirà connessioni city-to-city e

sarà realizzato con una coppia di fibre(figura 14). Questa soluzione garantisce ladisponibilità di banda trasmissiva a bassocosto, secondo un approccio che è in lineacon quello già seguito nel backbone PanEuropeo, ed è stata scelta sia in quantonell’area sono già presenti alcune Societàche hanno in corso di realizzazione progettialternativi (alcuni dei quali saranno com-pletati alla fine di quest’anno o entro lafine del 2001), sia perché sono molto altigli investimenti richiesti per la costruzionedi un cavo (1,5-1,7 M.di $) ed in quanto èelevato il rischio associato a quest’attività(tenendo anche conto che i competitorcompleterebbero le proprie reti prima diTelecom Italia).

I sistemi in fase di realizzazione (sui quali si pre-vede di acquistare la coppia di fibre), sono stati pro-gettati con architetture ad anello intorno all’interocontinente, con protezione automatica del traffico alivello ottico e hanno una banda maggiore di 1 Tbit/s.È anche prevista la connessione con gli Stati Uniti, inFlorida ed a New York.

4. Conclusioni

I mutamenti introdotti dal nuovo assetto norma-tivo e regolatorio nel mercato internazionale delletelecomunicazioni hanno portato a un nuovo modellodi business basato su reti cross-border proprietarie, chepermettono modalità di raccolta e terminazione deltraffico alternative alle tradizionali relazioni bilateralitra operatori. In questo nuovo contesto fattori di suc-

Parigi

Londra

New York


Figura 13 Trans Atlantic Backbone.

Miami

Verso New York

St. Croix (USA)

PuertoViejro

Panama City

ATLA

NTIS

-2

PAN

AM

ERIC

AN

AMERICAS-2

Lurin

Lima

BogotàBuenaVentura

Caracas

Arica

La Paz

Santos

SanPaolo

Rio deJaneiro

Fortaleza


BuenosAires

LasToninas

SantiagoValparaiso

CordobaMendosa Rosario

LANMiniring

Figura 14 Latin American Nautilus.

02 Balena 12-12-2000 10:45 Pagina 27



cesso sono il costo della rete, la flessibilità e la possi-bilità di garantire un livello di qualità differenziatalegata al prezzo.

Telecom Italia ha avviato progetti di sviluppodella rete internazionale basati sulla realizzazione dibackbone regionali. La nuova architettura di rete traela sua validità dalla necessità di ridurre i costi di tra-sporto e di gestione della rete internazionale permantenere e per incrementare la competitività ed imargini sul mercato wholesale internazionale. InEuropa, ad esempio, il mercato per le infrastrutture direte di tipo cross-border è stato liberalizzato nel 1996e molti gestori tradizionali (quali BT, Cable &Wireless, France Télécom e Deutsche Telekom) enuovi operatori (come Hermes-GTS, Viatel, GlobalCrossing) hanno in corso di realizzazione o stannocompletando reti a dimensione continentale.

Un secondo motivo che giustifica questa deci-sione è legato alla possibilità di “creare valore” per lePartecipate e per lo stesso Gruppo Telecom Italia,realizzando una rete che consenta di utilizzare moda-lità di call delivery alternative rispetto al sistema tradi-zionale basato su collegamenti bilaterali (mezzi cir-cuiti) e sul meccanismo delle Total Accounting Rate.

Una terza giustificazione discende dalla consape-volezza della possibilità (offerta oggi da tecnologie ditipo packet o cell switching), di realizzare un’unica infra-struttura di rete integrata per voce e dati. I principalivantaggi di backbone integrati sono legati, ancora unavolta, al costo, in particolare all’efficienza di utilizzodelle risorse di rete e all’eliminazione di reti sovrappo-ste (overlay), realizzate ad hoc per servizi dati.

La realizzazione di backbone regionali è stata cosìavviata nelle aree geografiche che Telecom Italia haindividuato come strategiche, sulla base sia della pre-senza consolidata di Società Partecipate, sia delle pre-visioni di crescita del mercato: Europa, bacino delMediterraneo, Nord America e America Latina.

La realizzazione di questi quattro progetti èstata già avviata e sarà gradualmente completataentro il prossimo anno, in modo da consentire aTelecom Italia di affrontare con una adeguata infra-struttura di rete il mercato globale delle telecomu-nicazioni internazionali.

[1] The Yankee Group: Europe’s Wholesale Market:Growing Fast, but Getting Tougher. «EuroScopeCommunications Report», Vol.19, n.10, novem-bre 1999.

[2] TeleGeography 2000. «Global TelecommunicationsTraffic Statistics and Commentary», novembre1999.

[3] Kee, R.; Wright, C.: Ovum forecasts: global tele-coms and IP markets, gennaio 2000.

ATM Asynchronous Transfer ModeBSS Business Support SystemDDP Droit De PassageDWDM Dense WDMIISP International Internet Service

ProviderIP Internet ProtocolIPLC International Private Leased CircuitIRU Indefeasible Right of UseISC International Switching CenterISR International Simple ResaleNSS Network Support SystemPoP Point of PresencePSTN Public Switched Telephone NetworkSDH Synchronous Digital HierarchySGT Stadio di Gruppo di TransitoTAR Total Accounting RateTLD Top Level DomainVoIP Voice over IPVTS Virtual Transit ServiceWDM Wavelength Division Multiplexing

Gianfranco Ciccarella ha ricoperto variincarichi presso la Scuola Superiore GuglielmoReiss Romoli (L’Aquila), dove è statoResponsabile della Direzione Didattica. Nel1997 è diventato Responsabile dell’InformationTechnology della Direzione Internazionale diTelecom Italia. Ha svolto anche attività di ricercaed ha insegnato presso il Dipartimento diIngegneria Elettrica dell’Università di L’Aquila,divenendo Professore Associato nel 1993. Dal1990 al 1992 è stato anche “Adjunct Associate

Professor” presso Polytechnic University di New York. È autore didue libri e di oltre 60 pubblicazioni e memorie su riviste specializzatee congressi internazionali. È membro del CdA di alcune Società delGruppo Telecom Italia e del Comitato Tecnico CSELT. Attualmenteha la responsabilità delle Reti Internazionali di Telecom Italia,nell’ambito della Business Unit International Operations.

Oscar Cicchetti. Dopo una breve esperienzacome Gestore Impianti di Agenzia esuccessivamente come Responsabile delMercato di Agenzia, è passato ad operare nellaDirezione Generale della SIP come AnalistaOrganizzatore. Successivamente, dal 1992 è statonominato Responsabile dell’Organizzazione eFormazione in Iritel. Al ritorno in Telecom Italiaha coordinato lo Staff della Direzione Generale“Applicazioni e Servizi Business”. Nel 1995 èstato nominato Responsabile della Divisione

Internazionale con il titolo di Vice Direttore Generale di TelecomItalia. Nel 1998 gli è stata affidata la Responsabilità della Direzioneanalisi e piani strategici. Successivamente, nel 1999 è divenutoDirettore della Rete. È oggi Responsabile della Business UnitInternational Operations di Telecom Italia.

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DWDM

I sistemi DWDM: problematiche trasmissive e loro impattosul progetto dei collegamenti


GUGLIELMO AURELI

PIERGIORGIO PAGNAN

Solo negli ultimi anni l’idea di trasmettere su una stessa fibra ottica una molteplicità diportanti, generate da sorgenti laser accordate su differenti lunghezze d’onda, ha lasciatoi laboratori di ricerca per divenire realtà tecnologica. Lo sviluppo delle tecnologie diamplificazione ottica, la disponibilità di sorgenti laser ad alta stabilità e quella di dispo-sitivi affidabili per l’elaborazione dei segnali ottici come filtri, accoppiatori, compensa-tori di dispersione e commutatori, hanno reso disponibili sul mercato e pronti per un loroinserimento in rete i sistemi a multiplazione di lunghezza d’onda DWDM.Quest’articolo riassume i concetti fondamentali della tecnologia DWDM descrivendo leproblematiche trasmissive, le contromisure adottabili per una riduzione drastica, finoall’eliminazione, dei degradamenti e le metodologie da impiegare per una corretta pro-gettazione dei collegamenti punto-punto.

1. La multiplazione di lunghezza d’onda

L’acronimo DWDM è ormai assai noto e convienededicare solo un po’ di spazio alla sua spiegazione.DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) indicala tecnica di multiplazione che permette di trasmet-tere contemporaneamente su una singola fibra otticauna molteplicità di segnali generati da sorgenti laserdiverse, accordate su differenti lunghezze d’ondaindicate in genere come “lambda”.

Nonostante, per motivi legati a tradizioni culturalidel mondo dell’ottica, si adotti il termine Wavelength(lunghezza d’onda) piuttosto che Frequency (fre-quenza), il principio di Multiplexing (multiplazione)è quello della divisione di frequenza già noto edampiamente utilizzato in quasi tutti i sistemi di tra-smissione sia analogici sia numerici. La lettera “D”che precede la sequenza di lettere “WDM” indicache la differenza tra le lunghezze d’onda di canaliadiacenti è inferiore ad 1 nm1, cioè che la multipla-zione è di tipo “denso”.

Le lunghezze d’onda che interessano le comunica-zioni ottiche su fibre in silice, sia su singolo canale siamulticanale, sono quelle comprese tra 800 e 1600 nme sono collocate quindi nella porzione dello spettrocosiddetto “prossimo all’infrarosso”. In questaregione è possibile identificare tre regioni di lavorodenominate prima finestra (intorno a 850 nm), seconda

finestra (intorno a 1310 nm) e terza finestra (intorno a1550 nm). A ciascuno di questi intervalli di frequenzacorrisponde un minimo locale del valore di attenua-zione introdotto dalla fibra ottica e tutti i sistemi tra-smissivi adottano sorgenti laser che emettono in unadi queste tre regioni. In un sistema Dense WDMtutti i canali ottici sono allocati all’interno di un’unicafinestra trasmissiva. Si ricorda che le prime applica-zioni della multiplazione di lunghezza d’onda furonodi tipo “sparso”, nel senso che i segnali ottici giace-vano in finestre trasmissive differenti; ad esempio unsegnale a 1310 nm e un altro a 1550 nm.

La disponibilità abbastanza recente di amplifica-tori ottici con alte prestazioni in terza finestra haorientato gli sviluppi verso sistemi DWDM che ope-rano proprio in questa finestra trasmissiva. Quanto sidirà nel seguito è perciò riferito a sistemi DWDMprogettati per funzionare in terza finestra.

Lo schema di principio di un generico collega-mento DWDM è rappresentato in figura 1: in essa èriportato uno solo dei due versi di trasmissione; ilsecondo verso, il cui schema di principio è identico, èrealizzato utilizzando una seconda fibra ottica.

I sistemi DWDM progettati secondo lo schema difigura 1 sono detti sistemi DWDM monodirezionaliin quanto i segnali che viaggiano lungo ciascuna delledue fibre ottiche che compongono il collegamento sipropagano in uno stesso verso (da sinistra a destra nelcaso di figura 1; in tale figura ciascun segnale ottico èrappresentato schematicamente dal proprio spettro infrequenza).(1) 1 nm = 10-9 m.

03 Pagnan 12-12-2000 10:49 Pagina 29


Aureli - Pagnan • I sistemi DWDM: problematiche trasmissive e loro impatto sul progetto dei collegamenti

È stata anche realizzata una classe di sistemiDWDM - detti bidirezionali - dove, su ciascuna delledue fibre che compongono il collegamento, i segnalisi propagano nei due versi opposti, consentendo cosìdi realizzare collegamenti bidirezionali su una singolafibra ottica. Tali sistemi, ad oggi, sono stati impiegatisolo in alcuni casi particolari e quindi nel seguito diquesto articolo ci riferiremo ai soli sistemi DWDMmonodirezionali.

Un collegamento DWDM è di norma bidirezio-nale e simmetrico, in quanto esso permette la tra-smissione di flussi informativi dello stesso tipo inentrambi i versi. Queste caratteristiche possonoessere realizzate con sistemi DWDM sia monodire-zionali sia bidirezionali.

Con riferimento alla figura 1, e seguendo il per-corso dei segnali da sinistra verso destra, si osserva lapresenza di un accoppiatore passivo N:1 che svolge lafunzione di accoppiare (cioè di convogliare) gli Nsegnali generati dai laser verso un’unica fibra diuscita. Per permettere ai dispositivi posti in ricezionedi filtrare in frequenza e quindi di separare i segnali,le lunghezze d’onda degli N laser devono necessaria-mente essere diverse.

Per poter recuperare l’attenuazione introdotta dal-l’accoppiatore passivo e lanciare in fibra ottica unapotenza sufficientemente elevata, il segnale all’uscitadell’accoppiatore passivo attraversa un amplificatoreottico detto amplificatore di lancio o di potenza (boo-ster). Il segnale all’uscita del booster è predisposto peressere lanciato nella fibra. Qualora la distanza tra idue terminali sia elevata, è possibile introdurre lungoil percorso uno o più amplificatori ottici di linea dettiOLA (Optical Line Amplifier), che hanno il compito direcuperare l’attenuazione introdotta dalla tratta infibra che li precede (nel seguito dell’articolo vedremoche il numero di OLA che è possibile disporre incascata è limitato da diversi fattori).

Prima di raggiungere lo splitter passivo, il segnalea multilunghezza d’onda subisce un’amplificazionead opera del PRE (PREamplificatore ottico) che ha ilcompito di riportare il livello dei segnali a valori taliper cui la divisione operata dallo splitter e il succes-sivo filtraggio operato dai filtri ottici non portino lapotenza di ciascun segnale sotto la sensibilità minimadei ricevitori (non riportati in figura 1) posti a valle

dei filtri ottici.Anche non considerando l’attenuazione introdotta

dalla fibra ottica, la presenza dell’accoppiatore, dellosplitter e dei filtri rende necessaria l’amplificazioneottica per l’utilizzo della multiplazione di lunghezzad’onda nelle effettive condizioni di impiego e cioèper distanze tra i due terminali superiori a qualchedecina di chilometri. In assenza di amplificazioneottica, infatti, l’attenuazione introdotta dai compo-

nenti passivi (detta perdita diinserzione) ridurrebbe illivello di potenza di ciascunsegnale a livelli insufficientiper una ricezione corretta.

L’utilizzo di accoppia-tori, splitter e filtri a bassis-sima perdita di inserzionerende comunque possibilel’uso della multiplazione dilunghezza d’onda senzaamplificazione ottica inapplicazioni di trasporto inambito locale o metropoli-tano dove le distanze dasuperare sono dell’ordinedella decina di chilometri.

Nei paragrafi seguentisaranno descritte le diverse tipologie di sistemiDWDM, le problematiche trasmissive che è necessa-rio tenere in conto in fase di progettazione e sarannofornite indicazioni circa i criteri stessi di progetta-zione.

2. I sistemi DWDM: sistemi aperti, sistemiintegrati e sistemi misti

I sistemi DWDM consentono, come si è giàaccennato in precedenza, di trasportare un insieme diN segnali ottici bidirezionali utilizzando una sola cop-pia di fibre anziché N coppie di fibre. Il sistema mul-tipla quindi N canali ottici, ognuno dei quali puòospitare un segnale client generato da un corrispon-dente apparato connesso al sistema di linea DWDM.

I sistemi DWDM possono essere allora classificatiin sistemi aperti, sistemi integrati e sistemi misti in basealle modalità di interconnessione con gli apparati chegenerano i segnali client da trasportare.

I sistemi aperti sono in grado di trasportare unaclasse potenzialmente molto estesa di segnali clientdiversi in termini di caratteristiche quali ad esempio:la struttura di trama, il formato di modulazione e lavelocità di cifra. Questa possibilità è garantita dall’usodi tecniche di conversione della lunghezza d’ondamediante dispositivi noti come transponder o adatta-tori di lunghezza d’onda (wavelength adapter): questidispositivi permettono di adattare i segnali otticigenerati dagli apparati client al trasporto con sistemiDWDM. L’adattamento consiste nella generazione diun nuovo segnale ottico con lo stesso contenuto infor-mativo del segnale client ma con livelli di potenza elunghezza d’onda conformi alle specifiche del sistemadi linea DWDM. I sistemi aperti sono spesso indicatianche come sistemi con transponder.

Laser 1

Laser 2

Laser 3

Amplificatoredi lancio

Accoppiatorepassivo

Splitterpassivo

Amplificatoredi linea

Preamplificatore

Laser N

Filtro 1Filtro 2Filtro 3

Filtro N

Figura 1 Schema di principio di un verso di trasmissione di un sistema DWDM.

03 Pagnan 12-12-2000 10:49 Pagina 30



I sistemi integrati, al contrario, formano un tutt’unocon i sistemi client. In questo caso, sono le stesseinterfacce ottiche dei terminali client (ad esempiodegli ADM-16 SDH) a garantire il corretto formatodel segnale in ingresso al sistema DWDM in terminisia di potenza sia di lunghezza d’onda. I sistemi inte-grati sono quindi spesso indicati anche come sistemicon interfacce colorate.

I sistemi misti, infine, sono costituiti sia da tran-sponder sia da interfacce colorate. In figura 2 siriporta lo schema di riferimento di un sistemamisto.

I blocchi Mux Demux indicati in figura 2 realizzanole funzioni di accoppiamento in fibra (Mux) e di sepa-razione dei segnali ottici (Demux). Ciascuno dei dueterminali DWDM è composto quindi sempre (conriferimento alla figura 1), da un accoppiatore passivo,uno splitter, un banco di filtri ottici, un booster ed unpreamplificatore.

3. Le problematiche trasmissive: effettitrasmissivi lineari e non lineari

Indipendentemente dalla tipologia del sistemaDWDM, e cioè dalle modalità di interconnessionecon gli apparati client, i fattori che influenzano la tra-smissione in fibra ottica sono legati alle caratteristichefisiche delle fibre e degli amplificatori ottici. Tali fat-tori risultano spesso limitanti anzitutto rispetto alnumero massimo di canali che possono essere tra-smessi, in secondo luogo relativamente alla massimacadenza di cifra di ciascuno di essi e, infine, anche neiriguardi della lunghezza massima della tratta. Si vedaanche [1].

Per poter fornire le indicazioni di massima per laprogettazione di collegamenti DWDM è necessarioanalizzare (seppure brevemente e senza pretesa dicompletezza di trattazione) i fenomeni fondamentaliche regolano la propagazione in fibra ottica accen-nando alle soluzioni atte a ridurne gli effetti sulla tra-smissione di segnali numerici.

3.1 I fenomeni lineari

I fenomeni trasmissivi lineari da considerarequando si analizza la propagazione in fibra ottica sonoquattro: l’attenuazione; la dispersione cromatica; ladispersione di polarizzazione; il rumore generato dagliamplificatori ottici ed il suo accumulo.

3.1.1 L’attenuazione

Quando un segnale ottico si propaga lungo unafibra subisce un’attenuazione causata sia dalla strutturafondamentale del materiale sia dalla presenza di impu-rità dovute al processo produttivo. L’attenuazioneintrodotta da fenomeni di assorbimento legati a transi-zioni elettroniche, a vibrazioni molecolari o a imperfe-zioni e irregolarità della silice (diffusione di Rayleigh)non è eliminabile; l’attenuazione dovuta alla presenzadi impurità può essere ridotta modificando le modalitàdi produzione [2].

In particolare l’attenuazione A(λ) introdotta dauna fibra ottica di lunghezza L è definita da:

dove P1(λ ) e P2(λ ) sono rispettivamente lapotenza all’ingresso e all’uscita della fibra.Generalmente si fa riferimento all’attenuazione intro-dotta da un chilometro di fibra ottica:

Il tipico andamento dell’attenuazione chilometricaα(λ) è riportato in figura 3. I due massimi di attenua-zione sono dovuti all’acqua presente nel vetro sottoforma di ioni ossidrile (OH-).

Un valore tipico di attenuazione in seconda e in

α(λ ) = A(λ )

L[dB/ km]

A λ( ) = 10 logP1 λ( )P2 λ( )

[dB]

BoosterMux-DemuxOLAPre

====

Amplificatore di potenzaMultiplatore-Demultiplatore otticoAmplificatore di linea (Optical Line Amplifier)Preamplificatore

...

Interf

accia

Stand

ardBooster

Pre Booster

Pre

OLA OLA

OLA OLA...

...

N lunghezze d’onda (o canali)per il trasporto di N segnali

Transponder

Transponder

Transponder

Transponder

Mux

-Dem

ux

Mux

-Dem

ux

Interf

accia

Stand

ardInt

erfac

ciaCo

lorata

Interf

accia

Color

ata

Interf

accia

Stand

ardInt

erfac

ciaSta

ndard

Interf

accia

Color

ataInt

erfac

ciaCo

lorata

λ1

λk

λk+1

λN

λ1

λk

λk+1

λN

Figura 2 Schema di riferimento di un sistema DWDM in configurazione mista con transponder e interfacce colorate.

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terza finestra è 0,24 dB/km ma, agendo sul processoproduttivo, è possibile ridurre tale valore portandolo alivelli inferiori a 0,20 dB/km. (Nel riquadro di pagina42 sono riportati ulteriori particolari in proposito).

3.1.2 La dispersione cromatica

La fibra ottica è un mezzo dispersivo: la velocitàcon cui un segnale ottico monocromatico si propagain fibra dipende dalla lunghezza d’onda ad esso rela-tiva. La causa principale di tale fenomeno dispersivoè la dipendenza dell’indice di rifrazione dalla lun-ghezza d’onda [2].

Se il segnale che si propaga in fibra è costituito dauna sequenza di impulsi generati modulando l’inten-sità di un laser, la dispersione cromatica provoca l’al-largamento di ciascun impulso e quindi l’interferenzaintersimbolica. Si noti che la sequenza di impulsicostituisce l’inviluppo dell’onda elettromagneticagenerata dalla sorgente laser.

Per avere un’idea del rapporto tra la frequenzadella portante ottica e quella del segnale modulantesi osservi che un segnale ottico in terza finestra(λ≈1550 nm) ha una portante con una frequenza com-presa tra 100 THz e 200 THz2. Se questa portante èmodulata da un treno di impulsi a 10 Gbit/s, l’invi-luppo (cioè lo stesso treno di impulsi) ha una velocitàdi variazione che è quattro ordini di grandezza infe-riore alla portante.

Per caratterizzare una fibra ottica in termini didispersione cromatica si introduce il coefficiente didispersione cromatica, definito come derivata di τg(λ)rispetto a λ:

dove τg è il ritardo di gruppo specifico, è cioè il

tempo che impiega un impulso a propagarsi lungo unchilometro di fibra. Poiché il ritardo di gruppo speci-fico si esprime in genere in picosecondi3 [ps] al chilo-metro [km] e le variazioni di lunghezza d’onda siesprimono in nanometri [nm], la dispersione croma-tica si esprime in ps/(nm·km).

Tipicamente la curva D(λ) è approssimabile, nel-l’intervallo di interesse e cioè tra 1300 nm e 1600 nm,da una retta che attraversa l’asse λ in un punto indi-cato in genere con λ0 compreso tra 1300 nm e 1600nm. L’andamento del ritardo di gruppo τg (che è l’in-tegrale di D(λ)) assume quindi un minimo in corri-spondenza di λ0.

Le componenti spettrali vicine a λ0 subirannoperciò un ritardo pressoché costante; al contrarioallontanandosi da λ0 la pendenza è via via cre-scente e si determina così un maggior effettodispersivo. Ne consegue che, se la sorgente laseremette con lunghezza d’onda sempre più prossimaa λ0, gli impulsi tenderanno sempre meno ad allar-garsi.

Il coefficiente di dispersione cromatica D(λ) puòessere espresso come somma di due termini: il primoche dipende dal materiale da cui è composta la fibraottica e il secondo che è funzione delle caratteristicheguidanti e della struttura del profilo dell’indice dirifrazione della stessa fibra. Agendo opportunamentesu alcuni parametri fondamentali della fibra ottica, èpossibile quindi modificare la curva di dispersione

cromatica D(λ) spostando conseguentemente anche ilvalore λ0 [3].

L’allargamento dell’impulso causato dalla disper-sione cromatica non dipende solo dalla fibra maanche dalle caratteristiche spettrali della sorgentelaser e dalla banda del segnale modulante. Le sor-genti laser per telecomunicazioni non emettono unaradiazione monocromatica; il segnale emesso da unlaser non modulato ha una larghezza spettrale (linewidth) diversa da zero; inoltre la modulazione operatadal segnale client sulla portante ottica tende ad allar-gare ulteriormente lo spettro e ad accrescere l’effettodispersivo.

A titolo d’esempio, in figura 4 si riporta il dia-gramma a occhio di un segnale a 10 Gbit/s in assenzadi dispersione cromatica e, in figura 5, quello dellostesso segnale dopo la propagazione in fibra ottica.

D(λ ) =

dτ g (λ )

dλ[ps / (nm ⋅ km)]

(2) 1 THz = 1012 Hz.

(3) 1 ps = 10-12 s.

Figura 4 Diagramma a occhio di un segnale a 10 Gbit/sin assenza di dispersione cromatica.

800 900 1000 1100 1200

Lunghezza d'onda [nm]

1300 1400 1500 1600

5

4

3

2

1

0

Attenuazione α [dB/km]

Figura 3 Andamento dell’attenuazione chilometrica infunzione della lunghezza d’onda del segnaleottico che si propaga in fibra ottica.

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Si osservi come l’effetto della deformazione degliimpulsi dovuta alla dispersione cromatica abbiaridotto l’apertura dell’occhio, rendendo così più diffi-cile una corretta discriminazione in ricezione tra illivello associato all’uno e quello associato allo zero.

La degradazione introdotta dalla dispersione cro-matica della fibra può essere limitata utilizzando par-ticolari schemi di compensazione: si può infatti agiredirettamente sul trasmettitore introducendo una par-ticolare modulazione della portante ottica (tecniche dipre-chirping), si possono introdurre compensatori delladispersione o, da ultimo, si possono sfruttare le nonlinearità della fibra stessa.

La tecnica del pre-chirping e lo sfruttamento del-l’interazione fra dispersione cromatica della fibra e lenon linearità (tecnica questa che induce la cosiddettapropagazione solitonica) sono tecniche complesse enon ancora disponibili commercialmente.

La tecnica di maggior interesse, anche perché lapiù semplice da realizzare, è quella dei compensatoridi dispersione. Questi dispositivi - indicati nelseguito con DCM (Dispersion Compensation Module) -sono realizzati da sezioni di fibra ottica con una curvaD(λ) in grado di compensare l’effetto della tratta difibra convenzionale che li precede. La compensa-zione della dispersione avviene poiché il tratto difibra ottica da compensare è caratterizzato da uncoefficiente di dispersione positivo e molto piccolo,mentre il DCM è caratterizzato da un coefficiente didispersione negativo e con un modulo molto elevato.Se le lunghezze dei due tratti di fibra (convenzionalee compensatrice) sono scelte correttamente, ladispersione totale introdotta dal collegamento è deltutto compensata.

In genere i DCM sono disponibili “al chilome-tro”, esistono cioè moduli diversi in grado di com-pensare lunghezze diverse di fibra (ad esempio, unDCM “da 80 km” è in grado di compensare 80 km difibra convenzionale). La lunghezza della fibra com-pensatrice necessaria per compensare L chilometri difibra convenzionale è molto minore di L e, d’altraparte, quando necessario è possibile installare lungoil collegamento più unità DCM. Nonostante imoduli DCM presentino una perdita di inserzionenon trascurabile è possibile installarli in posizioni tali(ad esempio prima del booster o dopo il preamplifica-tore) da non modificare l’attenuazione totale del col-

legamento.La compensazione completa della dispersione cro-

matica in applicazioni DWDM può però causare,come si vedrà più avanti, l’insorgenza di fenomeninon lineari.

3.1.3 La dispersione di polarizzazione

La PMD (Polarisation Mode Dispersion) è un feno-meno dispersivo causato dalla birifrangenza (dipen-denza dell’indice di rifrazione della fibra ottica dallostato di polarizzazione del segnale che l’attraversa)indotta nelle fibre ottiche: infatti, in presenza di biri-frangenza due segnali con stati di polarizzazione orto-gonali tra loro si propagano in una fibra ottica convelocità diverse.

In altri termini la PMD è il ritardo di gruppo diffe-renziale DGD (Differential Group Delay) o ∆τ tra duemodi polarizzati ortogonalmente (figura 6).

L’energia di un segnale ottico che si propaga inuna fibra ottica a singolo modo “ideale”, si distribui-sce sempre tra due stati di polarizzazione ortogonalitra loro (detti stati LP01 degeneri4). In condizioniideali e cioè in assenza di birifrangenza, i due stati dipolarizzazione si propagano con la stessa velocità equindi la PMD non si manifesta.

In condizioni reali la PMD è causata da tre feno-meni concorrenti [2]:• la birifrangenza di forma, indotta da imperfezioni

geometriche della fibra;• la birifrangenza indotta nella fibra da sforzi mecca-

nici interni dovuti al processo tecnologico di fab-bricazione;

• la birifrangenza prodotta da perturbazioni o solle-citazioni meccaniche agenti sulla fibra all’internodel cavo ottico.I tre tipi di birifrangenza sono distribuiti casual-

mente lungo la fibra e distruggono localmente ilcarattere degenere dei due modi polarizzati ortogo-

Figura 5 Diagramma a occhio di un segnale a 10 Gbit/sin presenza di dispersione cromatica.

LP01x

LP01x

LP01y

LP01x

LP01y

LP01x

DGD∆τ

LP01yLP

01y

Fibra a singolo modo ideale

Fibra a singolo modo reale

Figura 6 Effetto della birifrangenza nelle fibre a singolomodo (PMD).

(4) Degeneri perché, in condizioni ideali, costituiscono un unico modofondamentale di propagazione.

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ESEMPIO DI PROGETTO DI UN

COLLEGAMENTO REALE

Si riporta di seguito il progetto di un collegamentosu fibra ottica che risponde alla RaccomandazioneITU-T G.653 tra la Centrale A e la Centrale N, rea-lizzato utilizzando un sistema DWDM per il tra-sporto di 8 canali SDH a 2,5 Gbit/s (tabella A).Con riferimento alla fase 1 del paragrafo 4 si assu-mano i seguenti valori per il calcolo delle attenua-zioni non marginate:αf = 0,25 dB/km; αg= 0,02 dB/km; Ac= 0,6 dB; nj = 2.Passando alla fase 2, introducendo un margine diesercizio Me = 4 dB, si ottengono le seguenti suddi-visioni (suddi):sudd0 = {28,5; 10,2; 16,7; 17,9; 23,5; 14,0; 28,0; 12,3;

23,2; 11,7; 22,2};sudd1 = {28,5; 22,9; 17,9; 23,5; 14,0; 28,0; 12,3; 23,2;

11,7; 22,2};sudd2 = {28,5; 22,9; 17,9; 23,5; 14,0; 28,0; 12,3; 23,2;

29,9};sudd3 = {28,5; 22,9; 17,9; 23,5; 14,0; 28,0; 31,5; 29,9};sudd4 = {34,7; 30,6; 33,5; 28,0; 31,5; 29,9}.Si è indicato con sudd0 l’insieme delle attenuazioni ditratta marginate prima di qualunque accorpamento.Si supponga che il sistema sia intrinsecamenteimmune dalle non linearità che utilizzi, ad esempio,una spaziatura dei canali non uniforme per contra-stare il FWM. Si supponga inoltre che i dati fornitidal costruttore siano i seguenti: OSNRmin = 18 dB,F = 8 dB, Ps,0= -2 dBm e che PN,0 sia trascurabile.Allora, convertendo in unità lineari i valori ed utiliz-zando la relazione:

(1)

si verifica che le suddivisioni individuate siano fatti-bili e si introducono, dove necessario, i rigeneratori.La posizione di un rigeneratore è individuata dallaprima tratta che, introdotta insieme a tutte quelleche la precedono nella relazione (1), non soddisfa ladisuguaglianza: il rigeneratore deve essere posizio-nato prima della tratta in questione.In base ai dati di progetto e alle ipotesi adottate siottengono per le suddivisioni sudd0, sudd1 e sudd2 iprogetti riportati nella tabella B.Le suddivisioni sudd3 e sudd4, come è facile verifi-care, comportano l’aggiunta, rispettivamente, di unoe due ulteriori rigeneratori, risultando quindi menoconvenienti delle precedenti dal punto di vista eco-nomico.La suddivisione economicamente più conveniente èla sudd2.

OSNR =PS,n

PN ,n

=PS,0

PN ,0 + Fhν∆ν ai

i=1

n

∑> OSNR min

Acentrale

Dacentrale

Lunghezza tratta(km)

Attenuazioninon marginate

BCDEFGHILMNTotale (km)

86,418,542,747,067,632,784,526,466,723,963,0

559,4

24,56,2

12,713,919,510,024,08,3

19,27,7

18,2

ABCDEFGHILM

Tabella A Struttura del collegamento.

ApparatoCentrale

Configurazione relativa alla suddivisione sudd0



Prima sezionedi rigenerazione

sudd0

sudd1

sudd2

3R TX+BLLLLL

P+RX

ABCDEFGHILMN

TX+BLLLL

P+RX

Seconda sezionedi rigenerazione

Apparato

3R TX+BLLLLL

P+RX

ABCDEFGHILMN

TX+BL

PonticelloLL

P+RX

3R TX+BLLL

PonticelloP+RX

ABCDEFGHILMN

TX+BL

PonticelloLLL

P+RX

Tabella B Progetti ottenuti con le suddivisionisudd0 , sudd1 e sudd2 .

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nalmente in cui si decompone il modo fondamentaleinducendo la formazione di due modi non degeneriche si propagano con velocità differenti. Inoltre, poi-ché gli assi di birifrangenza sono localmente orientatiin modo casuale, all’effetto della birifrangenza siaggiunge quello dell’accoppiamento modale: l’ener-gia associata all’impulso che si propaga si trasferiscecontinuamente tra un modo e l’altro. L’insieme diquesti fenomeni dà luogo ad un allargamento dell’im-pulso. Ne consegue che la PMD ha carattere stati-stico e il parametro significativo è il valor medio delritardo <∆τ>.

Si può verificare sperimentalmente che, per fibreconvenzionali di lunghezza superiore a 100 metri, ilritardo medio <∆τ> cresce proporzionalmente allaradice quadrata della lunghezza della fibra.

Si definisce allora un Coefficiente di PMD come:

Il valore di CPMD è variabile da fibra a fibra ma ilvalore tipico massimo, comunemente utilizzato infase di progetto, è compreso tra 0,3 e 0,5 ps/√km.

L’effetto della PMD è rilevante solo quando lacadenza di cifra dei segnali che si propagano in fibra èsuperiore a 10 Gbit/s in quanto il ritardo accumulatodai due modi che si propagano assume valori compa-rabili con la durata di un singolo bit per le tratte tipi-che di collegamenti amplificati otticamente (ad esem-pio, un bit a 10 Gbit/s ha una durata di 100 ps).

Per tutti i valori della cadenza di cifra inferiori a10 Gbit/s, il DGD accumulato su tratte tipiche (infe-riori a 1000 km) è ampiamente tollerato dai ricevitori.

In figura 7 è mostrato il diagramma a occhio dellostesso segnale di figura 4 affetto da PMD. La natura“duplice” dell’impulso è indicata in modo puramentequalitativo dalle due linee tratteggiate sovrapposte aldiagramma. Si può osservare che l’impulso in rice-zione è costituito dalla sovrapposizione dei due sotto-impulsi (i due modi) ritardati l’uno rispetto all’altrodalla PMD.

La compensazione della PMD deve essere effet-tuata dal ricevitore e, poiché il DGD varia nel tempo,il compensatore deve essere di tipo adattativo. Non

sono oggi disponibili in commercio compensatori diPMD; sono però in fase di realizzazione alcune solu-zioni. Quelle più promettenti sembrano essere:• i filtri di equalizzazione elettronici che riducono

l’interferenza intersimbolica dopo la ricezione epossono essere integrati con il ricevitore;

• i ricevitori a diversità di polarizzazione che rive-lano separatamente i due modi e ne correggono ilritardo;

• i compensatori ottici che correggono il ritardo rela-tivo direttamente sul segnale ottico. Va infine osservato che, poiché il fenomeno della

PMD dipende anche dalla lunghezza d’onda, neisistemi DWDM è necessario predisporre un compen-satore per ogni canale.

3.1.4 L’accumulo di rumore ottico

Gli amplificatori ottici utilizzati nei collegamentiDWDM sono di tipo OFA (Optical Fiber Amplifier). Loschema di principio del generico OFA è riportato infigura 8.

Per semplicità in quanto segue saranno esaminatigli EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) che sono gliamplificatori ottici più diffusi sul mercato.

In questo tipo di amplificatori il drogante dellafibra ottica è una terra rara: l’Erbio. Nel 1985 ungruppo di ricerca dell’Università di Southamptondimostrò che una fibra ottica della lunghezza di qual-che decina di metri, drogata con Erbio e opportuna-mente stimolata (pompata) da una radiazione visibile,esibisce, nella regione spettrale intorno a 1550 nm,un guadagno netto maggiore di uno [4].

Il principio di funzionamento degli EDFA si basasulla fluorescenza dell’Erbio [5] ed il processo diamplificazione coinvolge tre livelli energetici delloione Erbio Er3+ (figura 9).

La radiazione emessa dal laser di pompa - tipica-mente a 980 nm - propagandosi lungo la fibra otticadrogata, promuove gli elettroni dello ione Erbio dallivello A al livello C. Gli elettroni rimangono nellostato C per brevissimo tempo e decadono poi al

CPMD =∆τ

L ps / km[ ]

Figura 7 Diagramma a occhio di un segnale a 10 Gbit/sin presenza di PMD (Polarisation ModeDispersion).

Fibra ottica drogata

Alimentazioneelettrica

Pin

Pout

PASE

Isolatore ottico:ha il compito di eliminare le retrodiffusioni in linea

ASE = Amplified Spontaneous Emission

Accoppiatore ottico:serve ad accoppiare l’emissione del laser di pompa

Diodo laser di pompa

Filtro ottico:riduce il contributo di rumore ottico ASE in uscita

Figura 8 Schema di principio del generico amplificato-re ottico (OFA).

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VALUTAZIONE QUANTITATIVA DEL FENOMENO DELL’ACCUMULO DELL’ASE (AMPLIFIEDSPONTANEOUS EMISSION)

Si supponga di avere un collegamentoDWDM costituito da n tratte amplifi-cate come riportato in figura A.Si indichi con ai l’attenuazione della i-esima tratta e con gi il guadagno dell’i-esimo EDFA. Sia B il Booster, P ilPreamplificatore e L l’OLA. La gran-dezza OSNR (Optical Signal to NoiseRatio) è il rapporto tra la potenza otticadel generico segnale e la potenzadell’ASE contenuto nella banda delsegnale stesso prima della ricezioneelettrica e cioè a monte del fotodiodo.

Se si indica con PS,i la potenza ottica disegnale del singolo canale del pettine DWDM all’uscita dell’i-esimo amplificatore (PS,0 è la potenza delsingolo segnale all’uscita del Booster) si ha:

e analogamente per la potenza di rumore ottico all’uscita dell’amplificatore i-esimo PN,i (PN,0 è la potenzadi rumore all’uscita del Booster):

dove Fi indica la cifra di rumore dell’amplificatore i-esimo; h la costante di Planck; ν la frequenza dellaportante ottica e ∆ν la banda di misura dell’OSNR. Se tutti gli amplificatori sono in grado di recuperareper intero l’attenuazione della tratta che li precede cioè che ai=gi (questa condizione si verifica nel caso diun collegamento progettato correttamente) ed inoltre se tutti gli amplificatori hanno la stessa cifra dirumore, F1 = F2 = ... = Fn = F, si ha:

Quindi l’OSNR è dato da:

OSNR =PS,n

PN ,n

=PS,0


i=1

n

∑

PS,n = PS,0

PN ,n ≅ PN ,0 + Fhν∆ν ai

i=1

n

∑

PN ,0

PN ,1 = PN ,0 ⋅ g1

a1

+ F1 g1 −1( )hν∆ν ≅ PN ,0 ⋅ g1

a1

+ F1g1hν∆ν

...........

PN ,n ≅ PN ,0 ⋅ g1

a1

⋅ g2

a2

⋅ ... ⋅ gn

an

+ F1g1hν∆ν ⋅ g2

a2

⋅ ... ⋅ gn

an

+ Fngnhν∆ν

PS,0

PS,1 = PS,0 ⋅ g1

a1

...........

PS,n = PS,0 ⋅ g1

a1

⋅ g2

a2

⋅ ... ⋅ gn

an

B

TerminaleDWDM: TX

OSNR

TerminaleDWDM: RX

g 1

a 1

a 2

a 3

a n

g 2

g 3

g n-1

g n

Mux

Dem

ux

L L L L P

Dense Wavelength Division MultiplexingOptical Signal to Noise Ratio

DWDMOSNR

==

Figura A Collegamento DWDM amplificato composto da n tratte.

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livello B dove stazionano per un tempo sufficiente-mente lungo da indurre l’inversione di popolazione5.In condizioni di inversione di popolazione il numerodi elettroni nello stato energetico B è superiore aquello degli elettroni nello stato energetico A equindi un fotone del segnale incidente su uno ioneEr3+ ha maggiore probabilità di indurre una emis-sione stimolata di altri fotoni (transizione da B ad A)che di essere assorbito (transizione da A a B): in con-dizioni di inversione di popolazione la fibra otticadrogata quindi amplifica invece di attenuare.

In condizioni reali di funzionamento però all’u-scita di un EDFA è sempre presente, oltre al segnaledi ingresso amplificato, anche una radiazione incoe-rente a larga banda cui si da il nome di ASE (AmplifiedSpontaneous Emission). Questa radiazione, dovuta atransizioni spontanee (cioè non stimolate da fotoniappartenenti al segnale da amplificare) dal livello B allivello A, si comporta a tutti gli effetti come rumoreottico.

Si può dimostrare che la potenza dell’ASE all’in-terno di una banda ∆f è:

dove h è la costante di Planck (6,62559⋅10-34 [J⋅s]), ν èla frequenza centrale della banda ∆f, F è la figura dirumore e G è il guadagno dell’EDFA (F e G sonoespressi in unità lineari).

La presenza dell’ASE limita il numero massimo diEDFA che possono essere messi in cascata poichél’ASE generato all’interno del generico EDFA dellacatena viene amplificato da parte dei successivi, accu-mulandosi. Si ha quindi un degrado del rapportosegnale rumore che può, in taluni casi, risultare inac-cettabile. Se è possibile infatti, adottando opportunifiltri ottici in ricezione, eliminare i contributi di ASE

al di fuori della banda del segnale, i contributi checadono all’interno della banda sono ineliminabili ediventano spesso il fattore che limita la lunghezzamassima di una tratta DWDM. Nel riquadro dipagina 36 è riportata l’analisi quantitativa del feno-meno dell’accumulo dell’ASE.

L’espressione:

mostra che, a parità di attenuazione di tratta (ai tutteuguali), al crescere del numero n di EDFA (e quindidel numero di tratte), l’OSNR peggiora; a parità delnumero n di EDFA, l’OSNR peggiora al cresceredella somma delle attenuazioni delle singole tratte.

Gli amplificatori ottici lavorano in regime di satu-razione cioè in condizioni tali per cui la potenza otticaemessa è costante ed è perciò indipendente dallapotenza di ingresso. Questo funzionamento permette,nei casi in cui la potenza in ingresso non scenda aldisotto di livelli specificati, di progettare il collega-mento avendo la certezza che all’uscita di ogni EDFAla potenza ottica sia fissata e quindi di recuperare perintero l’attenuazione introdotta dalla tratta prece-dente (per ogni tratta ai=gi).

Il fenomeno dell’accumulo dell’ASE non puòessere eliminato e costituisce uno dei limiti fonda-mentali per la realizzazione di collegamenti DWDMarbitrariamente lunghi. Tuttavia, qualora il collega-mento possa essere progettato senza vincoli topolo-gici, cioè se gli amplificatori possono essere posti inqualunque punto del collegamento, è sempre possi-bile aumentare l’OSNR riducendo la distanza fra isingoli amplificatori e la loro figura di rumore.

3.2 I fenomeni trasmissivi non lineari

Al crescere della potenza dei segnali che si propa-gano in una fibra ottica, iniziano a manifestarsi intera-zioni non lineari tra i segnali e la fibra stessa.

Nei sistemi DWDM questa degradazione è enfa-tizzata dalla presenza contemporanea di numerosisegnali ottici e dalla necessità di dover aumentare lapotenza di ciascuno di essi per superare distanze sem-pre maggiori.

I fenomeni non lineari si classificano in genere infenomeni di scattering, cioè di diffusione, e in feno-meni causati dall’effetto Kerr che è la dipendenza del-l’indice di rifrazione dalla potenza ottica del segnale.

I fenomeni di scattering sono:• la retrodiffusione stimolata di Brillouin, la SBS

(Stimulated Brillouin Scattering);• la diffusione stimolata di Raman, la SRS

(Stimulated Raman Scattering).I fenomeni legati all’effetto Kerr, di maggior interesse

per i sistemi DWDM, sono:• l’automodulazione di fase, la SPM (Self Phase

Modulation);• la modulazione di fase incrociata, la XPM (Cross

Phase Modulation);

OSNR =PS ,n

PN ,n

=PS ,0

PN ,0 +Fhν∆ν aii =1

n

∑

PASE = hνF(G −1)∆f [W]

Decadimentoveloce non radiativo

C

B

980 nm

1530 - 1560 nm

Asso

rbim

ento

Emis

sion

est

imol

ata

A

Figura 9 Schema semplificato di amplificazione a trelivelli di un amplificatore per fibra drogatacon Erbio (EDFA).

(5) In condizioni di inversione di popolazione la distribuzione deglielettroni tra i livelli energetici non segue la distribuzione di Boltzmanntipica dell’equilibrio termico.

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• la miscelazione a quattro onde, la FWM (FourWave Mixing).Qui di seguito sono brevemente chiariti i motivi

dei fenomeni trasmissivi non lineari sopraelencati.

3.2.1 La retrodiffusione stimolata di Brillouin(Stimulated Brillouin Scattering)

In un sistema a modulazione di intensità chesfrutti un’emissione laser ad alta purezza spettrale(cioè quasi monocromatica), una frazione significativadella potenza ottica è trasferita dal segnale che si pro-paga a un segnale spurio retrodiffuso.

Tale fenomeno, previsto da Brillouin nel 1922 edimostrato sperimentalmente qualche anno dopo, èdovuto all’interazione tra la luce e le onde acustiche(perturbazioni della densità del vetro causate dal-l’onda elettromagnetica che si propaga) e si manifestasolo quando la potenza del segnale all’ingresso dellafibra supera un livello di soglia che dipende dal tipodi fibra e dalla lunghezza d’onda del laser.

Per trasmettitori a modulazione esterna, che sonoi più diffusi nei sistemi DWDM commerciali, ilvalore di soglia è compreso tra 5 mW e 10 mW.Inoltre, se la sorgente laser emette a 1550 nm, ilsegnale retrodiffuso ha una frequenza più bassarispetto all’emissione laser di circa 11 GHz.

Dalla figura 10 [4] si deduce che, superati i 10 mW,tutta la potenza del segnale in ingresso eccedente i10 mW viene retrodiffusa rendendo vani i tentativi diaumentare la potenza per far crescere la lunghezzadel collegamento.

La larghezza di banda del guadagno di Brillouin∆νB, per le fibre in silice, è circa 20 MHz a 1550 nm evaria come λ-2 . Il massimo del guadagno per l’SBS siha con i laser che hanno una larghezza di riga minoredi 20 MHz; per i laser con larghezze di riga ∆νL mag-giori di 20 MHz il guadagno dell’effetto Brillouin,cioè la quota parte dell’energia retrodiffusa, decrescecon ∆νB/∆νL.

Per sopprimere la retrodiffusione di Brillouin èsufficiente aumentare la larghezza di banda dell’e-

missione laser, modulandone, ad esempio, la fre-quenza (dithering), eliminando la portante con modu-lazioni duobinarie o adottando modulazioni RZ(Return to Zero) anziché NRZ (Non Return to Zero). Latecnica più diffusa è quella del dithering.

3.2.2 La diffusione stimolata di Raman (StimulatedRaman Scattering)

L’effetto Raman è un processo di diffusione cau-sato dall’interazione della luce con la vibrazionemolecolare.

Se due segnali separati dalla frequenza di vibra-zione molecolare (frequenza di Stokes) sono lanciaticontemporaneamente in fibra, il segnale a frequenzapiù bassa (detto segnale probe) sperimenta un’amplifi-cazione a spese del segnale a frequenza più alta(detto segnale di pompa). Poiché la silice fusa, di cuisono composte le fibre ottiche, è un vetro, esiste peressa uno spettro continuo di frequenze di vibrazionemolecolari, cioè esiste una distribuzione spettrale delguadagno non lineare g (figura 11).

Il guadagno aumenta in modo approssimativa-mente lineare al crescere della differenza fra le fre-quenze di pompa e del probe fino a circa 500 cm-1.Ogni coppia di canali con una separazione in fre-quenza fino a 15 mila GHz è quindi accoppiata attra-verso l’effetto Raman.

È possibile scrivere:

dove Ppompa è la potenza del segnale di pompaall’ingresso della fibra, Pprobe(L) è la potenza delsegnale di probe all’uscita di una fibra lunga L,Pprobe(0) è la potenza dello stesso segnale all’ingresso,Ae è l’area effettiva di sovrapposizione modale(approssimabile con il doppio dell’area del core) ed Leè la lunghezza efficace:

Pprobe L( ) = Pprobe 0( ) ⋅ expgPp om paL e

2A e

g (x10-13 m/W)

Shift (1/cm)

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

0 400 800 1200 1600

Figura 11 Profilo approssimato del guadagno di Raman.In ascissa la differenza tra i numeri d’onda(2π/λ) della pompa e del probe.

5

0

15

10

-10

-5

-15

25

15

5

-5

-25

-15

-35-5 0 5 1510

Potenza del segnale all’ingresso della fibra (dBm)

Pote

nza

retr

odif

fusa

Pote

nza

all’u

scita

del

la fib

ra

20 25

(dBm) (dBm)

Figura 10 Effetto dello “stimulated brillouin scattering”su un segnale con un’alta purezza spettrale.

03 Pagnan 12-12-2000 10:49 Pagina 38



Si può dimostrare che, in un sistema DWDM conN canali equispaziati, nessun canale subisce, a causadel SRS, una variazione di potenza superiore ad 1 dBse è verificata la seguente condizione:

dove Ptot è la potenza totale iniettata in fibra, ∆λ labanda totale occupata dagli N canali e Le è la lun-ghezza efficace espressa in km.

3.2.3 L’automodulazione di fase (Self Phase Modulation)

Per l’effetto Kerr, la variazione temporale dellapotenza ottica (o intensità) di un segnale lanciato infibra produce una modulazionedella sua stessa fase. A tale effetto sidà il nome di automodulazione difase e provoca un allargamentodello spettro del segnale.L’allargamento dello spettro, a suavolta, per la presenza della disper-sione cromatica induce una distor-sione del segnale. Se il segnale hauna lunghezza d’onda che giacenella regione di dispersione nor-male della fibra (D<0) gli impulsitendono ad allargarsi; al contrario,nella regione di dispersione ano-mala (D>0) l’SPM e la dispersionecromatica tendono a compensarsil’un l’altro causando una “compres-sione” degli impulsi.

Gli effetti della SPM sono signi-ficativi solo nei sistemi con altadispersione cromatica e, tipica-mente, l’adozione di fibre a disper-sione spostata (G.653 o G.655) neriduce fortemente l’impatto.

Per sistemi con lunghezze infe-riori ai 1000 km l’SPM può esserecontrollata introducendo lungo ilcollegamento i moduli DCM (giàtrattati al paragrafo 3.1.2).

In figura 12 [4] si riporta un grafico che chiarisce ilfenomeno dell’allargamento spettrale. Dall’analisidella figura si deduce che, mentre la potenza otticadel segnale I(t) varia, varia con essa anche la fre-quenza della portante f(t) e quindi lo spettro tende adallargarsi.

3.2.4 La modulazione di fase incrociata (Cross PhaseModulation)

Nei sistemi DWDM la XPM (Cross PhaseModulation) lega le variazioni di intensità di ciascunodei segnali ottici alla fase dei segnali adiacenti.L’entità dell’allargamento spettrale, dovuta alle

variazioni di fase indotte dalla XPM, dipende dallaseparazione in frequenza tra i canali: quanto mag-giore è tale differenza, tanto più le velocità di propa-gazione di gruppo saranno differenti, e quindi gliimpulsi appartenenti a segnali diversi tenderanno adinteragire per tempi sempre più brevi riducendo l’ef-fetto del XPM.

La XPM può essere controllata scegliendo oppor-tunamente la spaziatura dei canali. Studi recentihanno dimostrato che solamente i due canali adia-centi al canale in esame contribuiscono significativa-mente alle distorsioni da XPM. Il rapporto segnaledisturbo ottico, OSNR (Optical Signal to Noise Ratio)del canale centrale di un sistema a tre canali tende alvalore limite dell’OSNR di un sistema a singolocanale (non affetto da XPM) al crescere della spazia-tura in frequenza.

Si è dimostrato che una separazione in frequenzadi 100 GHz è sufficiente a ridurre significativamentegli effetti della XPM in un sistema DWDM cheadotti una potenza di 5 mW per canale.

Le distorsioni dovute all’interazione tra XPM edispersione cromatica possono essere comunque con-trollate mediante l’introduzione di moduli DCM.

3.2.5 La miscelazione a quattro onde (Four Wave Mixing)

FWM (Four Wave Mixing) è un processo nonlineare analogo ai processi di intermodulazione neisistemi elettronici. Nei sistemi DWDM, tre segnaliottici a frequenze fi, fj ed fk (k≠i, j) interagisconodando luogo ad un quarto segnale di frequenza:

fijk = fi + fj - fk

Si consideri ad esempio il caso di tre segnali ottici

Ptot ⋅ ∆λ ⋅Le < 40000 [mW⋅ nm ⋅ km]

L e = 1 − exp −αL( )α

L’interpretazione della figura vafatta ricordando che lacomponente campo elettrico di unsegnale ottico con frequenza dellaportante f0 che si propaga in fibraè espressa da:

E(t,z)= I(t) cos(2 f0- z),

dove t è il tempo, z l’asse dellafibra, I(t) la potenza associata adun generico impulso del segnalemodulante e è la costante dipropagazione che, a causadell’effetto Kerr, dipende da I(t)cioè:

(t)= 0+

1I(t).

La frequenza istantanea f(t) dellaportante ottica, intesa comederivata rispetto al tempo dellafase istantanea (d /dt=2 f(t) con (t)=2 f

0- z) è quindi:

f(t)=f0-1/(2 )•z•

1dI(t)/dt.

l(t)

f(t)

f0

dl/dt dn/dt d /dt = 2 f(t)

Effetto Kerr

t

t

Figura 12 Allargamento spettrale causato dalla Self Phase Modulation.

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di frequenza f1, f2 ed f3, che si propaghino in una fibraottica. Lo spettro risultante dopo l’effetto del FWM èriportato nella figura 13 [4].

La generazione del quarto segnale si verifica perogni combinazione possibile di tre segnali ottici e ilnumero dei prodotti di intermodulazione cresce rapi-damente al crescere dei segnali trasportati dal sistemaDWDM: un sistema con 10 canali può dar luogo acentinaia di prodotti di intermodulazione.

L’efficienza del fenomeno, cioè la quota parte di ener-gia trasferita dai segnali ottici ai prodotti di intermo-dulazione, è una funzione molto complessa chedipende dalla separazione in frequenza ∆f tra isegnali e dal valore del coefficiente di dispersionecromatica D. In generale si può dire che, quantominore è la differenza ∆f tanto maggiore è l’effi-cienza, così come quanto più piccolo è il modulo delcoefficiente di dispersionecromatica D tanto maggiore èl’efficienza.

Si osservi che, a causadella relazione che lega la fre-quenza dei prodotti di inter-modulazione e quella deisegnali, se tutti i segnali sonoequispaziati in frequenzaallora i prodotti di intermodu-lazione cadono sulle fre-quenze dei segnali stessidando luogo a interferenza.

Se la separazione in fre-quenza tra due segnalicomunque scelti nel pettineDWDM è invece diversa daquella di qualunque altra cop-pia di segnali, allora tutti iprodotti di intermodulazioneavranno frequenze diverse daquelle dei segnali e nondanno luogo a interferenza.

Se quindi un sistema DWDM è limitato dalFWM, cioè se il sistema è tale per cui l’efficienza delfenomeno è elevata (ad esempio il coefficiente didispersione cromatica D è molto basso), un modo perridurne gli effetti è quello di scegliere le frequenzedei segnali in modo non uniforme, UCS (UnequalChannel Spacing) [6].

In figura 14 è mostrato lo spettro di un segnaleDWDM costituito da otto segnali a 10 Gbit/s conspaziatura UCS all’uscita di 50 km di fibra otticache risponde alla Raccomandazione ITU-T G.653

(D<5 ps/(nm ⋅ km)).La tecnica UCS è la tecnica di riduzione del

FWM adottata dalla maggior parte dei costruttori disistemi DWDM, ma presenta lo svantaggio di nonimpiegare al meglio la banda trasmissiva. Infatti nonsi dispone in genere di sorgenti laser di lunghezzad’onda qualunque ma si dispone di sorgenti laser conlunghezze d’onda agganciate a “griglie” standard [7](per motivi costruttivi e di economie di scala perse-guite dai costruttori).

All’interno di una banda ottica prefissata è perciòpossibile scegliere tra un numero finito di sorgentilaser e, quindi, a parità di spaziatura in frequenza(passo minimo della griglia) il numero di sorgentiequispaziate è certamente superiore a quello dellesorgenti non equispaziate. Ad esempio un sistemaDWDM con una banda degli EDFA sufficiente altrasporto da 32 a 40 canali equispaziati può al mas-simo garantire il trasporto da 10 a 12 canali non equi-spaziati.

4. Il progetto dei collegamenti DWDM

Per definire correttamente il problema del pro-getto di un collegamento DWDM terrestre convienefare riferimento alla figura 15: in essa è mostrata lastruttura del generico collegamento DWDM per iltrasporto di N segnali. In particolare si hanno iseguenti elementi fondamentali:

• terminale DWDM: è costituito da una coppia trasmet-titore (DWDM TX) e ricevitore (DWDM RX);

• amplificatore ottico di potenza o booster (B): è postoimmediatamente a valle di un trasmettitoreDWDM;

• amplificatore ottico di linea OLA (L): esegue la fun-zione di amplificare otticamente il segnaleDWDM senza terminarlo;

• preamplificatore ottico (P): è posto immediatamentea monte di un ricevitore DWDM;

• stadio di rigenerazione DWDM (3R): è composto da

-6,5

dBm

-31,5

-56,5

1540 1550 1560nm

N.B.: Si osservi la presenza molto evidente dei prodotti di intermodulazione che si manifestano tra i segnali utili; questa condizione li rende facilmente eliminabili mediante filtraggio ottico.

Figura 14 Spettro di un segnale DWDM 8 x10 Gbit/s con spaziatura Unequal ChannelSpacing, dopo 50 km di fibra ottica G.653 (2 mW/canale).

f113

f123,213

f112

f223

f1

f2

f3

Frequenza

f132,312

f221

f231,321

f332

f331

Figura 13 Generazione di prodotti di intermodulazione.

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due terminali DWDM e da N stadi paralleli dirigenerazione o rigeneratori 3R, uno per ciascuncanale. L’introduzione dei rigeneratori 3R (Re-Amplifing + Re-Shaping + Re-Timing) che operanouna rigenerazione completa del segnale numerico,è necessaria qualora la degradazione introdotta suisegnali dalla trasmissione DWDM sia tale da nonpoter essere ulteriormente tollerata;

• sito: è il luogo dove è fisicamente possibile siainstallare un apparato (stadio di rigenerazioneDWDM od amplificatore di linea) sia effettuareun “attraversamento passivo” o “ponticello”mediante un raccordo (bretella) in fibra ottica;

• nodo: è il sito fisico in cui viene generato e termi-nato il flusso DWDM punto-punto;

• tratta: è il collegamento in fibra tra due siti conse-cutivi;

• accorpamento: è costituito dal collegamento di dueo più tratte adiacenti tramite “attraversamenti pas-sivi” effettuati mediante bretelle in fibra ottica;

• collegamento ottico: si intende l’insieme di tratte infibra ed apparati compresi tra due nodi. Ogni col-legamento è qui considerato bidirezionale su duefibre distinte ma con caratteristiche analoghe, econgiungenti i medesimi siti;

• sezione di trasmissione ottica: l’OTS (OpticalTransmission Section) è costituito dal collega-mento in fibra tra due amplificatori consecutivi,o tra un amplificatore ed un rigeneratore o unterminale DWDM (si noti come una sezione ditrasmissione ottica possa essere composta da piùtratte se sono stati effettuati accorpamenti tra-mite ponticello);

• sezione ottica di rigenerazione: la RS (RegenerationSection) è l’insieme di tratte in fibra e apparati diamplificazione di linea compresi tra due stadi dirigenerazione DWDM successivi o tra uno sta-dio di rigenerazione DWDM ed un terminaleDWDM.

Con configurazione si indica poi lo schema diassegnazione ad ogni sito disponibile di un amplifica-tore di linea, di un rigeneratore DWDM o di un attra-versamento passivo in fibra (figura 16 a pagina 44).Una configurazione sarà quindi individuata dagliaccorpamenti effettuati e dalla scelta dei siti di ampli-ficazione e rigenerazione. Si intende inoltre che ogniconfigurazione sia bidirezionale, cioè che i siti diaccorpamento, amplificazione e rigenerazione sianogli stessi per i due versi di percorrenza.

Non tutte le configurazioni possibili corrispon-dono a collegamenti fisicamente realizzabili a causadei limiti imposti dall’accumulo di rumore ASE,dalla presenza di effetti non lineari e dalle limita-zioni tecniche degli apparati impiegati. La progetta-zione tiene conto di queste limitazioni attraversoopportune regole di selezione che individuano all’in-terno dell’insieme delle configurazioni possibili ilsottoinsieme delle configurazioni effettivamente rea-lizzabili (fattibili).

Una configurazione è quindi fattibile quando sod-disfa le regole di selezione sopra citate.

Si può a questo punto definire il concetto di pro-getto: la progettazione di un collegamento DWDMcorrisponde alla determinazione di tutte le configura-zioni fattibili del collegamento e alla scelta di una diesse in base a predefiniti criteri di convenienza.

Nel progetto di un collegamento DWDM terre-stre, in genere, la posizione dei siti è vincolata, cioègli apparati, e in particolare gli EDFA e i rigeneratori3R, non possono essere posti in modo arbitrario lungoil collegamento.

La procedura di progetto si basa sul rispetto di trevincoli: anzitutto essa deve garantire un rapportosegnale rumore ottico al ricevitore sempre superiore aun valore minimo specificato dal costruttore. Insecondo luogo essa deve garantire che la dispersionecromatica totale accumulata sulla singola RS sia infe-riore al valore massimo tollerato dai ricevitori. Nel

Dem

ux

Collegamento Ottico

Sezione di rigenerazione RS

Sitodi rigenerazione

Sitodi amplificazione

Sezione di trasmissioneottica - OTS

OTS

DWDMOTSRS

===

Dense Wavelength Division MultiplexingOptical Transmission SectionRegeneration Section

Tratte accorpate

TrattaB L P B3R P PB3RL L L

TerminaleDWDM: TX

TerminaleDWDM: RX

Mux

RS RS

Figura 15 Esempio di configurazione di un verso di trasmissione di un collegamento ottico, con l’indicazione dei corrispondentielementi costitutivi.

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LE FIBRE OTTICHESINGOLO MODO E LOROPRESTAZIONI

In ambito normativo internazio-nale sono attualmente standar-dizzati 3 tipi di fibra ottica sin-golo modo:

• la fibra singolo modo conven-zionale (SM), le cui caratteri-stiche sono descritte nellaRacc. ITU-T G.652 [12];

• la fibra singolo modo adispersione spostata (DS), lecui caratteristiche sonodescritte nella Racc. ITU-TG.653 [13];

• la fibra singolo modo a disper-sione non nulla (NZD, NonZero Dispersion), le cui caratte-ristiche sono descritte nellaRacc. ITU-T G.655 [14].

Per completezza bisogna aggiun-gere anche la fibra descritta nellaRaccomandazione ITU-T G.654;si tratta sostanzialmente di unaparticolare realizzazione dellafibra G.652 il cui utilizzo è limi-tato ad alcune applicazioni neicavi sottomarini.

La fibra rispondente allaRaccomandazione ITU-TG.652

La fibra G.652 è la fibra più dif-fusa nel mondo: circa il 90% deiportanti ottici nelle reti terrestridei principali operatori è infattidi questo tipo. In conseguenzadell’amplissimo mercato mon-diale (circa 70 milioni di km diportante instal lato) la f ibraG.652 è il portante ottico piùeconomico. Si tratta di un pro-dotto assolutamente maturo,essendo in produzione daalmeno 15 anni. Nella terzafinestra di trasmissione essa ècaratterizzata da una disper-sione cromatica piuttosto ele-vata (D=16÷18 ps/(nm·km)) eda una attenuazione attorno a0,20÷0,22 dB/km.La fibra G.652 è particolarmenteindicata per i collegamenti sucui devono essere trasmessi unelevato numero di canali a fre-quenza di cifra moderata (fino a2,5 Gbit/s). Questo tipo di fibrarappresenta infatti il portanteideale per la trasmissioneDWDM ad elevata densità interza finestra poiché, grazieall’elevata dispersione, essa èpraticamente immune da effettidi intermodulazione non lineare

(FWM, Four Wave Mixing trattatinel paragrafo 3.2.5).La dispersione cromatica dellafibra G.652, se da un lato è unvantaggio dal punto di vista delnumero di canali DWDM tra-smissibili, dall’altro rappresentaun severo limite alla massimafrequenza di modulazione sulsingolo canale. Se si consideraun flusso STM-16 (2,5 Gbit/s),la dispersione della fibra G.652non costituisce un grave pro-blema: grazie agli amplificatoridi linea la sezione ottica di rige-nerazione può arrivare anche a600 km.Tuttavia se si passa a flussiSTM-64 (10 Gbit/s), a causadella dispersione, la sezione dirigenerazione si riduce a nonoltre 80÷100 km, vanificando ivantaggi offerti dalla amplifica-zione ottica di linea. Per effet-tuare la trasmissione DWDMNx10 Gbit/s su collegamentisuperiori agli 80 km, volendosfruttare i vantaggi economici edimpiantistici offerti dalla amplifi-cazione ottica di linea (un ampli-ficatore ottico costa assai menodi N rigeneratori a 10 Gbit/s eoccupa uno spazio più ridotto), ènecessario adottare tecniche dicompensazione della disper-sione.

1

0,8

0,6

0,4

1100 12001200 1300 1400

Lunghezza d'onda [nm]

Atte

nuaz

ione

[dB/km]

disp

ersi

one

[ps/(nm km)]

1500 1600 1700

0,2

0

20

10

0

-10

-20

convenzionalezero OHdispersione G.652dispersione G.653dispersione G.655dispersione G.655 (2)dispersione G.655 (3)

dispersione G.655 (5)dispersione G.655 (4)

dispersione G.655 (6)

Figura A Attenuazione di una fibra ottica convenzionale e di una di tipo “zero-OH” e caratteristiche di dispersionedi fibre G.652, G.653 e G.655.

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Si tratta di una fibra che ha avutouna diffusione piuttosto limitatanel mondo. Oltre alla rete ita-liana di lunga distanza (ex Iritel)ed alcuni collegamenti transo-ceanici della generazione prece-dente all’utilizzo del DWDM, lafibra G.653 è utilizzata in modosignificativo nella rete di lungadistanza solo in Giappone,Svezia e in qualche Paesedell’America Latina (ad esempioil Messico).Si tratta di un prodotto ampia-mente consolidato il cui costo ècirca due volte quello della fibraG.652. La fibra G.653 è caratte-rizzata da una dispersione croma-tica praticamente nulla nellaterza finestra di trasmissione(figura A), laddove l’attenua-zione del vetro siliceo raggiungeil minimo assoluto.La bassa dispersione della fibraG.653 risulta però essere il fat-tore limitante nei confronti dellatecnica DWDM poiché rendeestremamente efficienti glieffetti di intermodulazione nonlineare causati dal FWM.La soluzione sistemistica interes-sante per le fibre G.653 è oggirappresentata da sistemi DWDMoperanti nella cosiddetta “bandatraslata” o “banda L” (approssi-mativamente tra 1575 nm e1610 nm), nella quale i problemidi diafonia indotta dal FWMsono notevolmente mitigati dalladispersione cromatica non nulladelle fibre.


La fibra G.655 è stata concepitaoriginariamente per unire i van-taggi offerti dalla fibra G.652 conquelli della fibra G.653. Essainfatti è progettata in modo dapresentare una leggera disper-sione residua (da cui il nomeNZD-SMF, Non-Zero DispersionSingle Mode Fibre) nella regionespettrale di operazione dei

sistemi DWDM, sufficiente a sop-primere il FWM, ma tale da con-sentire la trasmissione a 10 Gbit/sanche sulla lunga distanza. Sitratta quindi di una fibra teorica-mente compatibile sia con ilDWDM che con il TDM ad ele-vata velocità. La fibra G.655dovrebbe consentire il pieno uti-lizzo delle potenzialità dei sistemiDWDM in commercio, anche dalpunto di vista dell’incrementodella velocità di modulazione sulsingolo canale.

Sono disponibili in commerciovari tipi di fibra conformi allaRaccomandazione G.655. Sitratta infatti di un prodotto ditipo nuovo, aperto a un ventagliodi soluzioni realizzative. Sonoinfatti commercializzate fibreNZD sia a dispersione negativache positiva. Le fibre G.655della prima generazione sonosostanzialmente fibre G.653modificate. Le fibre dell’ultimagenerazione sono invece caratte-rizzate da una area AE (AreaEfficace) del campo modale1 piùestesa di quella delle fibreG.653 al fine di ridurre la den-sità di potenza guidata e quindil’incidenza degli effetti nonlineari.La fibra G.655 ideale dovrebbeessere caratterizzata da un’area

efficace larga e da una disper-sione significativamente diversada zero e uniforme dal punto divista dello spettro in frequenza.Tuttavia questi requisiti non pos-sono essere soddisfatti simulta-neamente. Le fibre G.655 oggiin commercio rappresentano ilmiglior compromesso tra questecaratteristiche contrastanti dalpunto di vista progettuale.In figura A si riporta l’andamentodell’attenuazione e della disper-sione cromatica per le fibre

G.652, G.653 e G.655. Si riportaanche la curva di attenuazionedelle cosiddette nuove fibre“zero-OH”.Tali fibre “spianano” il piccod’assorbimento a 1385 nm(dovuto alla presenza di ioniossidrile OH-) tra la seconda e laterza finestra trasmissiva e forni-scono una banda di 50 THz tra1300 nm e 1600 nm ovvero unserbatoio potenziale per 500canali ottici su una griglia conun passo di 100 GHz.A scopo puramente indicativo siriporta nella tabella A un con-fronto che mostra le caratteristi-che di ciascuna tipologia di fibrae le singole prestazioni in rela-zione all’utilizzo di sistemiDWDM finora commercial-mente disponibili.

-

++

+

++

+

++

40 x 1080 x 10

* Area efficace larga

Costo

Affidabilità

PMD

2,5 Gbit/s

10 Gbit/s

Alta densità di canali

Capacità indicativa (Gbit/s)

++

++

++

+

-

++

80 x 2,5

+

++

-

++

++

-

12 x 10

-

++

+

++

+

++

40 x 10

G.652 G.653 G.655 G.655*

Tabella A Confronto tra le prestazioni di fibre ottiche con sistemi DWDMin commercio.

(1) AE (Area Efficace), è l’area della superficie della sezione trasversale della fibra otticainteressata dalla propagazione.

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progetto infine devono essere tenute presenti ledistorsioni e l’interferenza introdotte dalle non linea-rità prendendo degli opportuni margini rispetto aivalori dichiarati dal costruttore. La procedura di pro-getto si compone di tre fasi distinte:fase 1: identificazione dell’attenuazione di tratta;fase 2: accorpamento delle tratte e introduzione del

margine di esercizio;fase 3: collocazione dei rigeneratori e verifica delle

configurazioni.

4.1 Identificazione dell’attenuazione di tratta

La struttura di un collegamento DWDM puòessere fortemente influenzata, in termini di numero odi tipologia degli apparati utilizzati, dai valori di atte-nuazione delle singole tratte.

L’attenuazione della singola tratta j-esima, checostituisce il collegamento, si calcola con l’espres-sione:

Aj = αf · Lj + αg · Lj + nj · Ac con j = 1, 2, ..., N

dove:Lj [km] lunghezza della tratta j-esima;αf [dB/km] attenuazione introdotta dalla fibra ottica;αg [dB/km] attenuazione equivalente introdotta dai

giunti;Ac [dB] attenuazione introdotta dal singolo connet-

tore;nj numero di connettori utilizzati per l’attestazione

delle fibre della tratta j-esima e per eventuali tran-siti in centrale.Per ogni tratta del collegamento è necessario cal-

colare l’attenuazione ad essa relativa, prima di proce-dere alla fase successiva della progettazione.

Sono così note le attenuazioni delle singole trattecostituenti il collegamento e sono disponibili gli N-1

siti dove poter posizionare sia gli apparati sia gli attra-versamenti passivi.

4.2 Accorpamento delle tratte e introduzione del margine di esercizio

In alcuni casi può non essere necessario installaregli apparati in ogni sito disponibile (ad esempio nelcaso di bassi valori di attenuazione di tratta); in que-sta situazione il progetto deve prevedere alcuni possi-bili accorpamenti. Tale operazione, indicata con il ter-mine “riduzione dell’insieme di ingresso dei siti delcollegamento”, consiste nel passare dall’elenco ini-ziale dei siti a un insieme più ridotto, nel quale alcunigruppi di tratte consecutive sono accorpati in tratteuniche, portando a economizzare sul numero degliapparati, amplificatori o rigeneratori e quindi sulcosto totale del collegamento.

Prima di procedere alla fase di accorpamento, èperò necessario introdurre il margine di esercizio:questo margine, il cui valore deve essere sceltoopportunamente, va aggiunto all’attenuazione totaledella tratta accorpata.

La procedura di accorpamento è in genere effet-tuata mediante programmi appositamente sviluppatiche forniscono in uscita diverse possibili suddivisionidel collegamento. Ciascuna delle suddivisioni cosìindividuate deve poi essere verificata eseguendo ilterzo passo della procedura di progetto.

4.3 Collocazione dei rigeneratori e verifica delle configurazioni

Per ognuna delle tratte del collegamento primaindividuate, la procedura di progetto assegna, in ognisito disponibile, un amplificatore ottico di linea o unostadio di rigenerazione DWDM.

Si può procedere verificando tutte le assegna-zioni possibili secondo una procedura esaustiva, per

BTX

L

B

P Preamplificatore ottico

Amplificatoreottico di linea

Amplificatore otticodi potenza (Booster)

Terminaledi ricezione DWDM

Terminaledi trasmissione DWDM

Stadio dirigenerazione DWDM

Ponticello in fibra

P B3R

TX

RX

Legenda

Rigeneratore:

Ponticello:

P B3R P B3R P B3R P B3R P B3R

LAmplificatoredi linea:

L L L

P

Tratta nesima: 1 2 3 N-1 N

Sito nesimo: 0 1 2 3 N-2 N-1 N

L

RX

Figura 16 Esempio di collegamento ottico in un verso di trasmissione: è indicata la numerazione delle tratte e dei siti (a par-tire dal nodo ovest). Sono anche mostrate le alternative possibili di assegnazione per ogni sito.

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poi sottoporre le configurazioni ottenute a una veri-fica di fattibilità; tuttavia, si è riscontrato essere piùefficace utilizzare metodi euristici che consentano diindividuare direttamente una singola configurazionefattibile.

Per ciascuna configurazione si verifica quindi ilsoddisfacimento dei tre vincoli:a) garantire un rapporto segnale rumore ottico al

ricevitore sempre superiore al valore minimo spe-cificato dal costruttore. Il rispetto di tale vincolopuò essere verificato per ciascuna RS mediante larelazione (valida nelle ipotesi descritte nel para-grafo 3.1.4):

con OSNRmin valore dichiarato dal costruttoreche dipende dalla cadenza di cifra del segnale(ad esempio OSNRmin=16 dB per un segnale a2,5 Gbit/s) e con le ai attenuazioni di tratta accor-pate, comprensive del margine di esercizio;

b) garantire che la dispersione cromatica totale accu-mulata sulla singola RS sia inferiore al valoreminimo tollerato dai ricevitori. Il rispetto di talevincolo può essere verificato per ciascuna RSmediante l’espressione:

D(λi) · LRS<Dmax per ciascuna λi con i=1,…N

con D(λ i) coefficiente di dispersione cromaticadella fibra in oggetto alla lunghezza d’onda λi, LRSlunghezza della tratta RS e Dmax valore massimodi dispersione cromatica tollerabile dal ricevitoredichiarato dal costruttore;

c) tenere in conto, con un certo margine, le distor-sioni e l’interferenza introdotta dalle non linearità.Il rispetto di tale vincolo deve essere verificatoanalizzando il collegamento e tenendo conto deilimiti in potenza, in larghezza spettrale o indistanza tra le frequenze dei segnali di cui si èdiscusso precedentemente.

5. Conclusioni (e uno sguardo al futuro)

Fin dall’invenzione del laser, avvenuta nel 1958,si comprese l’enorme potenzialità delle comunica-zioni ottiche, ma ci vollero venti anni prima di poterdisporre di un mezzo, la fibra ottica, in grado di potertrasportare gli impulsi luminosi in modo affidabile edeconomico. Oggi si installano in tutto il mondo circa4500 km di fibra ottica ogni ora [8] ed i sistemi tra-smissivi DWDM commercialmente disponibili sonoin grado di trasmettere una banda di 800 Gbit/s suuna sola coppia di fibre ottiche.

Nonostante la banda di 800 Gbit/s sembri essereun valore estremamente elevato se confrontata con la

capacità dei sistemi trasmissivi di solo qualche annofa, le previsioni di crescita di traffico inducono a rite-nere che consistenti incrementi della capacità di tra-sporto siano quanto mai auspicabili.

La banda messa a disposizione dai sistemi DWDMè infatti, finora, l’unico mezzo disponibile per soddi-sfare le richieste sempre più pressanti di riduzione delcosto del bit trasportato ed i risultati ottenuti nei labo-ratori di ricerca di tutto il mondo sono confortanti. Èstata verificata, ad esempio, la possibilità di trasmet-tere 40 canali a 40 Gbit/s (1,6 Tbit/s) su 400 km difibra ottica [9] o la possibilità di generare 1021 lun-ghezze d’onda distinte modulando opportunamenteuna singola sorgente laser [10]. Si veda [11] per un’a-nalisi approfondita dello stato dell’arte delle tecnolo-gie fotoniche.

Il quadro degli sviluppi in corso nel settore degliamplificatori ottici a larga banda può venire articolatosulla base di tre filoni principali: amplificatori a fibraattiva drogata con erbio a banda di guadagno allar-gata, amplificatori a fibra attiva drogata con Tulio(TDFFA, Thulium-Doped Fluride Fibre Amplifier) edamplificatori ad effetto Raman. Questi ultimi, oramaiin fase di avvio commerciale, permettono di amplifi-care il segnale sfruttando la SRS.

Lo sviluppo di tecniche di trasmissione ad altissimavelocità che permettono la generazione di segnali otticia cadenza di cifra dell’ordine delle centinaia di Gbit/sdeve tuttavia affrontare i problemi dovuti alla mag-giore accuratezza necessaria nella progettazione deidispositivi di compensazione della dispersione croma-tica e soprattutto quelli dovuti alla dispersione dellapolarizzazione (PMD) che gioca un ruolo determinantein sistemi a frequenza di cifra elevata.

Per poter comprendere quali possano essere ifuturi sviluppi dei sistemi ottici, è utile fare qualcheconsiderazione sui limiti della capacità di canale dellefibre ottiche: i limiti fondamentali per la trasmissionein fibra ottica sono imposti, come detto, dalle nonlinearità e dalla banda totale disponibile, cioè dallaregione dello spettro in cui le fibre ottiche presentanoun’attenuazione contenuta.

Tale banda è dell’ordine dei 400 nm (circa 50THz) e si estende da 1200 nm a 1600 nm, poiché aldi sotto di 1200 nm e al di sopra di 1600 nm le perditeintrinseche delle fibre diventano dominanti.Nell’ipotesi di trascurare i fenomeni non lineari, ilteorema di Shannon afferma che, in condizioni dirumore additivo gaussiano, la capacità di canale mas-sima C è data da C=B · log2(1+S/N) dove B è la bandadisponibile, S la potenza del segnale ed N quella delrumore. Da quanto detto B=50 THz ed un valoretipico di S/N per segnali modulati NRZ è di 20 dB6

(100 in unità lineari), quindi la capacità di canalemassima C è di 350 Tbit/s (i sistemi oggi in commer-cio raggiungono 0,8 Tbit/s).

Lo sfruttamento di una tale capacità trasmissivadovrà passare naturalmente attraverso lo sviluppo dinuovi sistemi di amplificazione che siano in grado disfruttare al meglio la banda disponibile e di nuovetecniche di modulazione delle sorgenti ottiche.

OSNR =PS,n

PN ,n

=PS,0


i=1

n

∑> OSNR min

(6) Per sistemi modulati NRZ con un BER di 10-9.

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[1] De Marchis, G.; Matera, F.; Settembre, M.: Unanuova generazione di sistemi di trasmissione.«Notiziario Tecnico SIP», Anno 4, n. 2/3,dicembre 1995.

[2] Vespasiano, G.: Le fibre ottiche per telecomunica-zioni, Scuola Superiore G. Reiss Romoli.

[3] Di Vita, P.; Lisi, V.; Giaconi, M.; Vespasiano, G.:Fibre ottiche per telecomunicazioni: fibre monomo-dali. «Notiziario Tecnico SIP», Anno 2, n. 3,dicembre 1993.

[4] Application related aspects of optical fibre amplifierdevices and sub-systems. Raccomandazione ITU-T G.663.

[5] Fontana, F.; Grasso, G.: L’amplificatore a fibraottica drogata con Erbio: tecnologia ed applicazioni.«Notiziario Tecnico SIP», Anno 2, n. 3, dicem-bre 1993.

[6] Forghieri, F.: WDM systems with unequally spacedchannels. «Journal of Lightwave Technology»,Vol.13, n. 5, maggio 1995.

[7] Optical interfaces for multi-channel systems withoptical amplifiers. Raccomandazione ITU-TG.692.

[8] Glass, A.M. et alii: Advances in fiber optics. «BellLabs Technical Journal», january-march 2000.

[9] ECOC ’99 postdeadline paper digest, settem-bre 1999.

[10] Collings, B.C. et alii: A 1021 channel WDMsystem, «Optics and Photonics News», Vol.11,march 2000, pp. 31-35.

[11] De Marchis, G.; Settembre, M.; Giaconi, M.;Vespasiano, G.: La fotonica ai tempi di Internet.«Notiziario Tecnico Telecom Italia», Anno 8, n.3, dicembre 1999.

[12] Characteristics of a single-mode optical fibre cable.Raccomandazione ITU-T G.652.

[13] Characteristics of a dispersion shifted single-mode opti-cal fibre cable. Raccomandazione ITU-T G.653.

[14] Characteristics of a non-zero dispersion single-modeoptical fibre cable. Raccomandazione ITU-TG.655.

Guglielmo Aureli ha conseguito la laurea inIngegneria Elettronica presso l’Università degliStudi di Roma La Sapienza nel 1989. Nellostesso anno è entrato in SIP, oggi Telecom Italia,presso la Linea Centrale Ricerca e Sviluppo dovesi è occupato di nuove tecnologie e sistemi per larete di accesso a larga banda, sia su fibra ottica(PON, HFC, FTTx) sia su portante radio(LMDS). Nel 1993 si è occupato delladefinizione dell’architettura di rete per lasperimentazione dei primi servizi multimediali

interattivi (VOD) su ADSL. Dal 1994 si è occupato dello sviluppodella rete di accesso in fibra ottica per i servizi a larga banda e, nel1996, ha lavorato sui sistemi di accesso radio a larga banda LMDS,operanti nella gamma di frequenze a 42 GHz, conducendo unasperimentazione per la diffusione di servizi video a coperturacellulare. Dal 1997 lavora presso la Linea Centrale Ingegneria delleInfrastrutture dove ha coordinato le attività per l’industrializzazionedegli apparati SDH e dei sistemi DWDM e dove, dal 2000, coordinala pianificazione dei prodotti per lo sviluppo della Rete di TrasportoOttico (OTN). Dal 1991 partecipa alle attività di normativainternazionale in ITU-T e in ETSI dove, dal 1995, riveste la carica diPresidente del WG-TM1 (Core Networks, Fibres and Cables). Èautore di diverse pubblicazioni tecniche e ha presentato memorie aConvegni e Forum nazionali e internazionali.

Piergiorgio Pagnan si è laureato in IngegneriaElettronica presso l’Università degli studi diRoma La Sapienza. Dopo una esperienza inqualità di ricercatore nell’ambito delle retiottiche in Ericsson Telecomunicazioni, nel 1995è entrato in Telecom Italia presso la LineaCentrale Tecnologie ed Architetture dove hacondotto valutazioni tecnico-economiche disoluzioni alternative per le reti d’accesso a largabanda. In particolare si è occupato di sistemi diaccesso radio LMDS (Local Multipoint

Distribution System) conducendo in collaborazione con CSELT ePhilips una sperimentazione per la fornitura di servizi videodenominata BACH (Broadband Access for Cellular Home-video). Dal1997 lavora presso la Linea Centrale Ingegneria delle Infrastrutturedove si occupa dell’industrializzazione di apparati e sistemi per laRete di Trasporto Ottico (OTN). Conduce a scopo di scoutingtecnologico, l’analisi del portafoglio prodotti dei maggiori costruttoridi apparati per la rete di trasporto. Ha redatto le specifiche tecnicheper l’acquisizione di sistemi DWDM (Dense Wavelenght DivisionMultiplexing) per la Rete di Transito Nazionale e di apparati DWDMe OADM (Optical Add Drop Multiplexing) per la Rete di TrasportoOttico. Segue la normativa internazionale ed in particolare l’attivitàcondotta in ITU-T Study Group 15 e in ETSI WG-TM1, dove dal1995 ricopre la carica di Vice Presidente.

ASE Amplified Spontaneous EmissionBER Bit Error RateDCM Dispersion Compensation ModuleDGD Differential Group DelayDWDM Dense Wavelength Division MultiplexingEDFA Erbium Doped Fiber AmplifierFWM Four Wave MixingNRZ Non Return to ZeroOFA Optical Fiber AmplifierOLA Optical Line AmplifierOMS Optical Multiplex SectionOSA Optical Spectrum AnalyzerOSNR Optical Signal to Noise RatioOTS Optical Transmission SectionPMD Polarisation Mode DispersionRS Regeneration SectionRZ Return to ZeroSBS Stimulated Brillouin ScatteringSDH Synchronous Digital HierarchySPM Self Phase ModulationSRS Stimulated Raman ScatteringUCS Unequal Channel SpacingWDM Wavelength Division MultiplexingXPM Cross Phase Modulation

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UMTS

Accesso multiplo a divisione di codiceper sistemi radiomobili cellulari di terza generazione


PIETRO PORZIO GIUSTO

FRANCESCO VATALARO

I sistemi radiomobili cellulari di terza generazione (3G) si baseranno sull’accesso multi-plo a divisione di codice (CDMA). Gli Enti internazionali hanno completato la primaversione delle specifiche del sistema W-CDMA (Wideband-CDMA), che prevedibilmentesarà tra quelli più diffusi. Questo articolo illustra i principi base del CDMA per l’im-piego in sistemi cellulari e le tecniche per garantire i requisiti di efficienza spettrale, capa-cità e qualità richiesti per le comunicazioni radiomobili del prossimo futuro. Consideratal’esigenza di attivare un ampio panorama di servizi con valori di ritmo binario diver-sificati e gli associati requisiti di prestazione, si riportano valutazioni sulla capacità delsistema W-CDMA. Si presenta infine lo stato dell’arte sullo sviluppo dei sistemi cellula-ri basati sul CDMA e su alcune delle tecniche utilizzabili per incrementarne la capacità eper migliorarne le prestazioni.

1. Introduzione

I prossimi sistemi radiomobili cellulari, dettisistemi di terza generazione (3G), si baseranno princi-palmente sull’impiego dell’accesso multiplo a divi-sione di codice (CDMA) che si fonda sulle tecnichedi modulazione a spettro espanso o spread spectrum (siveda il riquadro di pagina 49) [1, 2].

Concepito negli anni Sessanta [3], il CDMA (CodeDivision Multiple Access) per lungo tempo ha stentatoad affermarsi rispetto alle più tradizionali tecnichebasate sull’accesso multiplo a divisione di frequenza(FDMA, Frequency Division Multiple Access) e sull’ac-cesso multiplo a divisione di tempo (TDMA, TimeDivision Multiple Access). Infatti, nelle condizioni disola presenza di rumore additivo gaussiano bianco,AWGN (Additive White Gaussian Noise), e quando si uti-lizzano codici non rigorosamente ortogonali o i segnalinon sono sincronizzati, il CDMA è in pratica svantag-giato rispetto a entrambe queste tecniche [4]. Lasituazione di svantaggio può tuttavia ribaltarsi incanali con caratteristiche sensibilmente differenti daquelle del canale AWGN, come previsto in uno studioa lungo sottovalutato [5], successivamente ripreso econfermato da lavori teorici, simulativi e da sperimen-tazioni in campo [6-8].

I sensibili progressi conseguiti a partire dai primianni Novanta con l’avvento del GSM hanno confer-mato che sistemi radiomobili anche assai complessipossono essere sviluppati e gestiti con successo.Rivelatosi ben superiore alle attese, il successo delGSM ha determinato l’attuale posizione di indubbiovantaggio dell’Europa nel quadro internazionale delle

comunicazioni radiomobili. Anche per colmare il diffe-renziale tecnologico venutosi a stabilire con l’Europain virtù del GSM, nel 1993 gli Stati Uniti d’Americadecisero di promuovere uno standard fortementeinnovativo, lo standard IS-95, [9] che da un lato haaperto la strada alla prima applicazione commerciale diun sistema radiomobile CDMA, denominato sistemacdmaOne, e dall’altro ha stimolato nuove direzioni diricerca nel settore delle comunicazioni cellulari.

Nella seconda metà degli anni Novanta ha comin-ciato a manifestarsi una fortissima crescita del numerodi utenti e parallelamente, con lo sviluppo di Internet,si è delineata chiaramente l’esigenza di consentirel’accesso a servizi ad alto ritmo binario anche inassenza di reti fisse. Questa domanda non può esserepienamente soddisfatta con i sistemi radiomobili diseconda generazione (GSM, cdmaOne). È quindiemerso un generale impegno verso i sistemi radiomo-bili 3G, con i quali si intende dare risposta all’esigenzadi estensione “universale” delle comunicazioni perso-nali, sia in termini di espansione dei servizi (dalla foniaalla multimedialità), sia in termini di copertura geogra-fica (dalle singole nazioni al mondo intero).

L’Europa ha proceduto speditamente alla defini-zione dello standard UMTS (Universal MobileTelecommunications System), la cui soluzione di accessoradio terrestre, detta UTRA (UMTS Terrestrial RadioAccess) [10], si articola secondo due modalità,entrambe basate sull’accesso multiplo a divisione dicodice: il W-CDMA (Wideband-CDMA) e il TD-CDMA(Time Division-CDMA).

Dopo aver riassunto lo stato dell’arte del CDMAnei sistemi cellulari, nel seguito si indicano alcune

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Porzio Giusto - Vatalaro • Accesso multiplo a divisione di codice per sistemi radiomobili cellulari di terza generazione

delle tendenze innovative e dei problemi connessi allafornitura di servizi multimediali. Più in particolare, nelsecondo paragrafo si richiamano alcuni concetti fonda-mentali sull’interfaccia radio dei sistemi cellulariCDMA; nel terzo paragrafo ci si sofferma sulle tecni-che adottate già nella seconda generazione per otte-nere sistemi radiomobili ad alta capacità; il quartoparagrafo fornisce alcuni risultati quantitativi sulleprestazioni radio conseguibili per servizi in fonia e perservizi multimediali e illustra ulteriori tecniche adotta-bili per incrementare la capacità; infine, il quinto para-grafo riassume le principali conclusioni. A completa-mento segue un articolo gemello volto a descriverealcune tra le principali soluzioni standardizzate per ilsistema UMTS [11].

2. Concetti base per i sistemi cellulari CDMA

Un requisito fondamentale per un sistema cellu-lare è l’efficienza spettrale (espressa in bit/s/Hz),valutata su una preassegnata area di servizio. Permigliorare questo parametro si può ridurre la dimen-sione della cella oppure si può aumentare la capacità(di cella)1, che può definirsi come numero di utenti,K, simultaneamente servibili per cella.

Aumentare la capacità di cella consente di incre-mentare il traffico servito a parità di stazioni radio-base. Poiché la collocazione degli impianti, special-mente nelle aree urbane, va incontro a difficoltà eostacoli di varia natura, la capacità di cella risulta diimportanza cruciale. D’altronde l’aumento delnumero di celle, oltre alla difficoltà di reperire i rela-tivi siti, comporta vari inconvenienti connessi al costodella rete di stazioni, nonché all’aumento di occor-renza degli eventi di cambiamento di cella da partedel terminale mobile. L’elevata frequenza di questieventi è indesiderabile per diverse ragioni operativetra cui l’alta probabilità di terminazione forzata delleconnessioni attive e l’incremento di traffico di segna-lazione. Qualunque tecnica cellulare proposta vieneperciò primariamente giudicata in base alla capacità.

Un primo immediato vantaggio della tecnicaCDMA è dato dall’uso dello spread spectrum, i cuiprincipi di funzionamento sono sinteticamente richia-mati nel riquadro di pagina 49. Con esso si possonorealizzare sistemi di trasmissione tanto robusti neiconfronti dell’interferenza da consentire di riutiliz-zare l’intera banda disponibile in ogni cella dell’areadi servizio. Le tecniche di accesso a banda stretta(FDMA, TDMA) richiedono invece che le celle cheutilizzano le stesse frequenze siano opportunamentedistanziate e perciò consentono di riusare la bandameno intensamente. In definitiva la tecnica CDMA sipresta ad un uso più efficiente della risorsa spettraledisponibile per il servizio.

In un sistema radiomobile l’ottimizzazione d’usodello spettro radioelettrico non è mai disgiunta daconsiderazioni di prestazione radio, le quali possonoessere rappresentate globalmente dalla probabilità di

fuori servizio (outage), Pout, intesa come la probabilitàche il tasso d’errore o BER (Bit Error Ratio) medio,ossia mediato su un percorso sufficiente a filtrare lefluttuazioni rapide dei segnali, risulti maggiore di unvalore assegnato, dipendente dagli obiettivi di qualitàdi servizio. La probabilità Pout dipende dal valore disoglia del rapporto tra l’energia per bit e la densitàspettrale della potenza disturbante, Eb/N0. In unsistema cellulare maturo, ossia che riusa intensa-mente la risorsa spettrale, questo rapporto è dominatodalle interferenze, dato che il rumore termico ha dinorma peso secondario.

Per determinare la relazione tra il numero diutenti, K, e la probabilità di outage, Pout, in funzionedelle caratteristiche del sistema CDMA o, equivalen-temente, tra K e il valore di soglia di Eb/N0 sono stateeseguite numerose indagini. Una significativa mole dirisultati è in particolare disponibile per lo standardIS-95 [7, 12]. Molte analisi assumono per semplicitàche, una volta superato un dato numero di utentiattivi, non vi sia più possibilità di accesso alla rete(blocco repentino o hard-blocking), come avviene neisistemi tradizionali. In questi, infatti, nessuna ulte-riore connessione può essere stabilita quando tutte lefrequenze disponibili sono impegnate. Nel CDMAnon esiste invece un limite preciso al numero di con-nessioni che si possono stabilire simultaneamente inciascuna cella: quanto più cresce il numero di comu-nicazioni attive, tanto più cresce il valore di BER,ovvero tanto più degrada la qualità di trasmissione diciascun collegamento. Dato il tasso di errore accetta-bile per il servizio erogato, si può stimare il massimonumero di connessioni simultaneamente attivabilinell’ipotesi di hard-blocking. Ma se diviene priorita-rio offrire una capacità più elevata, tale limite puòessere superato, con la conseguenza di una gradualedegradazione della qualità di trasmissione, via via cre-(1) In letteratura sovente denominata system capacity [7].

Concetto di terminale UMTS.




scente in modo uniforme su tutte le connessioni. Inaltre parole, se al sistema si richiede (temporanea-mente) una capacità oltre i limiti specificati, si deter-mina una degradazione “morbida” di qualità e unblocco graduale per l’ingresso in rete o soft-blocking[13]. Pertanto il valore di K stimato sotto ipotesi dihard-blocking potrebbe risultare conservativo nelleeffettive condizioni operative.

Nei sistemi cellulari CDMA tratta in salita, ossiadal terminale alla stazione radiobase, e tratta indiscesa, da stazione a terminale, si trovano in condi-zioni diverse e devono perciò essere esaminate sepa-ratamente. Nel collegamento in discesa è agevole sin-cronizzare i segnali destinati ai terminali mobili cosìda renderli, almeno idealmente, mutuamente ortogo-nali mediante codici di canale opportuni (ad esempiocon i codici di Walsh-Hadamard [5]). Questo mecca-nismo di multiplazione prende il nome di CDM (CodeDivision Multiplexing). In ricezione però l’ortogonalitàè di norma imperfetta in conseguenza dei camminimultipli di propagazione (multipath).

Nella tratta in discesa è poi consuetudine asso-ciare uno o più segnali pilota sincroni allo scopo diassistere la demodulazione nel terminale (ricezionecoerente). Nel collegamento in salita, per ragioni dicomplessità, non si sincronizzano i segnali. In questecondizioni si può rinunciare alla ricezione coerente(come nello standard IS-95), ovvero ricorrere ancoraalla demodulazione coerente (come nel caso di varistandard 3G), associando un segnale pilota a ciascuncanale di traffico.

Pertanto, nella tratta in discesa, se si usano codiciortogonali e se sono trascurabili gli effetti dei cam-mini multipli, l’interferenza tra segnali destinatiall’interno della cella (interferenza interna) è ideal-mente nulla; viceversa, l’interferenza interna non èmai nulla nei collegamenti in salita, anche se si scel-gono opportunamente i codici, a causa dell’assenza disincronizzazione. Il collegamento in salita operaquindi sovente in condizioni sfavorevoli.

Quanto detto riguarda le condizioni della trasmis-sione in un’ipotetica cella isolata. Nel caso reale di

“SPREAD SPECTRUM” E ACCESSO MULTIPLO

Le tecniche di modulazione a spettro espanso (spread spectrum) utilizzano per latrasmissione del segnale nel canale radio una larghezza di banda molto maggiore diquella del segnale numerico di informazione (vedi anche rif. [29] dell’articolo), equindi anche molto più grande di quelle richieste dalle tradizionali e ben note tecni-che di modulazione impiegate nelle radiotrasmissioni. Lo spread spectrum però con-sente di sovrapporre nella medesima banda più segnali. Esso si basa sul concetto diassociare in emissione al segnale numerico di informazione un’opportuna “chiave dicodificazione”, ovvero una forma d’onda numerica ausiliaria perfettamente nota eperiodica, impressa individualmente e univocamente sul segnale stesso. In ricezionesi potrà estrarre il segnale utile separandolo dai disturbi riconoscendo la chiave dicodificazione nota.

Si hanno varie regole di associazione della chiave al segnale, la più consueta dellequali consiste nella loro diretta moltiplicazione, eseguendo cioè il cosiddetto DS-SS(Direct Sequence-Spread Spectrum). Quando si adoperi il DS-SS per ogni segnaleimmesso nel canale comune, la tecnica di accesso multiplo prende il nome diDS-CDMA (Direct Sequence-Code Division Multiple Access).

Come chiavi di codificazione si adoperano di solito codici ortogonali o sequenzepseudocasuali, dette anche codici PN (Pseudo-Noise), ossia sequenze periodichenote che hanno proprietà statistiche molto simili a quelle del rumore. Per distin-guerle dai bit del segnale utile, le cifre prive di informazione della chiave di codifica-zione si chiamano chip: detto Tb il tempo di bit e Tc il tempo di chip, si hanno ilritmo binario Rb = 1/Tb e il ritmo di chip Rc = 1/Tc. Per assicurare una buona prote-zione dai disturbi occorre che Rc >> Rb, ossia che risulti grande il fattore di espan-sione spettrale, gs = Rc/Rb, così definito giacché le larghezze di banda sono propor-zionali ai ritmi di trasmissione.

Nel DS-SS il segnale di informazione è riconosciuto in ricezione mediante l’opera-zione di correlazione con la replica locale del codice PN. Se la correlazione tra tuttele chiavi ha valore nullo, l’insieme delle chiavi è ortogonale e gli altri segnali spreadspectrum nel canale sono perfettamente cancellati nel ricevitore. Ciò accade ideal-mente se i diversi codici PN, oltre ad essere ortogonali, sono sincroni, ma più spessola cancellazione è solo parziale poiché tali condizioni non risultano rigorosamentesoddisfatte. Ne consegue un’interferenza da accesso multiplo con proprietà similiad una quota aggiuntiva di rumore termico, ma con densità spettrale di potenza cre-scente proporzionalmente con il numero di interferenti.




copertura multicella insorge anche l’interferenzaesterna, ossia prodotta dalle celle circostanti, chenella tratta in discesa è determinata dalle trame CDMdi altre stazioni radiobase, mentre nella tratta in salitaè dovuta ai segnali irradiati dai terminali mobili con-trollati dalle altre celle. Eccetto che in prossimità delconfine fra celle, l’interferenza esterna nella tratta indiscesa è generalmente di entità contenuta grazie allaseparazione spaziale delle stazioni radiobase che com-porta attenuazioni di tratta molto maggiori per isegnali interferenti. Nella tratta in salita, con con-trollo di potenza sufficientemente accurato sui termi-nali mobili e in condizioni di uniformità della distri-buzione di utenti e di regolarità della radiopropaga-zione, l’interferenza esterna è normalmente circaproporzionale a quella interna e risulta tipicamentenell’intorno della metà di questa.

Una distinzione tra architetture di sistema radioriguarda la scelta se sincronizzare tra loro le stazioniradiobase. Nel funzionamento sincrono le trameCDM delle diverse stazioni sono nominalmenteposte al passo, mentre nel funzionamento asincronoesse hanno temporizzazione indipendente. La sincro-nizzazione delle stazioni radiobase può semplificarela funzione di handover (che evita l’interruzione dellachiamata nel passaggio del terminale mobile da unacella a un’altra), ma in alcuni casi è in pratica difficileo onerosa da realizzare. Lo standard IS-95 e alcunistandard CDMA di terza generazione adottano il fun-zionamento sincrono, mentre lo standard W-CDMApresenta anche l’opzione asincrona [14].

Per consentire ai terminali mobili di distinguere lestazioni radiobase ciascuna di queste è identificata dauna propria sequenza pseudocasuale (PN) sovrappostaalla trama CDM. Tra le varie possibilità che esistonoper attuare questa distinzione in alcuni sistemiCDMA, come lo standard IS-95, si adotta un’unicasequenza con periodo molto lungo, uguale in tutte lecelle ma con fase temporale diversa da cella a cella,mentre in altri sistemi, come il W-CDMA, si utiliz-zano sequenze pseudocasuali diverse da cella a cella.Oltre ad assicurare il riconoscimento univoco di ognistazione radiobase, è possibile in questo modo riutiliz-zare nelle diverse celle i medesimi codici ortogonali diutente, che per i sistemi cellulari CDMA sono unarisorsa limitata. Poiché le sequenze PN non sono orto-gonali, nella tratta in discesa il sincronismo delle lorotrame non dà beneficio sull’entità dell’interferenza.

Conviene infine notare che le tecniche di accessomultiplo si distinguono anche in tecniche pure(FDMA, TDMA, CDMA) e tecniche ibride, che sonoopportune combinazioni delle tre tecniche di base.Nella pratica dei sistemi radiomobili sono spesso letecniche ibride ad essere adottate (ad esempio il GSMè in sostanza un ibrido FDMA-TDMA). Il riquadro di

pagina 51 riporta una classificazione delle più notetecniche di accesso basate sul CDMA, tra cui quelleassunte alla base di alcuni standard cellulari; nellostesso riquadro sono descritte sommariamente le prin-cipali caratteristiche di ciascuna di esse.

3. Tecniche per migliorare le prestazioni radio

In un sistema cellulare CDMA la qualità di tra-smissione migliora direttamente se, a parità di condi-zioni del sistema, viene ridotto il livello di interfe-renza ricevuto al terminale e alla stazione radiobase.Questo concetto si esprime affermando che unsistema CDMA è limitato in interferenza e non inpotenza. Inversamente, per un prefissato requisito diqualità di trasmissione, ossia per un assegnato valoredi Pout, ridurre il livello di interferenza comporta unincremento di capacità, con il risultato di servire unmaggiore numero di utenti per cella.

D’altra parte si ottiene un equivalente beneficiosulla capacità senza apportare alcuna modifica né diarchitettura né di funzioni del sistema se, migliorandola qualità della ricezione sia nel terminale che nellastazione radiobase, viene ridotto il valore di soglia delrapporto Eb/N0. Pertanto si possono conveniente-mente attuare provvedimenti atti a limitare la quan-tità di interferenza generata nel canale (ad esempio ilcontrollo di potenza, il controllo di attività di trasmis-sione, la settorizzazione). Inoltre, altrettanto vantag-giosi risultano gli accorgimenti atti a migliorare laqualità dei sistemi di trasmissione (ad esempio le tec-niche di diversità di spazio, tempo e frequenza).

Consideriamo ora le soluzioni già adottate nellaseconda generazione radiomobile, rinviando alseguito dell’articolo l’esame di alcuni dei provvedi-menti più innovativi.

3.1 Provvedimenti sull’interferenza

a) Controllo di potenza (tratta in salita)

Un segnale ricevuto con potenza superiore alvalore richiesto per la dovuta qualità di trasmissione,come ad esempio potrebbe accadere nella tratta insalita per un segnale emesso da un terminale vicinoalla stazione radiobase, produce un livello di interfe-renza eccessivo sui segnali provenienti dagli altri ter-minali che condividono la stessa banda e comportaperciò una riduzione della capacità K. Questo incon-veniente è conosciuto come problema vicino-lontano:esso può essere interpretato come problema di usoottimo della risorsa interferenza2. È perciò necessarioregolare accuratamente la potenza in modo che allastazione radiobase tutti i segnali giungano con buonaapprossimazione con lo stesso livello di potenza. Siosservi che il controllo di potenza regola comunquel’interferenza interna (utenti connessi alla stessa sta-zione radiobase); viceversa l’interferenza esterna, cioèquella proveniente da altre celle, non può essere con-trollata semplicemente. Nei casi ove sia necessarioporre restrizioni anche sull’interferenza esterna sipotrà operare in via preventiva in fase di pianifica-zione della rete cellulare.

(2) Anche se a prima vista potrebbe stupire l’interpretazione comerisorsa di una quantità indesiderata, qual è l’interferenza, si tratta delconcetto duale di quello comunemente accettato: come per un sistemalimitato in banda la condizione di ottimo corrisponde all’equa distri-buzione della risorsa spettrale, così avviene per un sistema limitato ininterferenza, appunto con la “risorsa interferenza”.




TECNICHE DI ACCESSO MULTIPLO BASATE SUL CDMA (CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS)

CDMA (puro) Nella variante più importante dell’accesso multiplo a divisione dicodice, nota come CDMA a sequenza diretta (DS-CDMA), ognisegnale di informazione, a ritmo binario fisso Rb, viene diretta-mente moltiplicato in emissione per una sequenza pseudocasuale(PN) a ritmo di chip fisso, Rc , e la larghezza di banda nel canalerisulta espansa del fattore gs = Rc/Rb, anch’esso costante e ugualeper ogni segnale. Per ragioni di qualità di trasmissione, e senzaprodurre ulteriore allargamento di banda, ai segnali numerici diinformazione risulta di norma associata la codifica di canale, adesempio con codici ortogonali di Walsh-Hadamard.

W-CDMA Il W-CDMA (Wideband-CDMA) è la variante dell’accesso CDMApuro riadattato alla trasmissione di segnali a differente o variabileritmo binario, Rb, mantenendo fisso il valore del ritmo di chip, Rc,e quindi la larghezza di banda a radiofrequenza (B ≅ 1/Tc). Il fat-tore di espansione spettrale, gs , risulta quindi variabile, ed è pic-colo per segnali di informazione a banda larga e grande persegnali di informazione a banda stretta. La codifica di canalerichiede una particolare cautela per evitare l’insorgere di interfe-renza dovuta alla perdita di ortogonalità indotta dal diversovalore del ritmo binario della sorgente. A tal fine si può ricorrerea codici ad albero con l’accortezza che due segnali non siano codi-ficati con sequenze che presentano rami in comune prima dellaradice (figura 7 nel testo).

TD-CDMA Il sistema TD-CDMA (Time Division-CDMA) è una tecnica ibridaTDMA-CDMA. Come nel caso del TDMA, il tempo è suddiviso inintervalli disgiunti e ciascun segnale è associato a un singolo inter-vallo. L’accesso multiplo a divisione di tempo fornisce cioè latrama temporale di base entro cui sono organizzati i segnalinumerici. Tuttavia, a differenza del TDMA puro, entro ciascunafinestra temporale (time slot) possono essere sovrapposti, con latecnica CDMA, più pacchetti, ciascuno dei quali è allargato inspettro mediante una sequenza di codice PN differente. I codiciPN prescelti possono essere riusati in finestre temporali adiacenti.È consentita la trasmissione di segnali di informazione a diversoritmo binario: valgono per essa le medesime considerazioni svoltein merito al W-CDMA.

FD-CDMA Il sistema FD-CDMA (Frequency Division-CDMA) è una tecnicaibrida FDMA-CDMA, talvolta anche denominata MultiCarrier-CDMA (MC-CDMA). Come per la tecnica FDMA pura, lo spettroviene suddiviso in bande disgiunte e ciascun segnale è associato auna singola banda. Si tratta dunque del caso duale del sistemaTD-CDMA. Mediante il CDMA vari segnali di informazione sonoallargati in spettro entro ciascuna banda. Valgono ancora tutte leconsiderazioni precedenti in merito alla codifica per segnali aritmo binario fisso e per segnali a ritmo binario differente ovariabile.

OFDM-CDMA È una variante della tecnica FD-CDMA. In un sistema OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) si adoperano molte-plici portanti ravvicinate e un singolo flusso numerico di informa-zione viene suddiviso sulle diverse portanti. Nel caso OFDM/CDMAogni cifra binaria viene moltiplicata per una sequenza PN (come peril DS-CDMA) prima di essere associata alla portante OFDM di perti-nenza. In questo caso valgono ancora tutte le precedenti considera-zioni in merito alla codifica per segnali a ritmo binario fisso e persegnali a ritmo binario differente o variabile.




Da un punto di vista realizzativo si distingue tracontrollo di potenza ad anello aperto e controllo dipotenza ad anello chiuso: il primo è attuato dal termi-nale che, misurato il livello di un segnale ausiliarioreso disponibile dalla stazione radiobase, adatta auto-nomamente la potenza in emissione in modo inversa-mente proporzionale al livello ricevuto. Ciò è correttonell’ipotesi che l’attenuazione nella tratta in salitacoincida con quella della tratta in discesa, circostanzain pratica non rigorosamente vera, specie se nelle duetratte si trasmette con la tecnica FDD (FrequencyDivision Duplex), poiché gli affievolimenti che subi-scono i segnali a frequenze diverse possono risultaredi entità anche sensibilmente differenti. In tali casi èconveniente adottare il controllo di potenza ad anellochiuso che è basato sulla misura da parte della sta-zione radiobase del livello medio di potenza ricevuta(e/o del rapporto Eb/N0 ) e sull’invio al terminale disegnali di comando che regolano la potenza di emis-sione. Il caso più semplice consiste in un segnale bina-rio di incremento o decremento (controllo a un bit).

b) Controllo e ripartizione di potenza (tratta in discesa)

Il problema del controllo di potenza si pone ancheper la tratta in discesa, sempre con l’obiettivo primariodi ridurre l’interferenza: tuttavia, poiché la stazioneradiobase gestisce simultaneamente più segnali, inquesta tratta si pone in aggiunta un problema di ripar-tizione ottima della potenza utile. Infatti, la stazionedeve servire simultaneamente K utenti nella cella eattribuire a ciascuno di essi una frazione, in generalediversa, della potenza disponibile. Ciò al fine di garan-tire per ciascun utente il rispetto del valore di sogliadel rapporto Eb/N0 in dipendenza della distanza e delleeffettive condizioni del canale (può essere interpretatocome problema di uso ottimo della risorsa potenza).Occorre inoltre ripartire in maniera ottima la potenzadisponibile, oltre che tra i segnali di traffico, anche conil tono pilota impiegato per funzioni ausiliarie (quali, adesempio, il supporto alla demodulazione, alla segnala-zione di cella, ...). Essendo quest’ultimo un segnale diinteresse comune, viene di norma dotato di una frazioneapprezzabile della potenza disponibile (tipicamente unvalore fisso non minore del 10 per cento); tuttavia talefrazione non dovrà risultare eccessiva in quanto essa vadirettamente a scapito della capacità di traffico.

Per attuare la funzione di controllo e ripartizionedi potenza tra i segnali di traffico, ciascun terminalemobile misura il proprio rapporto Eb/N0 su un segnalediffuso dalla stazione radiobase che lo serve (adesempio proprio il tono pilota ausiliario) e ne informaquesta su un apposito canale. In effetti, il terminaleesegue tali misure anche sui toni pilota ricevuti dallecelle circostanti, che comunica alla stazione serventein modo che a tempo debito si possa attivare la fun-zione di handover.

c) Controllo di attività di trasmissione

Quando un utente connesso è inattivo, come suc-cede ad esempio nel servizio di fonia durante le pausedel parlato, nella tratta in salita conviene evitare l’irra-diazione, cosicché in ogni istante l’interferenza risulti

dovuta ai soli utenti attivi. Nel caso di servizio di fonial’attività vocale risulta pari al 40 per cento circa deltempo e il controllo dell’irradiazione comporta una paririduzione della potenza interferente media. A maggiorragione nei casi di trasmissione dati conviene evitarel’emissione dei segnali in corrispondenza dei periodi diinattività della sorgente. Tuttavia in questi casi non sipuò facilmente stabilire quale sia il corrispondentebeneficio, poiché il fattore di attività è dipendente dal-l’uso delle applicazioni da parte dell’utente, ossia dallecaratteristiche statistiche del traffico.

d) Settorizzazione di cella

La tecnica più semplice per ridurre l’interferenzamedia consiste nella suddivisione in settori, ossia nellacopertura della cella di pertinenza di una stazioneradiobase mediante più antenne direttive in luogo diuna sola antenna omnidirezionale. Considerato che ilCDMA utilizza ovunque la stessa banda di frequenza,se si fa riferimento ad esempio a una copertura consettori di 120°, che comporta la realizzazione di tresettori per stazione, per distribuzione spazialeuniforme dei terminali attivi la capacità nella tratta insalita si moltiplica per tre, proprio in ragione del fat-tore di riduzione dell’area da cui ciascuna antennacapta potenza interferente.

Nella tratta in discesa, diversamente dalla tratta insalita, la settorizzazione non determina riduzioni delnumero di sorgenti di interferenza, ossia di stazioniradiobase con il compito di assicurare comunquepiena copertura dell’area di servizio. Tuttavia si con-segue un beneficio analogo a quello della tratta insalita, perché si riduce di un fattore tre il numero diterminali da servire da parte di ciascuna antenna, cheriduce così la potenza totale irradiata.

3.2 Provvedimenti sul sistema di trasmissione

a) Codifica di canale (diversità di tempo)

La codifica di canale per la correzione degli erroridi trasmissione (ad esempio a blocchi, convoluzio-nale, concatenata, turbo) è uno tra i provvedimentipiù efficaci nelle trasmissioni radiomobili per ridurreil valore di soglia del rapporto Eb/N0 , fermo restandoil requisito di BER.

Come è noto, le prestazioni della codifica sono dimassima legate al rapporto di codifica, rc , definitocome rapporto fra ritmo binario di sorgente e ritmobinario codificato: quanto più piccolo è rc tanto piùefficace è l’azione correttiva del codice. In praticaperò il guadagno di codifica tende a saturare aldecrescere di rc . Ad esempio, con codifica convolu-zionale, il rapporto di codifica rc = 1/3 produce giàprestazioni prossime al limite teorico che si otter-rebbe per rc = 0 (figura 1).

Un provvedimento sempre attuato è l’interallac-ciamento di cifra (bit interleaving), che consiste in unadispersione temporale, secondo una regola nota, deibit da trasmettere, a cui corrisponde il riordino inricezione. Questa operazione fa sì che i disturbi, chenel canale radiomobile sono spesso concentrati neltempo, colpiscano i bit trasmessi in modo più




uniforme, ossia interessino il segnale in modo distri-buito e non concentrato. Ciò comporta un migliora-mento della capacità di correzione dei codici, i qualioperano assai più efficacemente in presenza di errorisparpagliati che in presenza di errori ammassati.

Come contropartita si introduce un ritardo di tra-smissione. Pertanto la scelta dell’intervallo di temposu cui attuare la dispersione dei bit dipende dallecaratteristiche dei disturbi nel canale e dai requisiti diritardo del servizio.

b) Ricevitore a rastrello (diversità di frequenza)

Per effetto dei cammini multipli e della mobilità delterminale in un canale radiomobile il ricevitore di regolariceve più repliche del segnale utile con ampiezze eritardi diversi (echi) che risultano disperse in tempo e infrequenza. Facendo riferimento all’emissione di unsegnale impulsivo molto breve, a causa degli echi ladurata massima del segnale ricevuto, definita opportu-namente per via statistica, prende il nome di sparpaglia-mento temporale (delay spread), Tmax, e il suo reciproco,Bcoe, si chiama banda di coerenza del segnale.

Un ricevitore che non sia in grado di equalizzaregli echi o di demodularli subisce tali echi come inter-ferenza che si aggiunge agli altri disturbi del canale.Nel CDMA, se i ritardi fra gli echi sono maggiori deltempo della forma d’onda elementare del segnale aspettro espanso, ossia della durata di chip Tc (si vedail riquadro di pagina 49), il ricevitore può discriminaree demodulare ciascuna eco e, stimando i differentiritardi, può poi eseguire la ricombinazione delle corri-spondenti componenti di segnale.

Il ricevitore impiegato con tecniche CDMA è notocome ricevitore a rastrello (rake) [15]. La figura 2 neillustra il concetto: il ricevitore a rastrello si compone di“denti” di correlazione, ciascuno dei quali, idealmente,riceve un’eco del segnale utile e, dopo l’operazione dicorrelazione, combina le varie componenti. Da questacombinazione si ottiene un segnale con rapporto

segnale/disturbo migliore di quello di ogni singola com-ponente rivelata dal ricevitore, perciò si parla di “gua-dagno di diversità”, essendo il miglioramento attribui-bile alla combinazione di componenti di segnale chehanno percorso cammini di propagazione diversi.

Idealmente, quanto più è piccolo il valore di Tc ,ossia quanto maggiore è la banda del segnalespread spectrum (B ≅ 1/Tc), tanto più grande è ilguadagno di diversità ottenibile mediante il ricevi-tore rake, giacché le componenti spettrali in cui ilsegnale può considerarsi suddiviso sono pratica-mente affette da multipath indipendente. Il numerodi denti di correlazione dovrebbe dunque esserecirca pari a Nc = B/Bcoe; in effetti, analogamente alcaso della codifica, il beneficio tende a ridursi, finoad annullarsi, al crescere di Nc e valori in praticaragionevoli sono dell’ordine di 3-4.

Come si è accennato, per effetto della mobilitàmuta l’ambiente della propagazione, quindi cambianosia i ritardi che le attenuazioni: è pertanto necessariomisurare il profilo dei ritardi e riadattare i denti delrastrello secondo necessità [16]. Per un esame piùdettagliato sul ricevitore rake in ambiente radiomo-bile e sull’ottimizzazione della larghezza di banda inrelazione al guadagno di diversità si rimanda a [17].

c) Soft-handover (diversità di spazio)

Un sistema radiomobile utilizza tecniche di han-dover (si potrebbe dire di staffetta) automatico alloscopo di evitare la terminazione forzata della connes-sione attiva quando il terminale transita dall’area dicopertura di una cella a quella di una cella adiacente.Si usa il termine hard-handover quando il passaggiodella connessione da una stazione radiobase ad un’al-tra avviene istantaneamente (in pratica con unamicrointerruzione).

Si ha il soft-handover invece quando il terminale,avvicinandosi al confine della cella in cui si trova, man-tiene operativo il collegamento con la stazione radio-base da cui è servito e stabilisce allo stesso tempo unaconnessione con la stazione di una cella adiacente. Siattua così una versione della diversità di spazio checonsente di operare con un valore minore di Eb /N0 .

Rapporto di codifica (r )c

Guadagno di codifica (g ) in dBc7

6

5

4

3

2

1

0

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Figura 1 Guadagno di codifica, gc, per una famiglia dicodici convoluzionali in funzione del rapportodi codifica, rc , per probabilità d’errore per bitpari a 10-5 (decodifica con algoritmo di Viterbie decisione “soft”).

D1

D : linea di ritardo sul ramo i-esimo

Demodulatore i: demodulatore del segnale a spettro espanso sul ramo i-esimo

i

Demodulatore 1

CombinatoreOttimo

Demodulatore 2

Demodulatore 3

Demodulatore 4

D2

D3

D4

Figura 2 Schema a blocchi concettuale di ricevitore arastrello.




Nella tratta in salita il soft-handover non neces-sita di irradiazione aggiuntiva, poiché il segnale irra-diato dal terminale mobile può essere captato diret-tamente da diverse stazioni radiobase. La combina-zione dei segnali a radiofrequenza, che darebbe ilmassimo guadagno, non è praticamente attuabile,essendo le antenne di ricezione tra loro lontane. Seperò le stazioni sono tra loro collegate attraversoorgani di controllo, come nel caso del sistema W-CDMA, si possono elaborare i segnali in banda basee si può ricavare una ricostruzione dell’informazionemigliore di quella ottenibile da ciascun segnale presosingolarmente.

Viceversa nella tratta in discesa il soft-handoverimplica la trasmissione delle informazioni destinate aun dato terminale da parte di più stazioni (in praticadue o tre). I corrispondenti segnali ricevuti equival-gono a echi e il ricevitore del terminale mobile li puòcombinare anche a radiofrequenza, indipendente-mente dalla stazione che li origina, con notevolimiglioramenti di prestazioni.

Tuttavia come dimostrato dall’esperienza operativacon il sistema cdmaOne [18], nella tratta in discesa latrasmissione del medesimo segnale da parte di piùstazioni radiobase nella fase di soft-handover puògenerare un livello maggiore di interferenza, tanto piùsignificativo quanto più grande è il numero di termi-nali simultaneamente da assistere (tipicamente la fra-zione di terminali in condizione di soft-handover sivaluta nell’intorno del 30 per cento).

La crescita dell’interferenza è dovuta alla difficoltàdi attuare, in tali condizioni, un controllo accuratodella potenza emessa dalle stazioni radiobase. In pre-senza di soft-handover non è quindi più scontato cheil collegamento in salita di un sistema radiomobileCDMA risulti sfavorito: la stima della capacitàrichiede perciò valutazioni attente per entrambi isensi di trasmissione.

Per attuare il soft-handover il terminale invia allastazione radiobase con cui è connesso informazionicirca le potenze e i ritardi relativi in un apposito mes-saggio contenuto in un canale di servizio. Sulla basedi tale informazione il soft-handover viene attivatonei riguardi dei collegamenti che consentono di otte-nere un guadagno di diversità significativo (soft-han-dover doppio o, più raramente, soft-handover triplo).

Un caso particolare è rappresentato dal softer-handover, ossia il soft-handover che si attua tra duesettori che fanno capo alla medesima stazione radio-base. In questo caso la tecnica è molto vantaggiosa,perché opera su segnali sincroni in entrambe letratte e perché nella tratta in salita si possonoattuare le elaborazioni più sofisticate, essendo isegnali ricevuti nello stesso sito.

Le tecniche di hard-handover e soft-handoversono tecniche di diversità di spazio su larga scala.Come si è visto, si ha diversità con selezione delsegnale migliore nel caso di hard-handover, mentrenel caso di soft-handover si può avere diversità deltipo a combinazione. Ad esse si aggiunge di regola ladiversità d’antenna, diversità su piccola scala (perselezione o per combinazione) effettuata localmentepresso ciascuna stazione radiobase.

4. Stato dell’arte e tendenze tecnologiche

4.1 Valutazioni di capacità

Come si è detto, la capacità di cella ha importanzacruciale e richiede attente valutazioni nei sistemicellulari che impiegano il CDMA. I risultati più con-solidati si riferiscono allo standard IS-95, le cui carat-teristiche tecniche sono riassunte nel riquadro dipagina 58 e per il quale sono disponibili indaginibasate sia su modelli di blocco repentino dell’accesso

in rete (hard-blocking) [7,12], sia su modelli di bloccograduale (soft-blocking) [13]con degrado progressivo dellaqualità di trasmissione.

La figura 3 riporta alcunirisultati analitici basati sulladrastica ma semplice assun-zione di hard-blockingsecondo cui in una cella, rag-giunta una certa soglia diqualità, non si accetta l’ac-cesso in rete di altri termi-nali. La capacità è valutatanel collegamento in salitaIS-95 per un valore di sogliadi Eb /N0 = 7 dB. I risultati siriferiscono a traffico in foniacon ritmo binario di 8 kbit/s,fattore di attività pari a 3/8,settori di 120° e in condizionidi propagazione consideratetipiche (perdita di percorsoradio variabile con la distanzacon esponente quattro eombreggiamento dell’am-

100

10-1

10-2

10-3

10-4

0 20 40 60 80

Numero di utenti attivi per cella

= 0 dBp= 1 dBp= 2 dBp= 3 dB

analisi"""

simulazione"""p

Probabilità di fuori servizio

100 120 140

p

Ritmo binario, Rb = 8 kbit/sFattore di attività vocale: 3/8Specifica di qualità di trasmissione , Eb/N0 = 7 dBCelle suddivise in settori di 120 °Condizioni di propagazione: esponente della perdita di percorso pari a 4 ombreggiamento con fattore di variabilità di 6 dB Controllo di potenza con dev. std. dell'errore :

••••• - -•

Figura 3 Relazione tra probabilità di fuori servizio (probabilità che il BER medio siamaggiore di 10-3) e capacità di cella nel collegamento in salita del sistemacdmaOne (a standard IS-95) per traffico in fonia.




biente a statistica normale in decibel con deviazionestandard pari a sei). Inoltre, la deviazione standard del-l’errore di controllo di potenza, assunto a statistica nor-male in decibel, viene fatta variare tra zero (controlloperfetto) e tre [12]. La figura mostra che il controllo dipotenza deve essere accurato per evitare degradazionisensibili di capacità.

I risultati di capacità validi per lo standard IS-95non possono essere estesi ai casi di traffico misto omultimediale, cioè ai casi con ritmo binario delle sor-genti differente o variabile nel tempo. In questi casi sideve tenere conto delle diverse percentuali di richie-sta di risorsa radio da parte deidiversi servizi e, inoltre, lespecifiche di prestazione(soglia per il BER, valore diPout) possono anche essere dif-ferenti per i vari servizi. Leprevisioni di capacità in pre-senza di varie tipologie di traf-fico sono quindi rese com-plesse dai molteplici parame-tri in gioco.

Con riferimento allo stan-dard W-CDMA [10, 14] sonostati eseguiti per via simulativasia valutazioni di BER chestudi di capacità, in accordocon le specifiche tecniche pre-disposte dall’organismo incari-cato 3GPP (3rd GenerationPartnership Project) [19]. Leanalisi di BER hanno riguar-dato sia la tratta in salita che latratta in discesa nei differentiscenari di traffico e ambientidefiniti da ETSI (EuropeanTelecommunications Standards

Institute), il partner europeodel 3GPP, nel documentoETSI TS30.03 (denominatiindoor, indoor-outdoor e out-door) secondo lo schema disimulazione riportato infigura 4a per la tratta in salita ein figura 4b per la tratta indiscesa.

Sono stati ottenuti risultatisulla tratta in discesa per ser-vizio in fonia a 8 kbit/s, confattore di espansione spettralegs = 26,4 dB per diverse velo-cità di spostamento del termi-nale, tenendo conto deglieffetti di limitazione nellapotenza massima trasmessa aun utente dalla stazione radio-base e considerando due dif-ferenti metodologie per il con-trollo in potenza, il controllo aun bit e il controllo a due bit.

Alcune delle conclusioni acui si è giunti possono essereriassunte nei punti seguenti:

• nelle ipotesi di simulazione adottate, per conseguireil valore di BER di 10-3 in un canale urbano di tipoManhattan (indoor-outdoor) sono necessari valori diEb/N0 intorno a 7 dB, per tutti i valori di interessepratico della velocità di spostamento del terminale;

• gli effetti della limitazione di dinamica dellapotenza nella tratta in discesa sono evidenti pervelocità basse del terminale mobile (ad esempioper 3 km/h); in questo caso, limitando a circa 15 dBl’incremento di potenza emessa rispetto al valorenominale, è stata osservata una notevole degrada-zione nelle prestazioni; per velocità più elevate la

Calcolodel BER

Sorgentebinaria

CRC+inserzione della coda+codifica convoluzionale

CRC+rimozione della coda+decodifica convoluzionale

Interal-lacciamento

Deinteral-lacciamento

Modulatoredel segnalea spettroespanso

Mux

Demodulatoredel segnalea spettroespansoD

emux Filtro Rx

AWGN

DPCCH

DPCCH

Filtro Tx

Terminale mobile

Stazione radiobase

Can

ale

Canale di ritornodel comando di

controllo in potenza

===

AWGNCRCDPCCH

rumore additivo gaussiano bianco (Additive White Gaussian Noise)codice di ridondanza ciclico (Cyclic Redundancy Code)canale dei dati di controllo dedicato (Dedicated Physical Control CHannel)

Figura 4b Schema di simulazione dell’interfaccia radio per lo standard W-CDMA:tratta in discesa.

===

AWGNCRCDPCCH

rumore additivo gaussiano bianco (Additive White Gaussian Noise)codice di ridondanza ciclico (Cyclic Redundancy Code)canale dei dati di controllo dedicato (Dedicated Physical Control CHannel)

Sorgentebinaria

CRC+inserzione della coda+codifica convoluzionale

CRC+rimozione della coda+decodifica convoluzionale

Interal-lacciamento

Deinteral-lacciamento

Modulatoredel segnalea spettroespanso

Demodulatoredel segnalea spettroespanso

AWGN

Filtro Rx

Filtro Rx

AWGN

DPCCH

DPCCH

Filtro Tx

Terminale mobile

Stazione radiobase

Calcolodel BER

Can

ale

1

Can

ale

2

Canale di ritornodel comando di

controllo in potenza

Figura 4a Schema di simulazione dell’interfaccia radio per lo standard W-CDMA:tratta in salita.




degradazione a parità di dinamica è invece trascu-rabile; in base ai risultati di simulazione è statoosservato che una limitazione attorno a 20 dBcostituisce una scelta appropriata;

• si è rilevato che un algoritmo di controllo inpotenza a due bit fornisce risultati solo di pocomigliori di un algoritmo a singolo bit, soprattutto amedie e alte velocità del terminale. Ad esempio,operando a 85 km/h e scegliendo la risoluzione di4 dB per il rapporto Eb/N0 si è ottenuto un miglio-ramento di solo 1 dB per BER = 10-3; tale risultatova però a scapito di una maggiore potenza mediaemessa e della più elevata complessità dell’algo-ritmo di controllo in potenza.È stato anche allestito un programma di simula-

zione [19] per analisi di capacità e di efficienza dicopertura (inverso del numero di celle per unità diarea), relativo alle due tratte del collegamentoW-CDMA, che consente di trattare i servizi a commu-tazione di circuito previsti dalle specifiche 3GPP [17],ossia il servizio in fonia a 8 kbit/s ed i servizi dati atempo differito di tipo LCD (Long Constrained Delay) a64 kbit/s, 144 kbit/s e 384 kbit/s. Lo strumento disimulazione è adatto a definire e caratterizzare le pro-cedure di controllo in potenza a ciclo aperto e a ciclochiuso, le tecniche di combinazione di segnale, letecniche di diversità per selezione di sito, nonché leprocedure di hard-handover, soft-handover e softer-handover. Lo strumento consente, in particolare, diimpostare sia le caratteristiche dei tre ambienti ETSIsia quelle dei vari servizi erogati, e inoltre di dispie-gare traffico misto in fonia e dati e di simulare utentimobili secondo diversi modelli di mobilità per i treambienti ETSI. Gli effetti delle imperfezioni nelcontrollo in potenza sono valutati mediante unmodello semianalitico [12].

Si adotta inoltre una procedura adattativa perdeterminare il livello ottimo del rapporto Eb /N0richiesto. Si è assunto come riferimento una fra-zione del 98 per cento di “utenti soddisfatti”, defi-niti da ETSI come gli utenti per i quali Pout è minoredel 5 per cento per un valore di BER pari a 10-3 per ser-

vizio in fonia e pari a 10-6 per servizi dati. Le analisihanno prodotto una mole notevole di dati statisticisugli eventi di handover, sulla potenza trasmessa dalterminale e dalla stazione radiobase, sulla potenzainterferente e sulla statistica dell’errore del controllodi potenza. Alcune delle considerazioni di maggiorrilievo ricavate dall’analisi dei risultati sono riportatequi di seguito [20].• Nell’ambiente veicolare (outdoor) con un ampio rag-

gio di copertura (distanza tra le stazioni radiobase di6 km) e con celle suddivise in tre settori, la trattache limita la capacità è risultata quella in salitasia per il servizio in fonia che per il servizio dati a64 kbit/s; tuttavia l’ottimizzazione del guadagnodi antenna e della massima potenza trasmessa dalterminale consente di armonizzare le prestazionidelle due tratte per entrambi i servizi considerati.

• Nell’ambiente veicolare con stazioni radiobasedistanti 2 km la tratta limitante risulta essereinvece, sia pure di poco, quella in discesa. Si puòequilibrare la capacità nelle due tratte per i servizidati con l’impiego della diversità di antenna inemissione; per il servizio in fonia in ambiente vei-colare, l’introduzione di un errore del controllo dipotenza a statistica normale in decibel con devia-zione standard pari a due causa un decremento dicapacità del 65 per cento nella tratta in salita e del55 per cento nella tratta in discesa.

• Nell’ambiente urbano di tipo Manhattan (indoor-outdoor) la tratta limitante è risultata essere quellain salita; la tratta in discesa impiega fino a treinsiemi di codici e fornisce una capacità elevatadato che, a motivo del ridotto sparpagliamentotemporale introdotto dai cammini multipli in que-sto ambiente, viene preservata quasi per interol’ortogonalità dei codici appartenenti al medesimoinsieme.In figura 5a sono riportati alcuni risultati delle valuta-

zioni di capacità nell’ambiente urbano di tipo Manhattanper servizio in fonia a 8 kbit/s, mentre la figura 5b

1

0,95

Frazione di utenti soddisfatti (Pout < 0,05)

0,90

0,85120 140 160 180

Utenti attivi per cella

200 220 240

Discesa, Soft HOSalita, Hard HOSalita, Soft HO

HO = Hand Over

Figura 5a Risultati delle simulazioni di capacità di cellain ambiente urbano di tipo Manhattan perdiversi valori di ritmo binario: Rb = 8 kbit/s.

1

0,9


0,8

0,7

6 7 8 9


10 11 12

HO = Hand Over

Discesa, Soft HOSalita, Soft HOSalita, Hard HO

Figura 5b Risultati delle simulazioni di capacità di cellain ambiente urbano di tipo Manhattan perdiversi valori di ritmo binario: Rb = 144 kbit/s.




riguarda il servizio a 144 kbit/s per lo stesso tipo diambiente.

Analogamente in figura 6a e in figura 6b sono mostratii risultati relativi all’ambiente interno rispettivamente per ivalori di ritmo binario 64 kbit/s e 384 kbit/s.

Come già detto, altre analisi di capacità sfruttanola proprietà di soft-blocking propria dei sistemi cellu-lari CDMA in virtù della quale, senza pretendere diidentificare un limite rigido per il numero di utentiservibili, si studia la dinamica del sistema nelle condi-zioni di variazione aleatoria del carico di traffico sullabase di modelli a coda, anche tenendo conto delledifferenti classi di qualità di servizio (QoS). Un risul-tato conseguibile sulla base di queste analisi dinami-che consiste nello sviluppo di procedure di controllodi accesso della chiamata [21].

4.2 Tecniche per aumentare capacità e flessibilità dei sistemi di terza generazione

Le tecniche incorporate nei sistemi di terza gene-razione, in aggiunta a quellediscusse in precedenza, tendonoinnanzitutto a fornire in modo fles-sibile servizi multimediali interat-tivi (almeno fino ad alcune centi-naia di kbit/s) a fianco dei servizi infonia e dati a basso ritmo binario.Ciò ha influenza su varie scelte disistema, tra cui quella della codificadi canale. Per questa codifica si pos-sono impiegare appositi codici adalbero, che sono una generalizza-zione dei codici di Walsh-Hadamarde che richiedono un’opportuna stra-tegia di selezione per preservarel’ortogonalità dei codici attivi nellacella, in presenza di segnali con dif-ferente ritmo binario. La figura 7mostra la struttura dei codici adalbero [22]. Nei casi di valori piùalti di ritmo binario per servizi dati

insensibili al ritardo, come ad esempio per i servizidel tipo LCD, si possono anche adottare i codiciturbo.

Per aumentare la capacità in sistemi di terza gene-razione l’attenzione si concentra su varie tecniche diriduzione dell’interferenza, tra cui algoritmi di con-trollo di potenza e ritmo binario, antenne intelligentie rivelatori multiutente.

a) Algoritmi di controllo di potenza e ritmo binario

Si è chiarito nei paragrafi precedenti che il con-trollo di potenza è uno tra i provvedimenti crucialiper garantire alta capacità già nei sistemi per soloservizio in fonia. Nei sistemi 3G i diversi servizipresentano differenti valori di ritmo binario (even-tualmente variabili, persino durante la medesimaconnessione), requisiti di qualità di trasmissionediversificati e possono richiedere differenti livelli di

1

0,9

0,8

0,7

12,5 15 17,5 20 22,5 25

Salita, Soft HODiscesa, Soft HO



HO = Hand Over

Figura 6a Risultati delle simulazioni di capacità di cellain ambiente interno per diversi valori di ritmobinario: Rb = 64 kbit/s.

1

0,95

0,90

0,85

0,80

0,75

0,701 1,5 2 2,5 3 3,5

Discesa, Soft HOSalita, Soft HOSalita, Hard HO



HO = Hand Over

Figura 6b Risultati delle simulazioni di capacità di cellain ambiente interno per diversi valori di ritmobinario: Rb = 384 kbit/s.

Cch=(0)

Cch=(0,0)

Aggiungiuguale

Aggiungi ilcomplemento

Cch=(0,0,0,0)

Cch=(0,0,0,0,0,0,0,0)

Cch=(0,0,0,0,1,1,1,1)

Cch=(0,0,1,1,0,0,1,1)

Cch=(0,0,1,1,1,1,0,0)

Cch=(0,1,0,1,0,1,0,1)

Cch=(0,1,0,1,1,0,1,0)

Cch=(0,1,1,0,0,1,1,0)

Cch=(0,1,1,0,1,0,0,1)

Cch=(0,0,1,1)

Cch=(0,1,0,1)

Cch=(0,1,1,0)Cch=(0,1)

Figura 7 Struttura dei codici ad albero.




Nello sviluppo delle comunicazioniradiomobili lo standard americanoIS-95 ricopre un ruolo particolare,poiché adotta già molti dei principaliprovvedimenti atti a migliorare laradiotrasmissione, che sono stati suc-cessivamente ripresi negli standarddi terza generazione (3G).

Infatti esso contempla l’uso di:

• controllo di potenza ad anelloaperto e ad anello chiuso nellatratta in salita;

• controllo di potenza ad anellochiuso nella tratta in discesa;

• tono pilota di potenza pari a circail 13 per cento del totale per laripartizione della potenza indiscesa;

• controllo dell’attività vocale;• vari livelli di codifica di canale;• settorizzazione di cella;• funzione di soft-handover;• uso del ricevitore a rastrello rake

(con tre denti nel terminalemobile per combinazione disegnale e un ulteriore dente perla ricerca di segnali pilota piùpotenti per avviare il soft-hando-ver).

Nello standard IS-95 ciascuna por-tante CDMA occupa la banda di1,25 MHz per un valore di ritmo dichip pari a 1,2288 Mchip/s. Tenutoconto delle necessarie bande diguardia, tre portanti occupano labanda lorda di 5 MHz. Il periodo ditrama è di 20 ms.

Le stazioni radiobase sono sincro-nizzate entro pochi microsecondi inmodo da semplificare il terminalemobile, consentendo una piùveloce acquisizione iniziale, unapronta esecuzione della funzione dihandover, e altri vantaggi pratici.Per le esigenze di sincronizzazionedi rete il sistema si affida al GPS(Global Positioning System). Inoltre,come sequenze pilota si usa pertutte le stazioni radiobase unamedesima sequenza pseudocasuale(PN) con fasi iniziali diverse dacella a cella.

I canali si distinguono in due classi:canali comuni o di controllo e canalidedicati o di traffico. Nella tratta indiscesa i canali di controllo sono ditre tipi: canale pilota, canali di paginge canale di sincronizzazione. Per otte-nere il segnale al ritmo di trasmis-sione richiesto di 1,2288 Mchip/s siricorre ai seguenti trattamenti disegnale:

• 64 forme d’onda ortogonali diWalsh-Hadamard (di lunghezza64) hanno lo scopo di renderedistinguibili i canali generatidalla stazione radiobase: la formad’onda W0 (sequenza di tuttizeri) è usata per il canale pilota;la forma d’onda W32 è impiegataper il canale di sincronizzazione;le forme d’onda W1 - W7 sono dinorma utilizzate per canali dipaging; le rimanenti 55 funzionidi Walsh sono a disposizione percanali di traffico.

• Una coppia di sequenze PN,appartenenti alla classe cosid-detta a massima lunghezza oMLS (Maximum Length Sequences),di periodo 215 - 1 = 16 767 è ado-perata per eseguire l’allarga-mento spettrale sulle due vie inquadratura di un modulatoreBPSK (Binary Phase Shift Keying).La scelta di adottare due fun-zioni PN per eseguire questaoperazione sul segnale numericoripetuto su vie in quadratura èdettata dall’esigenza di renderemutuamente indipendenti i varicontributi di interferenza diaccesso multiplo (vedi rif. [28]dell’articolo).Inoltre, grazie alla coppia disequenze MLS, le diverse celle ei diversi settori entro la stessacella risultano univocamenteindividuati.

• Una lunghissima sequenza PNdi periodo 242 - 1 (pari a circaquaranta giorni) viene usata perle funzioni di crittografia e dipaging; questa sequenza è lastessa usata nella tratta in salitaper la separazione dei segnali ditraffico dei differenti utenti.

A differenza della tratta in discesa,nella tratta in salita si rinuncia all’or-togonalità ma, per separare i canali,si usa un solo codice PN di periodomolto lungo (242 - 1). Le correlazionitra i differenti canali perciò nonrisultano nulle ma di valore piccolo.Il vantaggio che consegue è che sidispone di 242 - 1 canali logici di traf-fico: uno di questi canali è associatopermanentemente al terminale equindi non cambia a seguito dell’handoff (o handover) da una stazioneradiobase ad un’altra.

Nella tratta in salita vengono con-sentiti quattro diversi valori di ritmobinario (1200; 2400; 4800 e 9600bit/s); in tutti i casi il rapporto dicodifica, rc , è pari a 1/3 mentre ilritmo di bit codificato per tutti i tipidi traffico è di 28800 bit/s. Il ritmobinario codificato viene reso ugualeper mezzo di un’ulteriore codificaper ripetizione; dopo la funzione diinterallacciamento (interleaving) siha la modulazione che consiste nel-l’associare a blocchi di 6 bit un sim-bolo ortogonale di Walsh-Hadamard,scelto tra 64 possibili: il ritmo disimbolo è quindi di 4,8 kbaud.

Segue, come si è detto, la lungasequenza PN e, ancora, la successivamodulazione con due sequenze piùcorte in quadratura (PNI e PNQ)prima della modulazione armonicadel tipo OQPSK (Offset QPSK).L’impiego combinato di un codicelungo e di uno corto del medesimovalore di ritmo di chip (ossia con lostesso valore di Tc ) ha lo scopo diprodurre una sequenza di periodostraordinariamente lunga (257 e cioècirca 3700 anni per fc = 1,2288 MHz);la scelta delle due sequenze in qua-dratura, PNI e PNQ, è motivata dallanecessità di ottenere una fasecasuale del segnale modulato.

Si osservi che, a differenza del colle-gamento in discesa, nel collega-mento in salita non si associa alsegnale utile il tono pilota: la demo-dulazione alla stazione radiobase èperciò di tipo non coerente.

INTERFACCIA RADIO A STANDARD IS-95




potenza ricevuta.La capacità appare dominata dagli utenti con i più

alti ritmi binari e i requisiti di qualità più spinti.Poiché i diversi servizi interferiscono tra loro, i livellidi potenza hanno effetto sulla capacità totale. Si deb-bono pertanto determinare dinamicamente i livelli dipotenza appropriati, negoziare i valori di ritmo binariodelle applicazioni attive, come pure definire le strate-gie di controllo adatte e le precisioni da richiedereagli algoritmi di controllo [23].

Particolarmente rilevanti, anche ai fini dell’im-piego ottimo della risorsa spettrale, sono i problemi dicontrollo di accesso della chiamata e le tecniche diassegnazione dei canali e di prenotazione per la fun-zione di handover. Anche in questo settore sono incorso numerose ricerche [21, 24].

b) Antenne intelligenti

Come già osservato nel trattare la settorizzazionedi cella, i provvedimenti volti a ridurre la dimen-sione del fascio d’antenna della stazione radiobaseproducono vantaggi in termini di riduzione dell’in-terferenza sia nella tratta in salita che nella tratta indiscesa, con miglioramento del rapporto Eb /N0 econseguente aumento di capacità e di efficienza dicopertura.

Un’antenna intelligente (smart antenna) [25] collo-cata nella stazione radiobase provvede all’irradiazionee alla ricezione dei segnali in modo adattativo e per-ciò, potenzialmente, con maggiore efficacia. In emis-sione quest’antenna può idealmente indirizzare selet-tivamente la potenza di ogni singolo segnale versol’utente interessato mediante un fascio radiante

stretto ottenuto con tecniche di antenna a schiera.Dualmente, in ricezione l’antenna si orienta di voltain volta verso il terminale mobile emittente.L’antenna, poi, può anche collocare nulli del dia-gramma di irradiazione nelle direzioni di interferentiparticolarmente dannosi, sia interni che esterni allacella. Il vantaggio dell’antenna intelligente si conse-gue però al prezzo di una maggiore complessità deglialgoritmi di elaborazione di segnale e della rete diformazione del fascio.

Gli standard di terza generazione sono predispostiper integrare le antenne intelligenti nelle reti. Questapossibilità si deve all’associazione, nel preambolo diciascun segnale di traffico, di opportuni campi di con-trollo. Poiché hanno impatto solo sullo strato fisicodel sistema, le tecnologie di antenna intelligente siprestano a un inserimento graduale nelle reti e a variesoluzioni realizzative. Questa flessibilità, con la pro-spettiva di apportare notevoli miglioramenti di capa-cità e qualità, fa presumere che le antenne intelli-genti avranno un’ampia diffusione nei prossimi anninell’ambito dei vari sistemi radiomobili di terza gene-razione.

c) Rivelazione multiutente

Il ricevitore ottimo in presenza di una molteplicitàdi segnali non ortogonali esegue congiuntamente lademodulazione di tutti i segnali. Poiché la stazioneradiobase conosce tutte le sequenze di codice asso-ciate ai segnali ad essa indirizzati, nella tratta in salitauna tecnica di rivelazione multiutente può consentiredi sopprimere l’interferenza interna. Ad esempio sipuò ricorrere a ricevitori che eseguono opportune

FDD

FDD (Frequency Division Duplex)

Copertura con microcelle e macrocelle

Ottimizza l'accesso a ritmo binario simmetrico

TDD (Time Division Duplex)

Copertura con picocelle e microcelle

Ottimizza l'accesso a ritmo binario asimmetrico

FDD/TDD TDD

Ambienti di servizio UMTS.

Fot

o SI

EM

EN

S




combinazioni lineari dei segnali ricevuti [26, 27],oppure adottare tecniche di cancellazione successivae progressiva dell’interferenza [28]. La rimozione del-l’interferenza esterna è invece di norma più com-plessa e non viene considerata.

Si osservi infine che l’applicazione delle tecnichedi rivelazione multiutente comporta un duplice van-taggio: riducendo l’interferenza, infatti, da un latoaumenta la capacità di cella e dall’altro riduce la criti-cità del controllo di potenza.

5. Conclusioni

Nell’evoluzione dei sistemi radiomobili il GSM harappresentato il passo fondamentale nell’introduzionedi uno standard numerico mondiale con struttura direte flessibile ed evolutiva; successivamente ilsistema IS-95 ha messo a punto un’interfaccia radioassai efficiente nell’uso dello spettro. Il passo succes-sivo, oggi in corso con l’avvento della terza genera-zione radiomobile, prendendo le mosse dalla strutturadi rete GSM e dai concetti di interfaccia radio IS-95,sarà in grado di garantire le proprietà di flessibilità diinstradamento e capacità trasmissiva necessarie perportare i servizi multimediali interattivi a larga bandain ambito radiomobile.

Le tecniche di accesso dei sistemi di terza genera-zione saranno basate principalmente sulla divisionedi codice, che è per sua natura molto flessibile edefficiente, e offre la possibilità di progressivi migliora-menti delle prestazioni con l’introduzione di sofisti-cate tecniche di elaborazione di segnale.

Le tecniche più promettenti per migliorare le pre-stazioni radio riguardano i metodi di riduzione del-l’interferenza, tra cui l’impiego di antenne intelli-genti e della rivelazione multiutente.

La flessibilità del sistema e la possibilità dimigliorare nel tempo le sue prestazioni in termini di

efficienza e qualità è una garanzia sulla possibilità difornire ad utenti sempre più esigenti un’ampiagamma di servizi, sia tradizionali che emergenti e nonancora pienamente definiti. I sistemi CDMA riscuo-teranno perciò successo crescente in campo radiomo-bile e si imporranno per molte applicazioni.

Pietro Porzio Giusto si è laureato nel 1971 inIngegneria Elettronica presso il Politecnico diTorino. Dopo la laurea ha lavorato per un breveperiodo nel reparto di elettronica e fotometriadell’Istituto Elettrotecnico Nazionale GalileoFerraris di Torino. Successivamente ha lavoratopresso lo CSELT (il Centro Studi e LaboratoriTelecomunicazioni della STET) di Torino,conducendo studi su ponti radio a microonde,satelliti per telecomunicazioni e sistemiradiomobili, prima come ricercatore, poi

ricoprendo varie posizioni di responsabilità gestionale. Dall’ottobredel 1994 ha assunto la responsabilità dello sviluppo dei sistemi radiopresso TIM. Dal 1987 segue lo sviluppo delle specifiche del sistemaGSM, contribuendo alla definizione di alcuni aspetti del sistema diricetrasmissione radio. Dal 1989 al 1992 è stato presidente delprogramma di ricerche europeo COST 231, che ha iniziato gli studisui sistemi radiomobili di terza generazione. Ha poi continuato aseguire lo sviluppo di questi sistemi sia in ambito ETSI/SMG, siapresso l’UMTS Forum, sia presso l’organismo internazionale 3GPP(3rd Generation Partnership Project), costituito nel dicembre del1998 per definire lo standard mondiale del nuovo sistema. Nel corsodella sua attività lavorativa ha sviluppato sei brevetti e ha pubblicatocirca cinquanta lavori.

Francesco Vatalaro si è laureato inIngegneria Elettronica presso l’Università diBologna nel 1977. Ha prestato servizio presso laFondazione Ugo Bordoni, la FACE Standard ela Selenia Spazio. Nel 1987 è divenutoprofessore associato presso l’Università di RomaTor Vergata dove è ora professore di prima fasciadi Radiocomunicazioni. Nel 1998 è stato visitingprofessor alla University of Southern California(USC) e nel 2000 visiting professor pressoUCLA, Los Angeles, ove ha anche svolto

incarichi didattici. Dal 1985 conduce e promuove vari progetti diricerca nel settore delle telecomunicazioni nell’ambito diprogrammi nazionali e europei. Nel 1990 è risultato tra i vincitoridel premio internazionale “Piero Fanti” conferito da INTELSAT eTelespazio. È membro dell’Editorial Board dell’“InternationalJournal of Satellite Communications”, J. Wiley. È chairmandell’“IEEE Communications Society / Vehicular TechnologySociety Joint Chapter of Italy” ed è membro di vari comitatiscientifici in Italia. È autore di circa cento pubblicazioniscientifiche. I suoi interessi includono le comunicazioni mobili epersonali, le comunicazioni via satellite, i sistemi a spettro espansoe i sistemi di accesso multiplo.

AWGN Additive White Gaussian NoiseBER Bit Error RatioCDM Code Division MultiplexingCDMA Code Division Multiple AccessDS-CDMA Direct Sequence-CDMAETSI European Telecommunications

Standardization InstituteFD-CDMA Frequency Division-CDMAFDD Frequency Division DuplexFDMA Frequency Division Multiple

AccessLCD Long Constrained DelayMC-CDMA MultiCarrier-CDMAOFDM Orthogonal Frequency Division

MultiplexTD-CDMA Time Division-CDMATDMA Time Division Multiple AccessUMTS Universal Mobile

Telecommunications SystemUTRA UMTS Terrestrial Radio AccessW-CDMA Wideband-CDMA3GPP 3rd Generation Partnership Project




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[29] Porzio Giusto, P.; Magnani, N.P.; Romano, G.:L’interfaccia radio dell’UMTS, sistema radiomobiledi terza generazione. «Notiziario Tecnico TelecomItalia», Anno 7, n. 1, aprile 1998, pp. 113-116.



UMTS

Lo standard UMTS per le comunicazioni cellularidi terza generazione

FRANCO MAZZENGA

ANTONELLA NAPOLITANO

PIETRO PORZIO GIUSTO

FRANCESCO VATALARO

Questo articolo descrive le principali caratteristiche delle due versioni dello standardradiomobile di terza generazione UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).Il sistema UMTS è un membro della “famiglia IMT-2000” (International MobileTelecommunications 2000), standardizzata dall’ITU a seguito di una cooperazione e unimpegno di dimensioni senza precedenti nella storia delle telecomunicazioni. L’articolorichiama i principali requisiti del sistema ed espone le caratteristiche principali dell’in-terfaccia radio e dell’architettura di rete.

1. Introduzione

È ormai prossimo l’avvento della “famiglia disistemi” radiomobili di terza generazione (3G) conspecifiche fissate in sede ITU (InternationalTelecommunication Union) nell’ambito del cosiddettoIMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000). Sebbene differenti in alcune scelte tecniche,molti degli elementi della “famiglia IMT-2000” sonobasati sull’impiego dell’accesso multiplo a divisionedi codice, CDMA (Code Division Multiple Access),oggetto di un articolo gemello su questo stessonumero del Notiziario Tecnico [1].

L’approntamento degli standard IMT-2000 harichiesto l’intervento coordinato di Enti normativi,industrie manifatturiere, gestori di reti radiomobili,nonché di Enti di ricerca e Università, in un impe-gno pluriennale planetario. Si è trattato forse delpiù difficile e concentrato sforzo di coordinamentoche il settore delle telecomunicazioni abbia maiaffrontato [2]. Il riquadro di pagina 64 traccia il pro-cesso storico che ha condotto alla definizione deglistandard.

Nel secondo paragrafo si esaminano i principalirequisiti di servizio posti per i sistemi 3G. Il terzoparagrafo descrive l’interfaccia radio UMTS, soffer-mandosi su aspetti generali di architettura e sulladescrizione dello strato fisico. Successivamente ilquarto paragrafo illustra l’architettura di reteUMTS. Nel quinto paragrafo sono esaminati alcunidei principali meccanismi di comunicazione e nelsesto viene descritta la possibile struttura della retedi trasporto. Infine, il settimo paragrafo presenta leconclusioni.

2. Requisiti di servizio di un sistema di terza generazione

Le caratteristiche della famiglia IMT-2000, fissate insede ITU, e quelle dello standard UMTS, definite inEuropa, sono state armonizzate con l’obiettivo di fornireservizi personali multimediali dovunque e in ogni condi-zione (requisito anywhere, anytime, anytype, anyvolume).

Le analisi di mercato hanno messo in luce l’esi-genza di conciliare nel medesimo standard servizi conrequisiti di ritmo binario sia simmetrici nei due sensi ditrasmissione che asimmetrici. I servizi con impegnosimmetrico delle risorse radio saranno inizialmenteprevalenti, ma con il tempo si farà sempre più largo l’e-sigenza di connessioni radio con flussi binari asimme-trici (si pensi per esempio alla crescita della naviga-zione in rete Internet). Con un terminale IMT-2000 sipotranno inoltrare e ricevere chiamate telefoniche, spe-dire e ricevere messaggi di posta elettronica, telefax,documenti, immagini fisse e in movimento, parteciparea videoconferenze, navigare in rete Internet, scaricaredocumenti e pagine web, accedere in modo remoto alproprio sistema di elaborazione personale, e così via.

Il massimo valore di ritmo binario impiegabile,oltre che dal tipo di terminale a disposizione, è divolta in volta dipendente dall’ambiente in cui si vienea operare. A tal proposito sono stati identificati iseguenti requisiti di ritmo binario (ITU-R M.1225):• 64, 144, 384, 512, 1024 e 2048 kbit/s per gli

ambienti interni (indoor) residenziali e di ufficio;• 64 e 144 kbit/s per gli ambienti esterni (outdoor)

pedonali (fino a 10 km/h);• 16, 32 e 64 kbit/s per gli ambienti esterni veicolari

(fino a 200 km/h).

05 MazzengaGiusto UMTS2 12-12-2000 11:02 Pagina 62


Mazzenga - Napolitano - Porzio Giusto - Vatalaro • Lo standard UMTS per le comunicazioni cellulari di terza generazione

Per definire le varie tipologie di terminale è statoosservato che per applicazioni in interni con terminalimultimediali (tipicamente PC fissi), ossia in condizionidi mobilità molto bassa o nulla, il ritmo binario mas-simo è 2 Mbit/s. In ambiente esterno urbano e con ter-minale tascabile il ritmo binario massimo potrà scen-dere anche a 16 kbit/s, mentre con un PDA (PersonalDigital Assistant), o anche con un piccolo terminalemultimediale con funzioni di elaborazione simili aquelle di un attuale PC portatile, si potrà avere unritmo binario variabile tra 64 e 384 kbit/s. In condizionidi mobilità veicolare, infine, il ritmo binario sarà presu-mibilmente limitato a 64 kbit/s o a 144 kbit/s, valoriritenuti adatti anche a terminali a buona risoluzionevideo per funzioni di comunicazione e navigazione.

Nel rispetto dei valori massimi di ritmo binarioper ambiente e classe di terminale, è stato introdottoil concetto di banda su domanda (BoD, Bandwidth onDemand): su questa base l’utente è di volta in volta ingrado di fissare la propria esigenza di connettività inrelazione ad aspetti di qualità di servizio e di costo. Inmodo analogo saranno resi compatibili servizi sensi-bili al ritardo con quelli non sensibili al ritardo e ilprofilo d’utente potrà essere agevolmente e tempesti-vamente riconfigurato.

Le applicazioni di rete IMT-2000 sono molteplici(ITU-R M.1034): cellulare pubblico, reti private,cordless residenziale, servizi di accesso radio direttiall’utenza fissa (wireless local loop), cercapersone(paging). Il sistema sarà anche in grado di fornire inmodo efficiente servizi portanti (fonia, dati, video)sia a commutazione di circuito che a commutazionedi pacchetto fino a 2 Mbit/s.

Altri importanti requisiti aggiuntivi sono la capacitàdi instradamento a livello mondiale tra reti differenti(roaming), l’interoperabilità con le reti PSTN, ISDN esatellitari e l’adozione di severi requisiti di sicurezza(in particolare per consentire il commercio elettronicocon accesso radio in rete Internet). A tal fine si preve-dono due componenti per facilitare il roaming mon-

diale e l’estensione del servizio IMT-2000 di un datooperatore anche al di fuori dei propri confini nazionali:• componente terrestre (copertura continentale);• componente satellitare (copertura globale).

La modalità di fornitura del servizio, se medianterete cellulare terrestre o via satellite, e il passaggio dauna rete all’altra dovrà essere trasparente per l’utente(seamless handover).

Le bande di frequenza assegnate al servizio sono1885-2025 MHz e 2110-2200 MHz ed è previsto chein queste bande operino entrambe le componenti ter-restre e satellitare.

In figura 1 sono riportate l’attribuzione di spettrostandardizzata per la famiglia IMT-2000 e quelle sta-bilite per il sistema UMTS in Europa e per altri ele-menti della famiglia di sistemi in altre significativeparti del mondo.

3. Interfaccia radio UMTS

3.1 Architettura dell’interfaccia radio

Per consentire un uso efficiente delle risorse e pertrasportare in maniera flessibile un ampio spettro di

servizi multiplati simulta-neamente sulla stessa por-tante, è stato deciso di farconvivere nel medesimostandard due differentimodalità di funziona-mento: la prima, dettaFDD (Frequency DivisionDuplex), prevede che la tra-smissione e la ricezioneavvengano su frequenzeportanti distinte; laseconda, detta TDD (TimeDivision Duplex), prevedeinvece che trasmissione ericezione avvengano intempi distinti sulla stessafrequenza portante. Latecnica FDD, con duebande di 60 MHz ciascuna,è considerata più idoneaper servizi cellulari conampie coperture, mentre latecnica TDD, con banda

complessiva di 35 MHz in Europa (50 MHz nelleattribuzioni ITU), è considerata più adatta per servizidi tipo cordless e soprattutto per servizi in cui la quan-tità di informazione da trasferire nei due versi di tra-smissione è così diversa da rendere conveniente larealizzazione di canali asimmetrici.

Per le bande simmetriche la soluzione adottataprevede l’associazione delle tecniche W-CDMA eFDD (sistema FDD/W-CDMA), mentre nel caso dellebande asimmetriche alla tecnica CDMA si associa latecnica TDD (sistema TDD/TD-CDMA).

I primi tre strati dell’architettura dei protocolli del-l’interfaccia radio sono conformi, salvo poche modifi-che, a quanto riportato nella raccomandazione ITU-RM.1035: partendo dal basso si ha lo strato fisico (L1)

AttribuzioniITU

Europa

Cina

Giappone eCorea

(senza PHS)

NordAmerica

Frequenza (MHz)

1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250

IMT2000

GSM1800

1885

1880

WLL

1893 1919

1990 2160

WLL

1980 2025 2110 21702010

IMT2000 MSS

IMT2000 MSS

MSS

MSS RiservaPCS

IMT2000

DECT

GSM1800

UMTSFDD

UMTSFDD

UMTSTDDMSS

MSS

IMT2000 MSS

IMT2000 MSSPHS

salitaMSS

MSSMDS

TDD discesa

DECTFDDIMT 2000MSSMDS

=====

Digital European Cordless TelecommunicationFrequency Division DuplexInternational Mobile Telecommunications 2000Mobile Satellite ServiceMultipoint Service/Mobile Data Service

PCSPHSTDDWLL

====

Personal Communication SystemPersonal Handheld SystemTime Division DuplexWireless Local Loop

Figura 1 Attribuzioni spettrali IMT-2000.


AVVENTO DELL’UMTS:PERCORSO STORICO

A partire dalla fine degli anniOttanta furono avviati diversi pro-grammi di ricerca per definire lecaratteristiche di base dell’interfac-cia radio (modulazione, codifica,accesso multiplo) per sistemiradiomobili di terza generazione(3G): con l’obiettivo di introdurreun sistema radiomobile universale,identificato come UMTS (UniversalMobile Telecommunications System),furono avviati in Europa studi,prima nell’ambito del programmadi cooperazione scientifica COST231 (1989-1996) e poi del pro-gramma precompetitivo RACE II(1992-1995). In questi ambitifurono proposte e sperimentate incampo due differenti soluzioni diinterfaccia radio, l’una basata sulCDMA (CODIT) e l’altra sulTDMA (ATDMA). Queste ricer-che furono poi seguite da nume-rosi ulteriori studi e sperimenta-zioni nell’ambito del programmasuccessivo di ricerca precompeti-tiva ACTS dell’Unione Europea(1995-1999).

All’inizio del 1997, mentre intutto il mondo proseguivano leattività di studio e sperimenta-zione, l’ARIB (Association forRadio Industr y and Business),Ente giapponese di standardizza-zione, decise di procedere nell’e-missione di uno standard detta-gliato di una soluzione peraccesso multiplo a divisione dicodice a banda larga (W-CDMA)1. La spinta tecnologicamessa in luce e potenziata da taleiniziativa convinse, specialmentein Europa, della necessità di pas-sare rapidamente dalla fase diricerca alla definizione di caratte-ristiche di dettaglio per il sistema3G. Un’ulteriore spinta si ebbeanche dai molti studi di mercato

che indicavano la crescente esi-genza di servizi dati via radio, perutenza sia fissa che mobile,anche assieme alla rapida crescitadella domanda di applicazionimultimediali e al successo straor-dinario di Internet.

Furono così stabiliti rapidamenteaccordi di collaborazione tra part-ner europei e giapponesi, anche alivello industriale e di operatori(il primo accordo tra operatori fustipulato tra TIM e NTTDoCoMo nel 1997) per promuo-vere congiuntamente il sistemaW-CDMA, ritenuto il più appro-priato nel fornire servizi mobilimultimediali.

Da tempo infatti anche l’ETSI(European TelecommunicationsStandard Institute) aveva iniziato apromuovere la standardizzazionedel sistema UMTS che, oltre aprevedere una componente cel-lulare terrestre, fosse anchedotato di una componente satelli-tare per agevolare il consegui-mento del requisito di coperturaglobale. Dopo aver analizzatoquattro diverse soluzioni per rea-lizzare l’interfaccia radio, già nel-l’estate del ’97 risultò evidenteche solo due tecniche presenta-vano proprietà adatte al sistema

che si intendeva realizzare.Pertanto nel gennaio del 1998ETSI stabilì il tipo di interfacciaradio della componente terrestredell’UMTS, detta UTRA (UMTSTerrestrial Radio Access), conside-rando anche due modalità di tra-smissione, ossia la tecnica FDD(Frequency Division Duplex) pertraffico bilanciato e la tecnicaTDD (Time Division Duplex) pertraffico sbilanciato nei due sensidel collegamento. La soluzioneadottata prevede l’uso della tec-nica W-CDMA associata a FDD(FDD/ W-CDMA); mentre nelcaso del TD-CDMA si ha l’usodella tecnica TDD (TDD/TD-CDMA). Questa scelta è stata

condivisa da diversi operatorianche in Asia e in America, percui nel dicembre del 1998 tuttigli operatori radiomobili interes-sati si associarono nel “ThirdGeneration Partnership Project”(3GPP) e fu possibile avviare ladefinizione delle specifiche delsistema UMTS. Il 3GPP ha giàcompletamente definito unaprima versione dello standard,chiamate Release 99, e sta oralavorando sulla seconda versione(Release 2000).

Negli Stati Uniti di America il



(1) La scelta di tale denominazione dipende dalla larghezza di banda prescelta (circa 5 MHz), più ampia di quella dell’esistentestandard CDMA (IS-95) pari a 1,25 MHz.

Utenza fissa

1600

1400

1200

1000

800Utenza mobile

Utenza Internet fissa

Utenza Internet mobile

600

400

200

1999 2000 2001

Utenti nel mondo (Milioni)

Anni2002 2003 2004 2005

0

Crescita dell’utenza nel mondo.

Fonte: UMTS Forum.




processo di standardizzazione,per considerazioni tecniche,industriali e politiche, ha seguitoinizialmente un percorso indi-pendente, condizionato tra l’altrodalla necessità di salvaguardare lacompatibilità con lo standard IS-95, sul quale è basato il sistemacommerciale CdmaOne). La TIA(Telecommunications Industr yAssociation) nel dicembre 1997adottò perciò una soluzione diCDMA a banda larga denominataCdma2000, con parametri disistema derivati dallo standardIS-95.

In considerazione di questo dina-mico quadro internazionale, nellaseconda metà del 1997 anche leattività in ambito ITU hannosubito una forte accelerazione. Ilavori, intrapresi fin dalla secondametà degli anni Ottanta con l’o-biettivo sostanzialmente simile aquello dell’UMTS, hanno riguar-dato una famiglia di sistemi origi-nariamente identificata con lasigla FPLMTS (Future Public

Land Mobile TelecommunicationsSystem), poi rinominata IMT-2000, e si sono concentrati sullavalutazione comparativa delletecniche di radiotrasmissione,RTT (Rad io Tran smi s s i onTechniques). Il processo di valuta-zione e selezione delle proposteavanzate da diversi enti ha richie-sto l’intero biennio 1998-99 e neldicembre del 1999 si è pervenutia una sostanziale conclusionedell’iter normativo, con l’emis-sione dei requisiti che i membridella famiglia IMT-2000 devonosoddisfare.

Allo stato attuale per l’interfacciaUTRA è dunque accettata l’esi-stenza di due diverse soluzioni: ilFDD/W-CDMA e il TDD/TD-CDMA. Inoltre è anche in unostadio avanzato la definizione elo sviluppo di uno standardCDMA di tipo multiportante(Multi-Carrier CDMA) estrattodalla proposta Cdma2000 soste-nuta dal TIA, nonché di alcunealtre soluzioni caldeggiate da

Enti regionali, soprattutto deiPaesi dell’estremo oriente (Cina,Corea).

Una completa armonizzazionetale da condurre a uno standardunificato sembra un obiettivo tra-montato, nonostante i riassettiindustriali e le convergenze alivello mondiale, la più significa-tiva delle quali è l’acquisizionedella divisione radiomobile dellaQualcomm da parte di Ericssonavvenuta nella primavera del1999. In assenza di uno standardunico mondiale, saranno svilup-pate sul mercato diverse interfacceradio 3G, cui potrà essere datarisposta immediata con lo sviluppodi terminali “multi-modo” e inprospettiva, mediante le tecnichedi riconfigurazione radio (softwareradio), basate sull’impiego estesodi algoritmi numerici di elabora-zione di segnale.

Ambienti internifino a 2 Mbit/s

Mobilità 2000 - 2010 -

0.1 1 10 100 Mbit/s

Veicolare

Cellulare(GSM,IS95,ecc.)

Veicolare finoa 144 kbit/s

Pedonale finoa 384 kbit/s

Reti locali senza filofino a 20 Mbit/s

Cordless,DECT, ecc.

Accesso fisso senza filo

IMT 2000

Quarta generazioneradiomobile

Pedonale

Fisso

Evoluzione del radiomobile numerico.




seguito a livello superiore dallo strato di controllo (L2).Quest’ultimo è a sua volta suddiviso in due sottostrati:il primo per il controllo di accesso al mezzo (L2/MAC)e il secondo per il controllo del canale radio(L2/RLC). Infine segue lo strato di rete (L3) in cuiriveste un ruolo importante il sottostrato di controllodella risorsa di rete. I diversi strati si scambiano infor-mazioni attraverso opportuni canali di comunicazione.

Limitandosi a considerare gli strati L1 e L2, sidistingue principalmente tra canali fisici e canali ditrasporto: i canali fisici, provvedono al trasporto deiflussi numerici sul mezzo fisico; i canali di trasporto,sono utilizzati dallo strato fisico per fornire servizi aglistrati superiori. Questi ultimi possono essere classifi-cati in canali comuni, utilizzati per le informazionicondivise tra più comunicazioni, e canali dedicati, uti-lizzati in esclusiva dalle singole connessioni. Lemodalità con cui i canali di trasporto vengono associatiai canali fisici sono descritte in [4] per il caso FDD/W-CDMA e in [5] per il caso TDD/TD-CDMA. Latabella 1 classifica i principali canali di trasporto edescrive sinteticamente le funzioni da essi svolte.

Per la procedura di accesso al sistema nella trattain salita si utilizza un canale logico di trasportocomune, indicato con la sigla RACH (Random AccessCHannel), sul quale i terminali mobili inviano alla retele richieste di attivazione delle connessioni. Per latrasmissione dei RACH è adoperato il canale fisicoPRACH (Physical Random Access CHannel) il quale èutilizzato con modalità a contesa, ossia i terminali tra-smettono le proprie richieste senza tenere conto del-l’eventuale occupazione del canale. Quindi possonoverificarsi collisioni fra richieste concomitanti di ter-minali mobili diversi. I canali dedicati sono attribuitisu base prenotazione.

Lo strato fisico svolge diverse funzioni quali lamodulazione, la rivelazione e correzione d’errore, lamacrodiversità, la multiplazione, la sincronizzazione(di frequenza e di chip), il controllo di potenza e lemisure da riportare agli strati superiori (tasso di erroredi trama, rapporto segnale/interferenza).

Per entrambi i tipi di interfaccia radio e su entrambele tratte l’informazione trasmessa è organizzata in tramesecondo l’architettura riportata in figura 2. La trama haun periodo di 10 ms ed è suddivisa in 15 finestre tem-porali (time slot) di uguale durata. L’informazione tra-smessa all’interno di ogni finestra temporale è compo-sta da uno o più campi di controllo e da uno o piùcampi contenenti i dati di utente. In entrambe le solu-zioni, il ritmo di emissione dei chip viene assunto pari a3,84 Mchip/s. Ogni finestra temporale contiene perciò2560 chip. I chip trasmessi all’interno della finestrasono ottenuti modulando i chip del codice di canalizza-zione assegnato, Cch, con i bit dei campi di controllo e ibit relativi ai dati di utente.

T = 0,667 msslot

SLOT

T = 10 mstrama

TRAMA 0 i 14

T = 720 mssuper

SUPER TRAMA 0 n 71

Controllo + Utente

Figura 2 Struttura della trama UMTS.

TipoNome Collegamento Utilizzazione Modo

FDD e TDD

FDD e TDD

FDD e TDD

FDD e TDD

FDD e TDD

FDD e TDD

FDD e TDD

FDD

FDD

TDD

dedicato

comune

comune

comune

comune

comune

comune

dedicato

comune

comune

Per informazioni di utente o di controllo tra unterminale e la rete. Interessa tutta o parte della cella.

Per informazioni di sistema e specifiche di cella.

Per informazioni di controllo da radiobase a terminale(quando ne è nota la cella di appartenenza); può anchetrasportare pacchetti informativi corti.

Per informazioni di controllo da radiobase a terminale(quando non ne è nota la cella di appartenenza).

Per informazioni di controllo da terminale a radiobase;impiegato a contesa, può anche trasportare pacchetti informativi corti.

Per dati di utente e informazioni di controllo(canale condiviso).

Per informazioni di controllo quando il DSCH non è associato a un DCH.

Per informazioni di controllo da terminale a rete.

Per pacchetti d’utente corti e medi. È sempre associato a un canale in discesa per il controllo di potenza.

Per dati dedicati a un terminale e informazione di controllo per mezzo di un canale condiviso.

DCH (Dedicated CHannel)

BCH (Broadcast CHannel)

FACH (Forward Access CHannel)

PCH (Paging CHannel)

RACH (Random Access CHannel)

DSCH (Downlink Shared CHannel)

DSCH-CC (Downlink Shared CHannel - Control Channel)

FAUSCH (FAst Uplink Signalling CHannel)

CPCH (Common Packet CHannel)

USCH (Uplink Shared CHannel)

salita ediscesa

discesa

discesa

discesa

salita

discesa

discesa

salita

salita

salita

Tabella 1 Canali di trasporto dell’UMTS.




Un’importante funzione dello strato fisico inentrambe le alternative FDD/W-CDMA eTDD/TD-CDMA consiste nell’adattamento del ritmobinario dei canali di trasporto a uno dei valori di ritmobinario del canale fisico impiegato. Quest’operazione èrealizzata mediante opportune tecniche di codificasecondo quanto riportato in [4]. Nei due sottoparagrafiseguenti e nel riquadro di pagina 68, riguardanti ladescrizione dello strato fisico delle due interfacce radioUMTS, sarà fatto riferimento alle specifiche nella ver-sione dell’ottobre 1999 [4], [5].

3.2 Strato fisico FDD/W-CDMA

Un canale fisico FDD/W-CDMA è identificato dalcodice di canalizzazione ad esso attribuito entro lacella di appartenenza. Per le connessioni d’utente visono due canali fisici dedicati: il DPDCH (DedicatedPhysical Data CHannel), per la trasmissione dei dati diutente, e il DPCCH (Dedicated Physical ControlCHannel), per la trasmissione della segnalazione asso-ciata. Per i dettagli sull’organizzazione dei dati all’in-terno dei canali fisici dedicati nel sistema UMTS sirinvia al riquadro di pagina 68.

In figura 3 sono illustrati gli schemi di modulazionee codifica per le tratte in salita e in discesa. Dalla figura3a si osserva che nella tratta in salita sono assegnatidue codici di canalizzazione differenti, Cch,I e Cch,Q,per il canale di traffico e per quello di segnalazioneassociata. Tutti i codici di canalizzazione sono ad alberodi tipo OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factors) [1],[6], così da preservare l’ortogonalità tra canali con dif-ferente ritmo binario, condizione necessaria per assicu-rare idealmente l’assenza di mutua interferenza. Piùutenti anche all’interno della stessa cella possono uti-lizzare i medesimi codici di canalizzazione e di conse-guenza, per poterli distinguere, ad ognuno di essiviene assegnata una diversa sequenza pseudo-aleato-ria, detta in questo contesto sequenza di scrambling,Cscramb. Inoltre, i fattori βd e βc sono usati per ottenerepotenze differenti sui canali in fase e in quadratura: ciòpuò essere utile, ad esempio, per ottimizzare l’uso del-l’amplificatore di potenza del terminale.

Nel caso della tratta in discesa (vedi figura 3b) adogni connessione viene assegnato un diverso codicedi canalizzazione, Cch, con cui si codificano sia i datidi utente che quelli della segnalazione associata. Persfruttare la proprietà di ortogonalità dei codici OVSF,la stazione radiobase sincronizza in emissione isegnali destinati ai diversi utenti. Sui segnali sincro-nizzati viene successivamente eseguita l’operazionedi scrambling. Quest’operazione è realizzatamediante una sequenza unica per tutte le connessioniall’interno della stessa cella (o settore). Pertanto, perdistinguere le celle, si utilizzano sequenze di scram-bling differenti da cella a cella.

Il motivo per i differenti approcci seguiti sulletratte in salita (figura 3a) e discesa (figura 3b) risie-dono nelle differenti esigenze nei due collegamenti.Nel terminale occorre che il canale di controllo(DPCCH) risulti in emissione disaccoppiato dalcanale dati (DPDCH) per evitare una interferenza inbanda audio causata dalla periodicità di alcuni segnalidi controllo (1,5 kHz), se DPDCH/DPCCH fossero

multiplati nel tempo. Nella tratta in discesa, non esi-stendo tale problema, si preferisce la multiplazionenel tempo che consente un risparmio nell’attribu-zione dei codici di canale.

È anche prevista la modalità di trasmissione multi-codice per trasmettere i valori di ritmo binario più ele-vati previsti dallo standard o, equivalentemente, perattribuire molteplici flussi binari ad un singolo utentemantenendo un adeguato valore del fattore di allarga-mento spettrale. In questa modalità ad uno stessoutente sono assegnati contemporaneamente più codicidi canalizzazione e il suo flusso numerico è ripartito influssi componenti con ritmo binario più basso.

Le sequenze dei chip modulati dai dati (I’+jQ’ infigura 3a e figura 3b) vengono inviate a un modulatoreQPSK (Quadrature Phase Shift Keying), il cui schema diprincipio è mostrato nella figura 3c. I filtri formatori diimpulso, indicati nella figura 3c con p(t), sono filtri confattore di sagoma (roll-off) di valore 0,22. La durata diun chip è pari a 260 ns per cui l’occupazione spettraledi un singolo segnale W-CDMA è di 4,69 MHz.

3.3 Strato fisico TDD/TD-CDMA

Nella versione TDD/TD-CDMA ogni finestratemporale può essere flessibilmente attribuita allatrasmissione sulla tratta in salita oppure alla trasmis-

C

DPDCH x

+ x

jxDPCCH

ch,I

Cscramb

Cch,Q

β

x

x

d

βc

I+jQ I’+jQ’

ocos ω t

osin ω t

I’+jQ’

ChipRe p(t)

p(t)Im

+ x

Cscramb

Cch

I+jQ I’+jQ’DPDCH/DPCCHS/P

x

x j

(a) modulatore numerico per la tratta in salita

(b) modulatore numerico per la tratta in discesa

(c) modulatore armonico per entrambe le tratte

DPCCH = Dedicated Physical Control CHannelDPDCH = Dedicated Physical Data CHannel

Figura 3 Schema di modulazione e codifica FDD/W-CDMA.




CANALI DEDICATIFDD/W-CDMA E TDD/TD-CDMA

Di seguito sono descritte le caratteristiche deicanali dedicati DPDCH e DPCCH per le due ver-sioni FDD/W-CDMA e TDD/TD-CDMA dellostandard UMTS.

Nel FDD/W-CDMA l’informazione di utente èorganizzata secondo i formati illustrati in figura A(casi a e b) che si riferiscono rispettivamente allecomunicazioni sulla tratta in salita e su quella indiscesa. Nella tratta in discesa l’informazione dicontrollo è multiplata a divisione di tempo con idati.

Il numero di bit che può essere attribuito a ognisingola finestra temporale è variabile e dipende dalvalore selezionato per il fattore di espansione spet-trale, gs. Per gs si assumono potenze intere di dueda 4 a 256, ossia gs=28-k, con k = 0, 1, ..., 6. Poichéogni finestra contiene 2560 chip, ciò implica che ilnumero di bit per intervallo di tempo (slot) è varia-bile e pari a Ndati = 10⋅2k. Di conseguenza il ritmobinario è anch’esso variabile tra 15 e 960 kbit/s.

Per il campo di controllo sulla tratta in salita si èassunto il fattore di espansione spettrale gs = 256; sipossono così trasmettere al massimo 10 bit perfinestra temporale. Il numero di bit assegnati aogni singolo campo è mostrato nella tabella A.

Nella tabella B sono invece indicati i ritmi binariammessi nel campo dati della finestra temporaleper trasmissione sulla tratta in discesa.

Nel caso di accesso TDD/TD-CDMA, le informa-zioni all’interno di una finestra temporale sonoorganizzate come illustrato in figura B: i dati sonodivisi in due campi uguali separati da unasequenza di sincronizzazione (midambolo); la fine-stra è conclusa con l’intervallo di guardia G didurata Tg = 96 Tc in cui Tc è il tempo di chip.

Sono stati definiti due formati per la finestra tem-porale indicati rispettivamente come formato 1 eformato 2: essi si differenziano per la lunghezza delmidambolo; il midambolo del formato 1 si com-pone di 512 chip, contro i 256 del formato 2. Per lamaggiore lunghezza del midambolo, la finestra diformato 1 è di solito utilizzata per la comunica-zione sulla tratta in salita mentre quella di formato2 per quella in discesa.

Il numero di simboli che possono essere trasmessiin una finestra temporale è funzione del periododel codice di canalizzazione. In base a quantoriportato nello standard il periodo del codice dicanalizzazione può assumere i valori T=NTc in cuiN è un numero intero che può assumere i valori 1,2, 4, 8, 16.

Dati

(a)

(b)

N bitdati

Pilota

N bitpilota

Indicatoreformato

N bitTFCI

Dati 1

N bitdati 1

Controllodi potenza

N bitTPC

Dati 2

N bitdati 2

Pilota

N bitpilota

Indicatoredel formato

N bitTFCI

Informazionedi ritorno

N bitFBI

Controllodi potenza

N bitTPC

FBITFCITPC

===

FeedBack InformationTransport Format Combination IndicatorTransmit Power Control

Figura A Organizzazione della finestra temporale perla tecnica di accesso FDD/W-CDMA: (a) trattain salita, (b) tratta in discesa.

685765

202002

001122

222221

Npilota NTFCI NFBI NTPC

012345

Formatoslot

FBITFCITPC

===


Tabella A Campo di controllo della tratta in salita.

NDati1 NDati2 NTFCI NTPC Npilota

Formatoslot

Dati Controllo

* Quando i bit TFCI non sono usati, si trasmette in modo discontinuo

0123456789

10111213141516

2020202064644

2048

112240

22

1414121288

2828242456

120240496

1008

020202020202

8*8*8*8*8*

22222222222244888

44224488448888

161616

FBITFCITPC

===


Tabella B Formati delle finestre temporali nella trattain discesa.




sione sulla tratta in discesa e può essere impiegatasimultaneamente da non più di sedici diverse connes-sioni mediante multiplazione a divisione di codice.

Per ogni connessione è utilizzato un diversocodice di canalizzazione OVSF. Un canale fisico nelTDD/TD-CDMA è identificato da una finestra tem-porale che si ripete a intervalli di tempo regolari.

Per trasmettere l’informazione, un utente puòusufruire di più finestre, anche non consecutive:quando viene stabilito un canale fisico sono assegnatesia le finestre che la trama di partenza.

Lo schema di modulazione e di codifica TDD/TD-CDMA è illustrato in figura 4; segue anche in questocaso il modulatore armonico QPSK di figura 3c comeper l’altra versione dello standard.

Per il TDD/TD-CDMA la lunghezza dellasequenza dei chip del cosiddetto “midambolo”(insieme di cifre a disposizione per funzioni di sincro-nizzazione, stima del canale di trasmissione, ecc.),utilizzato per la trasmissione sulla tratta in salita è ildoppio di quella del midambolo utilizzato sulla trattain discesa (vedi riquadro di pagina 68).

Come già accennato, nel caso di comunicazionicon più utenti all’interno di ogni finestra temporale,ognuno di essi è identificato da un proprio codice Cchdi canalizzazione. Anche in questo caso il codice discrambling (Cscramb) è unico nella cella e cambia dacella a cella.

Per ottenere un maggior grado di flessibilità e digranularità nell’assegnazione delle risorse, sono statepreviste anche altre modalità di trasmissione. Quandoil periodo del codice di canalizzazione è costanteall’interno della stessa finestra temporale si può ado-perare una trasmissione multicodice. È stata ancheconsiderata la possibilità di variare la lunghezza delcodice di canalizzazione durante l’invio dei dati inmodo da poter meglio adattare il ritmo di emissionedella sorgente a quello del canale fisico utilizzato perla trasmissione. In questo caso però non è permesso

Le sequenze dei chip dei midamboli appartenentia utenti differenti che sono attivi nella stessa fine-stra temporale, sono ottenute come traslazionitemporali differenti di uno stesso codice periodico.Celle differenti utilizzano codici periodici diversi.Questo accorgimento consente di semplificare l’ar-chitettura del ricevitore in quanto si può fare unastima congiunta dei canali di trasmissione per tuttigli utenti attivi nella finestra temporale utilizzandosemplicemente un correlatore ciclico [5].

La trasmissione delle informazioni dei campi di con-trollo del formato di trasmissione (TFCI) e delcomando per il controllo in potenza (TPC) all’in-terno della finestra temporale (di tipo 1 o 2), avvienecome illustrato in figura C.

Il TFCI (se richiesto) può essere trasmesso suentrambe le tratte di comunicazione. Esso vieneinviato per ogni utente una sola volta all’interno diogni trama e sempre nella stessa finestra tempo-rale stabilita all’atto dell’instaurazione della chia-mata. Il TFCI è adiacente al midambolo inassenza di TPC, ovvero come illustrato in figura Cin presenza di TPC. Il numero di bit assegnati alTFCI è variabile e ognuno di essi viene trasmessoutilizzando lo stesso codice di canalizzazione ado-perato per la parte dati. La trasmissione del TPC ènegoziata all’atto dell’instaurazione della chiamatae può essere rinegoziata anche durante la stessachiamata. Anche il TPC viene trasmesso una solavolta per trama per ogni utente.

Dati Dati GMidambolo

TFCI

TPC256/512

TFCITPC

==

Transport Format Combination IndicatorTransmit Power Control

Figura C Posizioni dei campi TFCI e TPC all’internodella finestra temporale.

Dati

chip

FORMATO 1 FORMATO 2

Dati GMidambolo

976976

512 976976

96

976488

512 976488

96

976244

512 976244

96

976122

512 976122

96

97661

512 97661

96

11041104

256 11041104

96

1104552

256 1104552

96

1104276

256 1104276

96

1104138

256 1104138

96

110469

256 110469

96

simboli

Figura B Formato della finestra TD-CDMA.

bit datix X

b +jbl Q

I+jQ

I’+jQ’C

ch

Cscramb

CodificatoreQPSK

Generatore della sequenzacomplessa dei chip

di midambolo

m

QPSK = Quadrature Phase Shift Keying

Figura 4 Schema di modulazione numerica e codificaTDD/TD-CDMA.




effettuare una trasmissione multicodice né sulla trattain salita né su quella in discesa.

4. Infrastruttura di rete

L’architettura di sistema (figura 5) prevede che larete di accesso radio, UTRAN (UMTS TerrestrialRadio Access Network), sia connessa al nucleo di rete(Core Network) con un’interfaccia standardizzata,denominata Iu. I controllori della rete di accessoradio RNC (Radio Network Controller)sono tra loro connessi mediante un’in-terfaccia standardizzata, chiamata Iur.Le stazioni radiobase, o “Nodi B”,sono connesse agli RNC di pertinenzatramite l’interfaccia Iub. Ogni RNC èresponsabile delle funzioni di assegna-zione, mantenimento e rilascio dellerisorse radio; ciascun nodo B puògovernare una o più celle.

Si distinguono due domini di rete: ildominio a commutazione di circuito equello a commutazione di pacchetto.Analogamente al GSM, il primo è basatosui centri di commutazione MSC (MobileSwitching Center). Analogamente al GPRS(General Packet Radio Service) del GSM[7, 8], il secondo è basato su nodi GSN(GPRS Support Node), a loro volta distintiin SGSN (Serving GPRS Support Node) eGGSN (Gateway GPRS Support Node), traloro connessi mediante l’interfaccia stan-dard Gn. Per un approfondimento dellapiattaforma GPRS si rimanda al riquadrodi pagina 72.

I due domini a circuito e a pacchetto utilizzanodue distinte dorsali di rete: la prima trasporta traf-fico a commutazione di circuito; la seconda trasportatraffico a commutazione di pacchetto. I domini sonocollegati alla rete di accesso radio, comune ai duetipi di traffico, attraverso l’interfaccia Iu. Questa èdivisa in due parti: Iu

CS, che collega la rete diaccesso alla dorsale a commutazione di circuito, eIu

PS, che collega la rete di accesso alla dorsale a com-mutazione a pacchetto. Mentre l’interfaccia radioper l’accesso al sistema UMTS è completamentenuova, almeno in un primo periodo l’infrastrutturadi rete UMTS sarà un’evoluzione dell’infrastrutturaGSM/GPRS.

Vista l’ampia gamma di valori di ritmo binariogestibili dall’interfaccia radio, l’infrastruttura a com-mutazione di circuito UMTS dovrà essere in grado dicreare, mantenere e rilasciare circuiti in modo flessi-bile. Ciò comporta un inevitabile aumento di com-plessità rispetto all’attuale architettura di commuta-zione a 64 kbit/s. Per soddisfare le esigenze di diversisegmenti di mercato, nello standard UMTS sono statidefiniti tre diversi modi di operare del terminalemobile:• Modalità PS/CS: il terminale è registrato sia nel

dominio a circuito (CS), sia in quello a pacchetto(PS) per poter utilizzare simultaneamente i servizia commutazione di circuito e quelli a commuta-

zione di pacchetto.• Modalità PS: il terminale è registrato solo nel

dominio a pacchetto (PS) e può usufruire solo deiservizi a pacchetto. Questa modalità non preclu-derà in futuro la possibilità di offrire servizi di tipoCS attraverso il dominio a pacchetto.

• Modalità CS: il terminale è registrato solo neldominio a circuito (CS), e può usufruire solo deiservizi a circuito. Anche in questo caso questascelta non precluderà la possibilità di offrire ser-vizi di tipo PS attraverso il dominio a circuito.

5. Meccanismi di comunicazione di una rete UMTS

5.1 Controllo di chiamata per servizi multimediali

Dato che l’interfaccia radio consente di affiancareritmi binari differenti e variabili, in rete debbonoessere resi disponibili servizi convenzionali e multi-mediali con modo di trasferimento sia a circuito che apacchetto. Per questo motivo nel sistema UMTS ilcontrollo di chiamata, ossia la funzione che presiedeall’analisi della numerazione, all’instaurazione, almantenimento e al rilascio della connessione, avràbisogno di funzioni aggiuntive rispetto al GSM: adesempio nel nuovo sistema dovrà essere possibile ini-ziare una chiamata telefonica e poi aggiungervi unservizio video o un servizio dati. È stato perciò neces-sario combinare il sistema di controllo di chiamata delGSM con lo standard ITU-T H.323 per la gestione diapplicativi multimediali.

5.2 Procedura di handover

Il meccanismo che consente il passaggio dell’u-tente in fase di connessione da una cella ad un’altra,senza che la connessione debba essere terminata, ènoto come handover. Nel sistema UMTS questa pro-cedura ha caratteristiche molto diverse da quelle nelGSM. Innanzitutto, come già illustrato [1], nel

MSC

nodoB

RNC

RNC

UTRAN

UTRAN UMSC

Rete di accesso Nucleo di rete

nodoB

nodoB

nodoB

nodoB

I ub

G s

G n

I u

MAP

MAPCS

I uCS

I uPS

I uPS

I ub

I ub

I ur

I ub

I ub

VLR

SGSN GGSN

HLR

PSTN/ISDN

Rete apacchetto

GGSNHLRISDNMSCMAPRNC

======

Gateway GPRS Support NodeHome Location RegisterIntegrated Service Data NetworkMobile Switching CenterMobile Application PartRadio Network Controller

SGSNUMSCUMTS

UTRANVLR

===

==

Serving GPRS Support NodeUMTS Mobile Switching CenterUniversal Mobile TelecommunicationsSystemUMTS Terrestrial Radio Access NetworkVisitor Location Register

Figura 5 Architettura di rete del sistema UMTS.




sistema UMTS, oltre al metodo di handover di tipo“hard” previsto nel GSM, si hanno sia il soft-handoverche il softer-handover. Nel GSM, inoltre, l’esecuzionedi handover tra celle che fanno capo a controllori(BSC) di stazioni radiobase diverse implica il coinvol-gimento del centro di commutazione MSC (MobileSwitching Center), mediante un’operazione cherichiede di commutare in tempo reale il percorsofonico dalla vecchia alla nuova interfaccia MSC-BSC.

Nell’UMTS invece, grazie alle caratteristiche del-l’interfaccia Iur, la rete di accesso radio è in grado digestire autonomamente l’operazione di handoversenza coinvolgere il centro di controllo (UMSC). Siottiene così una procedura più semplice e l’assenzavirtuale di impatto sulla qualità percepita dall’utente.L’operazione di handover si attua quindi con un ini-ziale “prolungamento” dell’interfaccia UMSC-RNCtramite la Iur che consente di raggiungere il nuovoRNC. In un secondo tempo, senza l’esigenza di ope-rare in tempo reale, sarà instaurata la connessioneverso il nuovo RNC e sarà rilasciato il prolungamentorealizzato sulla Iur (figura 6).

La procedura di ridirezione dell’interfaccia radio(streamlining), ha lo scopo di minimizzare numero elunghezza dei circuiti terrestri impegnati (evitandocosì la formazione di una “catena” di RNC) una voltache l’handover è completato. Il rinvio del completa-mento dell’operazione di handover rispetto al cambia-mento di cella del terminale consente tra l’altro di evi-tare di coinvolgere l’UMSC in fenomeni oscillatori, inquanto piccoli spostamenti del terminale (o variazionedelle condizioni dell’interfaccia radio) che potrebberodeterminare un handover in una direzione e un imme-diato ritorno alla situazione precedente non compor-tano commutazioni di collegamenti.

5.3 Gestione della mobilità con IP

Per la gestione della mobilità nella rete UMTS èallo studio l’utilizzo del protocollo IP mobile in alterna-tiva alla gestione della mobilità di tipo GPRS. IPmobile consente a un computer mobile (detto in taleambito nodo mobile) di spostarsi liberamente in altrereti (roaming) pur mantenendo lo stesso indirizzo IP [9].

Per consentire una procedura di IP mobile occor-rono due entità, denominate rispettivamente agente

domestico (home agent) e agente dei visitatori (foreignagent), che sono due router con alcune funzionalitàspeciali: un agente domestico consente ai nodi mobilidi spostarsi in altre reti. L’agente dei visitatori con-sente invece al nodo mobile proveniente da altra retedi visitare la rete.

I nodi mobili utilizzano due indirizzi IP, uno perl’identificazione, o indirizzo domestico (home address),e uno per l’inoltro del traffico, o indirizzo temporaneo(care-of-address). Il computer mobile si attiva per indi-viduare un agente dei visitatori disposto a fornire sup-porto nella rete che sta visitando.

Sia gli agenti domestici che gli agenti dei visitatoritrasmettono periodicamente messaggi di avviso persegnalare la loro presenza in rete; inoltre un computermobile può sollecitare l’invio di un messaggio di avvisocon una richiesta esplicita. Il nodo mobile può scoprirel’identità e il care-of-address dell’agente dei visitatorialla ricezione di uno di questi messaggi di avviso.

Una volta scoperta la presenza di un agente dei visi-tatori, il nodo mobile comunica l’indirizzo temporaneo,insieme al tempo di validità della registrazione, al pro-prio agente domestico attraverso l’agente dei visitatori.

L’agente domestico porta a termine la registrazioneaggiornando la sua tabella di indirizzamento e creandoun legame di mobilità, che associa i due indirizzi, per-manente e temporaneo, del computer mobile. Quando ipacchetti IP inviati da un nodo corrispondente arrivanoalla rete cui appartiene il computer mobile, l’agentedomestico li inoltra all’indirizzo temporaneo usando unmetodo di incapsulamento detto anche tunneling.

L’agente dei visitatori ove termina il tunnel recu-pera il pacchetto originale e lo invia al nodo mobile.In senso opposto, assai più semplicemente, il nodomobile invia i propri pacchetti attraverso un routerdella rete visitata, in quanto la trasmissione è indi-pendente dall’indirizzo di origine.

Sono state identificate tre fasi successive per l’e-voluzione della rete UMTS dalla soluzione GTP(GPRS Tunneling Protocol) adottata nel sistema GPRSa una basata su IP mobile: • in una prima fase si mantengono i meccanismi

attuali per gestire la mobilità all’interno della reteUMTS, mentre il protocollo IP mobile è usato per

UMSC

RNCIur

Iur

IurRNC RNC RNC RNC RNC

UMSC UMSC

before handover after handover after streamlining

UMSCRNC

==

UMTS Mobile Switching CenterRadio Network Controller

Figura 6 Procedura di handover con cambio di RNC.

Modello di terminale UMTS.




gestire il roaming fra sistemi diversi, ad esempioreti locali e UMTS, senza che si perda la sessionein corso;

• in una seconda fase SGSN e GGSN potrebberoessere integrati, facendo quindi scomparire la rela-tiva interfaccia Gn, ma mantenendo inalteratetutte le altre interfacce indicate nella figura 5. Inquesto caso, il protocollo IP mobile potrebbeessere utilizzato all’interno della rete UMTS perla mobilità fra i vari nodi SGSN/GGSN apparte-nenti a diversi UMSC. Per ottenere un indirizza-mento più efficiente il terminale mobile, duranteun handover all’interno di un SGSN, potrebbeusare il meccanismo IP mobile, solo nel caso incui non stia invece trasferendo dati. Nel caso incui il terminale mobile stia trasferendo datidurante l’esecuzione di un handover inter-SGSNsi potrebbe invece mantenere temporaneamenteun collegamento tra nuovo e vecchio SGSN edeseguire una procedura di ridirezione solo quando

venga completato il trasferimento dei dati;• in una terza fase IP mobile gestisce anche la fun-

zione di handover con trasferimento di dati incorso. L’interfaccia Gn in questo caso serve soloper gestire clienti roaming che non siano in gradodi operare con protocollo IP mobile.

5.4 Qualità di servizio nella rete UMTS basata su IP

Uno degli aspetti cruciali di una soluzione di reteUMTS basata su IP è quello della qualità del servizio(QoS). La qualità del servizio offerto da una rete sivaluta di regola in termini di capacità di traffico e diritardo complessivo del trasferimento delle informa-zioni tra terminali (end-to-end). Per fornire un’assegnataQoS di rete è necessario stabilire un servizio di tra-sporto (bearer service) con caratteristiche e funzioni bendefinite dalla sorgente alla destinazione: in un sistemaradiomobile cellulare il servizio di trasporto è dominatodalle restrizioni e dalle limitazioni dell’interfaccia radio.

PIATTAFORMA DI RETEGPRS

Architettura di rete

Parte dell’architettura del sistemaUMTS si basa su molte caratteristi-che dell’attuale piattaforma di reteGPRS (General Packet Radio Service)definita in ambito ETSI per l’intro-duzione della trasmissione dei dati apacchetto con il sistema GSM. IlGPRS offre un accesso radio effi-ciente a reti esterne basate su IP,come la rete Internet e le retiIntranet aziendali.Il GPRS estende la rete GSM intro-ducendo due nuove entità di reteindicate genericamente come GSN(GPRS Support Node).I nodi GSN gestiscono l’interconnes-sione con altre reti e svolgono nume-rose funzioni come: la gestione del-l’utenza, la tassazione e la sicurezza,la gestione della mobilità, il roaminge il reinstradamento geografico, ilcontrollo della connessione virtuale,la trasmissione dei pacchetti.Il centro SGSN (Ser ving GPRSSupport Node), connesso alla rete diaccesso, è allo stesso livello gerar-chico delle centrali di commuta-zione, MSC/VLR (Mobile SwitchingCenter/Visitor Location Register), con-serva le informazioni di posizionedel terminale GPRS ed esegue fun-zioni legate alla sicurezza dellacomunicazione e al controllo dell’ac-

cesso. Il GGSN (Gateway GPRSSupport Node) opera come unità diinterlavoro verso le reti esterne acommutazione di pacchetto.All’interno della rete, il GGSN ècollegato ai nodi SGSN tramite unarete di trasporto basata su IP. Labase dati HLR deve essere aggior-nata con nuove funzioni per lamemorizzazione dei dati relativi aiprofili di sottoscrizione degli utentiGPRS e alle informazioni di instra-damento. Infine i centri di servizioper lo Short Message (SMS-SC)sono potenziati per permettere latrasmissione SMS anche attraverso inodi SGSN.

Problemi di instradamento esegnalazione

La versione di IP utilizzata nel GPRSnon include meccanismi di gestionedella mobilità. È stato perciò intro-dotto il metodo di instradamento bre-vemente illustrato qui di seguito. Durante la trasmissione dei pacchettinel GPRS, il terminale mobile èidentificato da un indirizzo IP asse-gnato in modo permanente o in mododinamico, al momento dell’instaura-zione della sessione. I pacchettidiretti verso il mobile sono conse-gnati al GGSN di riferimento dellarete GPRS in cui il terminale mobileè registrato. Il GGSN provvede ainstradare il pacchetto, usando unmetodo di incapsulamento (tunne-ling), verso l’entità di rete SGSN chein quel momento controlla il termi-nale. A sua volta, quest’ultima entità

instaura una connessione logica con ilmobile per la consegna del pacchetto.Nel caso di una trasmissione originatada un terminale mobile, essa inca-psula i pacchetti entranti e li trasferi-sce al GGSN di riferimento, da dovei pacchetti sono inoltrati alla rete datidi destinazione. Tutti i dati relativi agli utenti GPRS,necessari per effettuare l’instrada-mento e il trasferimento dei dati sonomemorizzati nel registro GPRS, chefa parte concettualmente del nodoHLR del sistema GSM. Il registroGPRS contiene le informazioni diinstradamento, la corrispondenza tral’identificativo dell’utente IMSI(International Mobile Subscriber Identity)e l’indirizzo IP assegnato tra quest’ul-timo e il GGSN di riferimento.

Principali procedure dicontrollo

Prima che un terminale mobilepossa accedere ai servizi GPRS, essodeve informare la rete della propriapresenza, eseguendo una proceduradi registrazione al sistema GPRS(GPRS Attach) verso il nodo SGSN.Tale procedura comprende l’aggior-namento delle informazioni di loca-lizzazione nello HLR, il trasferi-mento delle informazioni fra il nodoSGSN nel quale il mobile era inse-rito in precedenza e l’attuale SGSNe la cancellazione dei dati dal prece-dente SGSN (e dal precedente VLRse il terminale era anche registrato,per i servizi a commutazione di cir-cuito, entro la rete GSM).




Nel sistema UMTS non appare perciò ragionevoledefinire complessi meccanismi di QoS ma piuttostoprivilegiare la robustezza, pur assicurando un suffi-ciente grado di risoluzione delle classi di qualità diservizio. Sono state pertanto previste quattro classi diQoS: conversazionale, monodiffusiva (o streaming), inte-rattiva, subordinata (o background). La caratteristicaprincipale che permette di distinguere le diverseclassi è la sensibilità al ritardo. Questa decresce a par-tire dalla classe conversazionale, adatta alle tipologiedi traffico più sensibili, fino ad arrivare alla classesubordinata, praticamente insensibile al ritardo.

Secondo questa logica le prime due classi sonoadatte al trasporto di traffico in tempo reale, mentrele ultime due sono ideate per applicazioni Internet(quali, ad esempio, la navigazione in rete, la postaelettronica, Telnet, FTP…). Grazie ai vincoli diritardo poco stringenti, le ultime due classi assicuranouna migliore resistenza agli errori per mezzo dipotenti codifiche di canale e meccanismi di ritrasmis-

sione che viceversa non risultano adatti alle classiconversazionale e monodiffusiva. Inoltre il trafficodella classe interattiva ha più alta priorità rispetto altraffico background, che può utilizzare le risorse tra-smissive solo quando queste non siano richieste daapplicazioni appartenenti alle classi superiori.

La classe conversazionale viene utilizzata per con-versazioni in tempo reale fra utenti (servizio fonico,fonia su IP e videoconferenza). In questi servizi iltempo di trasferimento deve essere mantenuto bassoe, al contempo, la relazione temporale fra le variecomponenti del flusso informativo deve essere man-tenuta costante. Le caratteristiche di questi parametrisono determinate dalla percezione umana.

La classe monodiffusiva viene utilizzata nel caso l’u-tente voglia guardare o ascoltare rispettivamente pro-grammi video o audio in tempo reale. Il servizio tra-smissivo è unidirezionale, da un servente remoto inrete verso l’utente.

Anche questi servizi sono caratterizzati dal fatto

Per trasmettere o ricevere dati, unterminale mobile deve poi attivareun contesto PDP (Packed DataProtocol) che serve a notificare la pre-senza del terminale al GGSN di rife-rimento. Il contesto PDP contieneanche le informazioni di indirizza-mento per il trasferimento dei pac-chetti. Per le comunicazioni desti-nate a un terminale mobile - nel casoin cui i pacchetti fossero ricevuti dalGGSN prima che un contesto PDPsia stato attivato - è il GGSN cheavvia una procedura di attivazionedel contesto PDP originata dallarete.Alla richiesta della procedura di can-cellazione (detach) - originata dallarete o dal terminale - tutti i contestiPDP di un determinato terminalesono disattivati. La procedura disganciamento può anche essere origi-nata allo scadere di un tempo prefis-sato, durante il quale non si è avutaattività da parte del mobile.

La gestione della mobilità nelGPRS

Il terminale mobile conosce la pro-pria posizione sia in termini di cellache di RA (Routing Area) visitate.All’interno del nucleo di rete laposizione del terminale è seguitacon modalità differenti a secondadel suo stato. Quando il terminaleha eseguito la procedura di registra-zione verso la rete GPRS, ma nonha un collegamento attivo, la rete nesegue gli spostamenti a livello diRA. Quando il terminale è attivo, la

sua posizione è seguita a livello dicella.La mobilità fra SGSN e GGSN ègestita con il protocollo di TunnelingGPRS (GTP) che consente anche iltrasferimento delle informazioni frapiù SSGN al momento del cambiodi SGSN da parte del terminalemobile.Per aggiornare la propria posizionenella rete, il terminale esegue unaprocedura di gestione di mobilitàperiodicamente e anche quandoentra in una nuova cella o in unanuova RA. Il passaggio da una RA a

un’altra può portare al cambiamentodi SGSN (mobilità inter-SGSN).Questa procedura di cambiamentointeressa il precedente SGSN, l’at-tuale SGSN, il GGSN e l’HLR.Essa può avere riflessi negativi sultrasporto dei servizi in tempo reale(per esempio la fonia) su GPRS.Occorre, infatti, verificare che la pro-cedura sia abbastanza veloce dascongiurare interruzioni nel servizio.Nel GPRS la procedura di handoverè pertanto messa in atto in terminidi riselezione di cella e di aggiorna-mento della RA.

GatewayGSN

GatewayGSN

MSC/VLR

ServingGSN

Um AbisGb

GsGd

Gr

Gf

Gi

GpGp

Gc

D

E

C

ServingGSN

EIR

Altra reteGPRS

GatewaySMS

BSCBTSEIRGPRSGSNHLRMSCSMSVLR

traffico

segnalazione

=========

Base Station ControllerBase Transceiver StationEquipment Identity Register General Packet Radio Service GPRS Support NodeHome Location RegisterMobile Switching CenterShort Message ServiceVisitor Location Register

PSTN

Centro di servizioSMS

Gb

Gn

A

Abis

BTS

BTS

BSC

HLR

BSCUm

Architettura del GPRS (General Packet Radio Service).




che la relazione temporale fra le varie componenti delflusso informativo deve essere mantenuta costante,ma non sono necessari requisiti particolari di bassoritardo di trasferimento: il flusso è infatti riallineatodall’applicazione ricevente e i limiti di questi mecca-nismi di riallineamento sono molto superiori ai limitidella percezione umana.

La classe interattiva è utilizzata nel caso in cui l’u-tente richieda dati a un apparato remoto: applicazionitipiche sono la navigazione in rete, l’interrogazione dibanche dati, l’accesso a serventi remoti in rete, la rac-colta di dati di misura. In questo caso i requisiti prin-cipali sono due: il ritardo a due vie, in quanto l’appli-cazione che richiede i dati li attende poi per untempo prestabilito, e l’integrità degli stessi dati, ossiala garanzia di un basso tasso di errore.

La classe subordinata, infine, si riferisce al caso incui l’utente richieda l’invio o attenda la ricezione difile di dati come processo subordinato (in back-ground), quindi secondario rispetto ad altri processi apiù alta priorità. Applicazioni di questo tipo sono latrasmissione in posta elettronica e i messaggi brevi(come nel caso SMS del GSM), il trasferimento dabanche dati e la ricezione di dati di misura conmodalità background. In questo caso l’applicazioneche riceve i dati non ha limiti di tempo per l’acquisi-zione e, quindi, praticamente non è sensibile alritardo con cui essi sono resi disponibili. Può risultareviceversa molto importante l’integrità dei dati stessi.

6. Rete di trasporto UMTS

L’architettura della rete di trasporto UMTS deveessere in grado di offrire i propri servizi sia alla dor-sale a commutazione di circuito, sia a quella basata suIP. Questa peculiarità rappresenta una significativadifferenza rispetto ai sistemi di seconda generazione.Ad esempio, il GPRS è stato concepito come ele-mento addizionale del GSM e, di conseguenza, larete di trasporto ad esso relativa è separata da quellaper il trasporto della voce.

In UMTS telefonia e trasmissione dati sonoinvece una parte integrante degli obiettivi dell’archi-tettura di rete, ed è perciò necessario adottare unatecnica di trasporto ottimizzata per entrambi. Quandoè necessaria una tecnologia di trasporto che emuli icircuiti per la trasmissione della voce e che consentaal contempo il trasferimento dei dati, è particolar-mente vantaggiosa la scelta del modo di trasferimentoasincrono ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Grazie a una vasta gamma di protocolli e presta-zioni standardizzate per l’indirizzamento e l’instrada-mento delle chiamate, ATM è in grado di incorporarele funzionalità di rete e quelle per il trasporto dellasegnalazione tipiche delle reti telefoniche, a diffe-renza degli altri protocolli di trasporto per IP. Il motivoper cui l’ATM può soddisfare requisiti così diversi,con una grande flessibilità è che esso è stato proget-tato per operare in un ambiente multiservizio. Infatti,per consentire ad ATM di gestire servizi estrema-mente diversi, sono stati definiti strati di adattamento,ATM AAL (ATM Adaptation Layers), con caratteristichemolto diverse. Nel caso dei servizi UMTS nella piat-

taforma di trasporto sono stati inclusi due livelli diadattamento AAL denominati AAL5 e AAL2.

AAL5 è il livello di adattamento che consente ditrasportare un pacchetto IP di lunghezza variabile inun certo numero di celle ATM, ognuna di lunghezzafissa (53 byte). Le principali funzionalità di AAL5 sonola frammentazione del pacchetto IP in trasmissione ela sua ricomposizione in ricezione. Il ruolo principaledi AAL2 è fornire un efficiente supporto trasmissivo suATM per le applicazioni che, come la voce, generanoun flusso informativo a basso ritmo binario ma conrequisiti stringenti sul ritardo complessivo.

Il flusso binario in uscita dal codificatore vocaleUMTS, può essere ad esempio pari a 8 kbit/s; ilpacchetto generato ogni 10 ms e inviato alla rete ditrasporto avrà quindi una lunghezza di 80 bit.Qualora si utilizzasse una cella ATM per ogni pac-chetto di questo tipo l’efficienza della trasmissionesarebbe molto bassa (80 bit/384 bit = 0,21). Il livellodi adattamento AAL2 invece multipla più pacchettiassociati a diverse chiamate nella stessa cella ATMe aumenta così l’efficienza di trasmissione.

Nella figura 7 è mostrata la funzionalità di multi-plazione di AAL2.

7. Conclusioni

Il sistema UMTS prevede due tipi di interfacciaradio, entrambe caratterizzate da una grande flessibi-lità e da un’elevata efficienza spettrale. Per quellabasata sulla divisione di frequenza fra trasmissione ericezione, la Wideband-Code Division Multiple Access, ègià stata completata la definizione di una prima ver-sione dello standard, mentre per la Time Division-CDMA, basata sulla divisione di tempo (in tecnica aping-pong), lo standard è in via di completamento.

Con queste due tecniche di accesso radio, l’im-piego dell’UMTS consentirà di soddisfare efficace-mente la domanda di comunicazioni mobili del pros-simo decennio, che sarà sospinta anche dal forte svi-luppo di Internet. Vista la crescita di importanza delleconnessioni per la trasmissione di dati e per l’accesso

Flusso binarioin uscita dal

codificatore vocale

Trama AAL2

Cella AAL2

Dimensione dellacella ATM

AAL2

AAL2

ATM

Figura 7 Funzione di multiplazione di AAL2.




in rete Internet, l’architettura della rete UMTS è pre-visto che debba evolvere gradualmente verso l’ado-zione generalizzata di protocolli della famiglia IP.

[1] Porzio Giusto, P.; Vatalaro, F.: Accesso multiplo adivisione di codice per sistemi radiomobili cellularidi terza generazione. In questo stesso numero del«Notiziario Tecnico Telecom Italia», pp. 47-61.

[2] Porzio Giusto, P.; Vatalaro, F.: TheStandardization of the Third Generation CellularSystems. «IEEE Communication Magazine»,Global Communications Newsletters, agosto2000, p. 2.

[3] Adachi, F.; Sawahashi, M.; Suda, H.: WidebandDS-CDMA for next generation mobile communica-tions system. «IEEE Communication Magazine»,settembre 1998, pp. 56-69.

[4] 3GPP, Technical Specification Group, RadioAccess Network (RAN), Working Group 1:Physical channels and mapping for transport chan-nels onto physical channels (FDD). TS 25.221V2.5.0 (1999-10).

[5] 3GPP, Technical Specification Group, RadioAccess Network (RAN), Working Group 1:Physical channels and mapping for transport chan-nels onto physical channels (TDD). TS 25.221V2.1.0 (1999-10).

[6] Dinan, E.H.; Jabbari, B.: Spreading codes for directsequence CDMA and wideband CDMA cellularnetworks. «IEEE Communication Magazine»,settembre 1998, pp. 48-53.

[7] Bettstetter, C.; Vogel, H.J.; Eberspacher, J.:GSM phase 2+ general packet radio service GPRS:architecture, protocols, and air interface. «IEEECommunication Surveys», Third Quarter 1999,Vol. 2, n.3, pp. 2-14.

[8] Napolitano, A.; Panaioli, F.: Evolution of theGSM platform. IEEE ICUPC’98, Firenze, pp.409-413.

[9] Perkins, C.E.: Mobile IP. «IEEE CommunicationMagazine», maggio 1997, pp. 84-99.

AAL ATM Adaptation LayersATM Asynchronous Transfer ModeBSC Base Station ControllerCDMA Code Division Multiple AccessDPCCH Dedicated Physical Control CHannelDPDCH Dedicated Physical Data CHannelETSI European Telecommunications

Standard InstituteFBI FeedBack InformationFDD Frequency Division DuplexFPLMTS Future Public Land Mobile

Telecommunications SystemGGSN Gateway GPRS Support NodeGPRS General Packet Radio ServiceGSN GPRS Support NodeGTP GPRS Tunneling ProtocolHLR Home Location RegisterIETF Internet Engineering Task ForceIMT-2000 International Mobile

Telecommunications 2000MSC Mobile Switching CenterOVSF Orthogonal Variable Spreading FactorsPDA Personal Digital AssistantPRACH Physical Random Access CHannelQPSK Quadrature Phase Shift KeyingRACH Random Access CHannelRNC Radio Network ControllerSGSN Serving GPRS Support NodeTD-CDMA Time Division-CDMATDD Time Division DuplexTFCI Transport Format Combination

IndicatorTPC Transmit Power ControlUMSC UMTS Mobile Switching CenterUMTS Universal Mobile Telecommunications

SystemUTRAN UMTS Terrestrial Radio Access

NetworkVLR Visitor Location RegisterW-CDMA Wideband-CDMA3GPP Third Generation Partnership Project

Franco Mazzenga si è laureato inIngegneria Elettronica con lode pressol'Università di Roma Tor Vergata nel 1993. Dal1993 al 1994 ha usufruito di una borsa di studiopresso la Fondazione Ugo Bordoni persvolgere attività di ricerca sui modelli diradiopropagazione a onde millimetriche. Dal1994 al 1996 ha svolto il Dottorato di Ricercain Telecomunicazioni presso l'Università diRoma Tor Vergata e dal 1998 al 2000 hausufruito di una borsa di studio presso il

Consorzio di Ricerca in Telecomunicazioni (CoRiTeL) persvolgere attività di ricerca sui sistemi radiomobili di terzagenerazione. È ora Ricercatore presso il Dipartimento diIngegneria Elettronica dell'Università di Roma Tor Vergata. Learee di ricerca di maggior interesse nelle quali opera riguardanol'elaborazione numerica dei segnali e la teoria della stima.

Antonella Napolitano ha operato in CSELTdal 1987 al 2000 nel settore delle reti per servizimobili e radio principalmente per i sistemi GSMe UMTS, dove ha maturato esperienza nelsettore della ricerca e sviluppo relativamente agliaspetti tecnici e operativi nel campo dei sistemiradiomobili. Le attività hanno riguardato siaobiettivi di breve e medio termine all’interno diprogetti finalizzati per Telecom Italia Mobile(TIM), sia aspetti di lungo termine all’interno diprogetti di ricerca CSELT. Dal 1992 al 1998 ha

partecipato ai Gruppi di standardizzazione ETSI che specificano gliaspetti di rete per il sistema GSM (SMG3 e successivamenteSMG12). Nel 1994 è stata scelta come vice presidente del Comitatotecnico ETSI SMG5, che ha definito i requisiti di rete e di servizioper il sistema UMTS. Dalla costituzione del 3GPP (dicembre 1998)partecipa al 3GPP TSG-SA e presiede il Gruppo 3GPP CoordinationGroup di UMTS Forum. Sulla base di questo ruolo partecipa al 3GPPProject Coordination Group come rappresentante ufficiale di UMTSForum. Da ottobre 2000 ha lasciato il Gruppo Telecom Italia.

Le biografie di Pietro Porzio Giusto e di Francesco Vatalarosono riportate a pagina 60.



WAP

Il telefonino incontra Internet: il WAP ed altro

FRANCO GUADAGNI Ci siamo. Dopo una corsa a tappe forzate verso la stesura di specifiche tecniche comple-te, e dopo un abbondante battage pubblicitario su tutti i media, i terminali mobili WAPed i relativi servizi hanno avuto una diffusione che dalla primavera del 2000 a oggi stapian piano conquistando quote di mercato, soprattutto in Europa e in Giappone.Le reazioni sia degli utenti finali - dal punto di vista dell’usabilità e del costo dei servi-zi - sia dei tecnici del settore - dal punto di vista della correttezza dell’approccio tecnolo-gico - sono però variegate, e vanno dall’entusiasmo alla perplessità.L’articolo si propone una disamina tecnica ad un livello divulgativo del WAP ma anchedelle tecniche alternative che sono state proposte. Esse sono in alcuni casi ancora solo teo-ria, valida per un raffinamento futuro dei servizi, in altri casi realtà di mercato di unacerta importanza (vedi ad esempio l’I-Mode giapponese).L’obiettivo è portare un po’ di chiarezza in un campo purtroppo spesso caratterizzato piùda slogan pubblicitari che da comprensione tecnica dei problemi.

1. Introduzione

Internet e telefonia cellulare: i due settori, nonfosse altro che per la vertiginosa crescita di mercatonel recente periodo, sono sotto i riflettori dei massmedia e suscitano interesse e curiosità nella popola-zione. E siccome Internet, per lo meno per la grandeutenza residenziale, è sinonimo di accesso via telefono(modem), e visto che il cellulare è un telefono, il cor-tocircuito cellulare-Internet è immediato e naturale.

I servizi dati sul telefono cellulare non sono però“tout court” sinonimo di servizi Internet, come dimo-strato dall’SMS (Short Messaging Service), il primo e piùpopolare servizio dati offerto dallo standard GSM, checonosce un grande successo di pubblico. Mentre più omeno tutti sono d’accordo sul fatto che i servizi datisu terminali mobili avranno una crescente diffusione,le modalità tecniche di realizzazione di tali servizinon sono certe. Esistono infatti due diversi modelli:secondo i “duri e puri” affezionati a Internet i cellu-lari diverranno in un modo o nell’altro appendici della

grande rete, così come i Personal Computer e magarialtri “aggeggi” come le console per giochi elettronicio i set top box che decodificano i canali televisivinumerici; secondo altri invece il mondo dei servizidati sarà più variegato, e la telefonia mobile svilup-perà un approccio ai servizi dati indipendente e paral-lelo a quello che si è affermato sulla rete Internet.

Lo standard WAP (Wireless Application Protocol) è inquesto senso paradigmatico, poiché esprime da unlato una contiguità con il World Wide Web, potendoin molti casi sfruttare gli stessi servizi e le informa-zioni preparate per essere fruite da persone chehanno un accesso a Internet, dall’altro non ne sposaappieno gli standard, avendo sviluppato (come sivedrà nel seguito) un approccio indipendente perquanto riguarda i protocolli di comunicazione e lemodalità di accesso all’informazione.

Il WAP è l’approccio che il mondo della telefoniamobile (costruttori e gestori) ha scelto quasi unanime-mente. Unica voce fuori dal coro in questo caso èstato il principale gestore di telefonia mobile giappo-nese, NTT DoCoMo, che, come vedremo, ha optatoper una strada diversa, imponendo ai costruttori unapropria visione del connubio cellulare-Internet che hadato, in quel Paese, frutti insperati. Il sistema usato,denominato I-Mode, ha in un anno e mezzo conqui-stato gli utenti cellulari giapponesi che, soprattuttonella fascia più giovane, ne fanno un uso massiccio.

Vedremo anche come “l’altra parte del mondo”,

Avvertenza: l’autore ha una lunga militanza nel settoredegli applicativi e dei servizi Internet; la sua conoscenzadel mondo delle comunicazioni mobili è invece menoapprofondita. Le parti riguardanti più da vicino i sistemidi comunicazione mobile saranno perciò trattate da altriautori in successivi articoli.

06 Guadagni 12-12-2000 11:05 Pagina 76


Guadagni • Il telefonino incontra Internet: il WAP ed altro

vale a dire l’industria informatica ed i service providerlegati al mondo Internet, stia sviluppando modalitàalternative a entrambi i modelli precedenti (WAP edI-Mode). Negando le peculiarità dell’apparecchio cel-lulare, che viene considerato alla stregua di tutti glialtri apparati che non sono PC ma che probabilmentesaranno utilizzabili in connessione con Internet (tele-visori, console di giochi, PDA), si sviluppano modellidi interazione che consentiranno all’informazionepresente sul Web di essere utilizzata indipendente-mente dal tipo di “attrezzo” usato. L’introduzionedell’XML, degli Stylesheet e del CC/PP (CompositeCapability/Preference Profile) vanno in questa direzione.

In questo articolo sarà fatto cenno infine all’uso diun metodo innovativo ma allo stesso tempo molto“tradizionale” per l’accesso a Internet attraverso untelefono (fisso o mobile): la voce.

Il Voice Browsing è in proposito una realtà giàofferta come servizio negli Stati Uniti e che sta peressere lanciata anche in Italia proprio da TelecomItalia. Perché voler “imitare” il PC usando un cellu-lare (display e tastierino) e non usare invece i tradi-zionali metodi di interazione telefonica, la voce e l’a-scolto, per “navigare” su Internet?

2. Il problema dei dati su mobile

Trasmettere e ricevere dati su un apparatotelefonico cellulare non è come farlo da una posta-zione telefonica fissa. Così come la qualità dellavoce trasmessa da un telefono cellulare è diversa daquella che percepiamo nella telefonia tradizionale(come ognuno di noi ha avuto modo di costatare),anche i dati che si possono trasmettere via eterehanno caratteristiche differenti da quelli che pos-siamo trattare con un modem connesso alla lineatelefonica di casa.

Le differenze fondamentali sono legate a:• Velocità di trasmissione. La velocità di trasmissione

dei dati sul sistema cellulare più diffuso, il GSM,è limitata a 9600 bit/s. Questa velocità è un limiteteorico superiore, ulteriormente limitato, in ter-mini di quantità di dati utili che l’utente riceve oche trasmette, dai cosid-detti header di protocollo, ecioè con i bit utilizzati peril controllo della trasmis-sione e non per i dati diutente. Se si considera chequesto “spreco” dovutoagli header è una frazionedei bit trasmessi grossomodo indipendente dallavelocità di trasmissione, sipuò immaginare come lapercezione di un utenteabituato ad accedere a ser-vizi dati a 33,6 o a 56kbit/s sia quella di una tra-smissione molto lenta.

• Variabilità delle condizioni delcanale trasmissivo (ritardo,disponibilità). Le caratteristi-

che nomadiche della telefonia cellulare rendonomolto variabili e imprevedibili le condizioni delcanale trasmissivo mobile, a differenza di quelle resedisponibili dalla postazione fissa.

• Caratteristiche del terminale. Il telefono cellulare èpenalizzato nelle funzionalità rispetto agli apparatiutilizzati per l’accesso a Internet dalla rete fissa.Esso infatti ha in generale limitazioni nella visua-lizzazione dell’informazione (display con dimen-sioni e capacità ridotte), nell’immissione di dati(tastiera limitata) e nella capacità elaborativa(CPU, memoria).Queste peculiarità mostrate dall’ambiente mobile

hanno spinto un gruppo di costruttori di apparati perla telefonia cellulare e di gestori di reti di telefoniamobile a sviluppare un approccio alla fornitura di ser-vizi che, pur basandosi sul modello del World WideWeb, mantiene caratteristiche proprie che derivanodalla necessità di superare i problemi specifici del-l’ambiente. Il risultato degli studi intrapresi in questocampo è il WAP (Wireless Application Protocol), chespecifica le modalità di accesso a servizi informativiottimizzando lo scambio di informazioni per l’uso daterminali mobili.

3. Il cellulare verso Internet: la soluzione WAP

La soluzione WAP prende le mosse da un modellogià ampiamente affermato in Internet: il WWW (WorldWide Web). Un breve richiamo al funzionamento delWeb sarà quindi utile per introdurre lo standard WAP.Il World Wide Web ha un’architettura molto funzio-nale e flessibile ed è facilmente programmabile, ren-dendo perciò facile lo sviluppo di servizi specifici diaccesso all’informazione. Il Web presenta le informa-zioni in un formato standard e può perciò essere“navigato” per mezzo di programmi sviluppati indi-pendentemente dalle basi dati che contengono leinformazioni. La modalità di accesso a servizi offertidal Web è di tipo client-server: il programma client(normalmente chiamato browser) che risiede nel ter-minale d’utente chiede servizi ai vari server attestatialla rete (figura 1). Le basi tecniche su cui si fonda il

URL

HTMLHTTPURL

===

HyperText Markup LanguageHyperText Transfer ProtocolUniform Resource Locator

WebServer

INTERNET

HTML

Client(browser)

HTTP

Figura 1 Come funziona il World Wide Web.

06 Guadagni 12-12-2000 11:05 Pagina 77



funzionamento del WWW possono in breve esserecosì sintetizzate:• l’informazione è contenuta nei Web server codificata

in un formato standard, l’HTML (HyperText MarkupLanguage). I server sono in grado di inviare ai pro-grammi browser, insieme alle pagine HTML,anche delle istruzioni speciali, specie di piccoliprogrammi che vengono eseguiti sul browser. Essisono in generale scritti utilizzando un particolarelinguaggio (Java, Javascript, ECMAscript...);

• il browser indica la risorsa cui richiede l’accessomediante un meccanismo di identificazione(naming) che usa indirizzi chiamati URLs (UniformResource Locators) o URIs (Uniform ResourceIndicators);

• lo scambio di informazione tra browser e serveravviene secondo un formato standard chiamatoprotocollo HTTP (HyperText Transfer Protocol), checonsente l’interoperabilità tra browser e servercostruiti da aziende diverse.Nello sviluppo di una soluzione per l’accesso a ser-

vizi e informazioni da cellulare il modello architetturaleseguito dagli specificatori del WAP è simile a quelloche tanto successo ha riscosso su Internet. In figura 2 èriportata una schematizzazione simile a quella fatta peril Web. Come si può notare, alcuni elementi sonocomuni alle due situazioni - adesempio l’identificazione dellerisorse avviene medianteURLs - mentre altri elementidifferiscono: l’utilizzo di unprotocollo diverso, WAP invecedi HTTP, e l’uso di un lin-guaggio diverso, il WML(Wireless Markup Language) alposto dell’HTML.

Se l’ambiente di offertaservizi del WAP si limitasse aquello mostrato in figura 2, lasimilitudine col Web sarebbefine a se stessa, poiché i con-tenuti del WWW non sareb-bero comunque accessibili almondo dei cellulari (infatti iserver Web, ad esempio, non

“parlano” WAP ma HTTP).Se si volesse rendere dispo-

nibile l’informazione presentesu un sito Web al microbrowserrealizzato sul cellulare bisogne-rebbe duplicare il server eriscrivere l’informazione nellinguaggio WML. Coloro chehanno specificato il WAP ave-vano ben presente il vantaggioche avrebbe comportato ilpoter accedere, almeno inparte, all’informazione già pre-sente su Internet nei serverWeb, per cui hanno escogitatouna soluzione che, mante-nendo le caratteristiche speci-fiche del protocollo WAP, con-sente di accedere a servizi e

informazioni presenti sul Web. La figura 3 illustra lasoluzione che si basa sull’utilizzo di una funzionalità ditraduzione di formato e protocollo (gateway).

La soluzione consente di mantenere le caratteri-stiche dei componenti WAP che sono la compattezzadei dati trasmessi (WAP invece di HTTP) per rispar-miare banda trasmissiva, e la facilità di trattamento(WML rispetto a HTML) per risparmiare nella capa-cità computazionale richiesta al terminale.

L’utilizzo di una stessa forma di indirizzamentoapplicativo (URL) rende particolarmente agevole larealizzazione della funzionalità di gateway, chedeve solo trasformare i contenuti HTML in WML(con una funzionalità chiamata di filtro) e deveadattare il protocollo trasmissivo al particolareambiente cellulare (questa funzionalità viene indi-cata col nome di proxy).

L’ambiente WAP - detto anche WAE (WirelessApplication Environment) - non si limita però a imitarele funzionalità presenti su Web, ma le complementacon servizi specifici realizzabili sul telefono cellulare.Per far questo è stata definita una maniera standardper l’accesso a servizi telefonici (ad esempio il con-trollo di chiamata) da parte dei programmi del WAE.I servizi messi a disposizione dalla WTA (WirelessTelephony Application), consentono, ad esempio, di

URL

GSMURLWAPWML

====

Global System for Mobile communicationsUniform Resource LocatorWireless Application ProtocolWireless Markup Language

WapServer

GSM

WML

Client(WML microbrowser)

WAP

Figura 2 Modello di funzionamento del WAP.

HTMLHTTPWAPWML

====

HyperText Markup LanguageHyperText Transfer ProtocolWireless Application ProtocolWireless Markup Language

WebServer

Gateway

WAP HTTP

WAP + WML HTTP + HTML

Figura 3 Accesso ad informazioni Web da un terminale cellulare.

06 Guadagni 12-12-2000 11:05 Pagina 78



iniziare una chiamata vocale dall’interno dell’appli-cazione WAE.

La soluzione WAP per l’accesso a servizi e infor-mazioni su Internet da cellulare è stata studiata especificata all’interno di un Consorzio di aziendechiamato WAP Forum. Il Consorzio è stato fondatoda Ericsson, Nokia, Motorola e Unwired Planet(oggi Phone.com) e conta oggi oltre 150 membri, inmaggioranza aziende appartenenti all’area deicostruttori di apparati mobili o gestori di servizi ditelefonia mobile, ma anche venditori di sistemisoftware, di sistemi e servizi legati alla sicurezza ealtro.

La figura 4 - tratta dal sito del WAP Forum -mostra in maniera più accurata l’ambiente WAP e lasua interazione col Web. In questa figura il gatewaydi figura 3 è stato spezzato nelle sue componenti fun-zionali di filtro sul linguaggio (da HTML a WML) edi proxy sul protocollo (da HTTP a stack WAP). Lafigura esplicita anche la funzionalità di WTA, che èsvolta da appositi server.

Inoltre, a differenza dell’ambiente WWW - dovetutti gli scambi di informazione sono iniziati dal pro-gramma client, che richiede l’accesso all’informazione- il WAE prevede anche una modalità di funziona-mento di tipo push, vale a dire che i server possonoinviare informazione indipendentemente dalle richie-ste del terminale. Questa prospettiva, se da una parteminaccia di portare sul cellulare informazione nonrichiesta (come la pubblicità), dall’altra consente dieffettuare servizi di effettiva utilità: permette, adesempio, di segnalare sul cellulare la ricezione diposta elettronica (e-mail) da parte di un determinatomittente, o il superamento di una certa quotazione daparte delle azioni possedute.

Dal punto di vista tecnico i protocolli utilizzati daWAP sono più compatti del protocollo HTTP usatodal Web, riuscendo così a sfruttare meglio la scarsabanda a disposizione. Inoltre le sessioni applicativehanno la capacità di “sopravvivere” a lungo, consen-tendo all’applicazione sul browser di superare le

discontinuità di servizio chepossono caratterizzare la tra-smissione wireless su termi-nale mobile.

A livello del formato uti-lizzato, il WML (oltre a essereanch’esso ottimizzato dalpunto di vista dell’occupa-zione di banda, con una codi-fica particolarmente “strimin-zita”) è pensato per meglioorganizzare il browsing del-l’informazione su un displaypiccolo e con una possibilitàdi input contenuta (tastierinanumerica).

L’informazione è organiz-zata in “carte” (cards) a lorovolta raccolte in “mazzi”(decks) e consente una naviga-zione su due dimensioni effet-tuabile molto semplicemente.L’utilizzatore sceglie nel

mazzo la carta che contiene l’informazione o il serviziodesiderato. L’interazione con la carta (equivalentedella pagina Web) non è limitata alla lettura di informa-zione o alla selezione di altre pagine: infatti un sem-plice linguaggio di scripting, il WMLScript, consenteforme di interazione più complesse, quali ad esempiola compilazione e il controllo locale di formulari(forms) per l’invio di informazione verso il server.

Anche la figura 5 è tratta dalla documentazioneufficiale del WAP Forum e descrive l’architetturadel modello WAP: come si può osservare, WAP nonidentifica propriamente un protocollo (come il nomeerroneamente indica), ma un’architettura che, ai

HTMLWAPWMLWTA

====

HyperText Markup LanguageWireless Application ProtocolWireless Markup LanguageWireless Telephony Application

Filter

WebServer

FilterWAP Proxy

WAP Proxy

WML

WMLWML

WML

WML

HTML

HTML

WirelessNetwork

WTAServer

Figura 4 Una rappresentazione più completa dell’ambiente WAP.

Application Layer (WAE) AltriServizi e

ApplicazioniSession Layer (WSP)

Transaction Layer (WTP)

Security Layer (WTLS)

Transport Layer (WDP)

GSM TDMA CDMA PHS CDPD PDC-P Etc...

Bearers:

CDMACDPDGSMPHSPDC-PTDMAWAEWDPWSPWTLSWTP

===========

Code Division Multiple AccessCell Digital Packet DataGlobal System for Mobile communicationsPersonal Handyphone SystemPersonal Digital Cellular-PacketTime Division Multiple AccessWireless Application EnvironmentWireless Datagram ProtocolWireless Session ProtocolWireless Transport Layer SecurityWireless Transaction Protocol

Figura 5 L’architettura WAP.

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meno giovani, ricorderà certo da vicino quelladell’OSI (Open System Interconnection), in voga neglianni Ottanta. La somiglianza non è casuale, ed idetrattori del WAP indicano proprio nell’apparentecomplessità del modello una ragione per i problemiche le prime apparizioni di servizi WAP in Europahanno registrato (vedi capitolo seguente), e predi-cono per il WAP un altrettanto poco desiderabileoblio.

Dall’altra parte invece, l’entusiasmo con cui i for-nitori di servizi, cellulari ma anche Internet, hannoaderito allo standard, e l’impegno anche finanziarioprofuso nel pubblicizzare la soluzione, rassicurano isostenitori, che credono nel brillante futuro delWAP pur ammettendone la partenza non proprioentusiasmante.

4. Il WAP alla prova dei fatti: problemi, soluzioni

L’impegno profuso dai membri del WAP-Forume la grande attesa per la realizzazione di servizi ditipo Internet sul cellulare hanno portato in tempimolto brevi - alla fine dello scorso anno con unlavoro a tappe forzate - al congelamento di unprimo set di specifiche WAP. La prevista uscita deiprimi terminali WAP-enabled per la fine delloscorso anno è stata rispettata, e i primi servizi WAPhanno fatto la loro comparsa sul mercato all’iniziodi quest’anno.

In Italia il lancio dei primi portali WAP di unacerta importanza è avvenuto nella primavera di que-st’anno, preceduto da un buon tam tam dovuto siaalla pubblicità tradizionale sia all’ampia copertura del

GPRS ED UMTS:I SUCCESSORI “TURBO”DEL GSM

Certo, l’impressione dell’utente(quella che gli americani chia-mano la user experience) col WAPsarebbe un’altra cosa se le infor-mazioni fossero trasportate avelocità maggiori rispetto agliattuali 9600 bit/s offerti daisistemi GSM. Inoltre, come èanche sottolineato nel testo, ilfatto che oggi il WAP su GSM siatariffato a circuito, vale a dire sultempo di connessione al servizio,piuttosto che sull’effettiva quan-tità di informazione fruita, costi-tuisce un ulteriore contributoalla percezione negativa di alcuniutenti.

L’evoluzione della rete GSM edei suoi sistemi di trasmissioneprevede rimedi per entrambi iproblemi fondamentali dati dallarete attuale: velocità e modo diconnessione e di tariffazione. Lereti cellulari di terza generazione,quelle chiamate con un acro-nimo, UMTS (Universal MobileTelecommunications System), cheormai è nella testa di tutti (anchese non tutti sanno effettivamentecosa ci sta dietro)1, sono la solu-zione finale prospettata dacostruttori e gestori per le comu-nicazioni mobili su scala geogra-fica. La strategia di migrazionedelle attuali reti di telefonia cel-lulare verso la rete UMTS pre-

vede almeno un passo interme-dio, che in Italia verosimilmentesarà costituito dal GPRS (GeneralPacket Radio Service). Senza averel’obiettivo di volgarizzare i detta-gli tecnici, peraltro molto com-plessi, delle due soluzioni GPRSe UMTS, si cercherà qui di dareun’idea di quello che le due solu-zioni comportano, sia dal puntodi vista dei servizi offerti, che daquello delle differenze “sostan-ziali” dei due sistemi tra loro erispetto al sistema attuale.

La differenza fondamentale delGPRS rispetto al GSM è la possi-bilità di allocare dinamicamentele risorse radio, con il principiodelle trasmissioni a pacchetto, inmodo da ottimizzare lo sfrutta-mento della banda disponibile.Nel sistema attuale il canale radiotrasmissivo relativo a una chia-mata (sia essa fonia o dati) vieneallocato in maniera fissa a quellacomunicazione, anche quandonon vi siano dati da trasmettere.Inoltre, a ogni comunicazione èassociato un solo canale. La possi-bilità di adoperare gli intervalli ditempo (time slot) delle trame radioquando essi si rendono disponi-bili, e di aggregarli secondo lanecessità dell’utente, amplia

notevolmente la flessibilità delsistema, portando a una velocitàmedia di trasferimento dati(throughput) maggiore di quelladel GSM fino ad un ordine digrandezza (si parla di velocità dipunta intorno ai 100 kbit/s).

Si noti comunque che, visto cheil livello fisico della trasmissioneradio rimane invariato rispetto alGSM, il numero di bit contenutinella trama radio rimane lostesso che nel GSM; la maggiorevelocità di trasmissione è per-tanto un fatto per la maggiorparte dovuto alla statistica; esituazioni di sovraffollamento dicella porterebbero comunque avelocità inferiori rispetto a quelledate come “medie” per il GPRS,di 56 kbit/s.

Dal punto di vista dei protocollidati, il GPRS prevede il supportodi protocolli IP e X.25 (l’opinionedi chi scrive è che questa secondaopzione avrebbe potuto essereabbandonata senza pregiudizio peralcun tipo di servizio). Il tratta-mento del protocollo IP potrebberivelarsi meno semplice del previ-sto, per questioni di indirizza-mento: il numero dei potenzialiterminali è molto alto e, all’intro-

(1) Ancora recentemente, in occasione di un convegno sul browsing da mobile, mi sonosentito rivolgere domande che denotavano chiaramente la confusione di molte persone tra iservizi di trasporto futuri (GPRS, UMTS) e la parte applicativa (WAP/WML), mentre nessu-no confondeva, invece, tra WAP e GSM. In pratica, UMTS è percepito da molti come l’evolu-zione del WAP. Forse l’errore, a ben vedere, è solo uno sfizio teorico tipico di un approcciotecnico al problema!

06 Guadagni 12-12-2000 11:05 Pagina 80



tema WAP da parte dei media specialistici e non. Irisultati, in termini di numero di utenti che utilizzanoil WAP e di numero di connessioni effettuate, nonsembrano essere per ora all’altezza delle aspettative.Qualcuno ricorderà un articolo piuttosto criticoapparso sul quotidiano “la Repubblica” nel maggio diquest’anno, che riportava la frustrazione del giornali-sta che aveva tentato, in modo imparziale, di cercareinformazione nei siti WAP dei due maggiori gestoricellulari italiani, ottenendo in entrambi i casi un’im-pressione d’uso piuttosto negativa, soprattutto per icosti associati all’operazione.

La partenza non esplosiva dei servizi WAP non èvista come un grosso problema da parte di coloro chehanno scommesso su questa tecnologia e che fidanonel miglioramento dei servizi dovuto all’espandersi

del numero dei siti che contengono informazionicodificate in WML, al feedback degli utenti, alla con-vergenza dei costruttori di terminali verso la totalecompatibilità dei loro apparati (al momento sonoinfatti impiegati “dialetti” WML che consentonol’accesso a siti WAP da parte di alcuni terminali manon di altri).

I tre problemi principali che il WAP sembra accu-sare in questo momento sono: • problemi di compatibilità dovuti alla presenza di

opzioni e dialetti all’interno degli standard WAP(soprattutto del WML). Questi problemi sono deri-vati inizialmente dal rapido susseguirsi di versionidiverse dello standard (WAP 1.0 fu pubblicato amaggio 1998; dopo un anno fu pubblicata la ver-sione 1.1, e a dicembre del ’99 la versione 1.2) e

duzione del servizio GPRS saràsicuramente avvertito un bisognoimmediato di un numero moltoalto di nuovi indirizzi IP. Il mododi risolvere il problema non èancora completamente deciso.Sicuramente non sarà però possi-bile di dare a ogni terminale unindirizzo IP della big Internet, poi-ché gli indirizzi IP sono una risorsascarsa e pregiata. I progettististanno cercando modi alternatividi risolvere il problema, preve-dendo l’uso di indirizzi IP “pri-vati” (il che richiederà di effet-tuare una traduzione di indirizzialla frontiera tra il dominio delgestore GPRS e Internet). L’usodel DHCP (assegnazione dina-mica di indirizzi IP sulla base del-l’attività del terminale) potrebbecontribuire a semplificare il pro-blema. Una soluzione più radicaleprevede invece l’uso del nuovometodo di indirizzamento previstonel protocollo Ipv6 (vedi anche[1]), che allarga in maniera“sovrabbondante” il numero diindirizzi pubblici disponibili.Forse l’avvento della nuova ver-sione del protocollo IP, dopo oltreventi anni di onorato servizio del-l’attuale IPv4, sarà resa necessariaproprio dalla necessità di esten-dere fino al cellulare i servizi (e iprotocolli) propri di Internet.

Riassumendo, GPRS porta unapiù alta velocità (statisticamente)e un nuovo paradigma di comu-nicazione (a pacchetto anziché acircuito) nella trasmissione datisul cellulare. Questa evoluzione

richiede cambiamenti nonenormi nella struttura delle retiesistenti GSM. La parte radiorimane pressoché invariata, ed alivello di rete terrestre si aggiun-gono funzionalmente un paio dielementi: i router interni allarete dell’operatore mobile, dettiSGSN (Serving GPRS SupportNodes), e un nodo di gatewayverso altre reti IP, tra cui possi-bilmente Internet, detto GGSN,dove la prima delle due G staappunto per Gateway. La situa-zione è illustrata nella figura A.

L’UMTS consente alla rete cel-lulare di effettuare un altro balzoin avanti, stavolta basato, rispettoalla soluzione GPRS, su un’effet-tiva evoluzione della parte radio,che utilizza metodi di trasmis-sione, di allocazione in fre-quenza, in tempo e di codicecompletamente innovativi

rispetto a quelli ora impiegati.Questo consentirà di ottenerevelocità nettamente superiori (finoa 384 kbit/s per terminali in movi-mento veloce e fino a 2 Mbit/s perquelli statici o semistatici) rispettoa quelle disponibili su GPRS (enaturalmente su GSM), rendendoteoricamente possibili servizi ditrasmissione anche audio e videodi buona qualità sugli apparati ter-minali. È importante notarecomunque che il paradigma di tra-smissione a pacchetto rimanequello del GPRS.

Si può dire quindi (con qualchebeneficio di inventario) che conl’evoluzione GPRS-UMTScambierà la parte ai bordi dellarete cel lulare, c ioè la parteradio, mentre la parte terrestredi rete a pacchetto dovrebberimanere architetturalmenteinvariata.

Stazioneradio base

GPRS Network

SGSNServingNode

GGSNGateway

Node

Internet

GTP

GGSNGPRSGTPSGSN

====

Gateway GPRS Support NodesGeneral Packet Radio ServiceGateway Tunnelling ProtocolServing GPRS Support Nodes

Figura A Struttura semplificata della rete General Packet Radio Service.

06 Guadagni 12-12-2000 11:06 Pagina 81



la prima fase degli sviluppi dello standard risentì,lo scorso anno, della volontà di costruttori egestori di arrivare presto sul mercato. Questoobiettivo portò alcuni costruttori sia di cellulariche di server WAP a realizzare variazioni proprie-tarie dello standard, o comunque di versioni traloro scarsamente interoperanti. Ancor’oggi alcunidi quei problemi portano strascichi con difficoltàdi interoperabilità tra siti progettati per l’uso conun certo terminale e terminali di tipo diverso.Questa classe di problemi ha un’incidenza via viaminore, poiché l’assestamento degli standard e laconvergenza dei costruttori tendono a eliminarli,pena un’immagine deteriore lanciata sul mondoWAP in generale;

• problemi di quantità e qualità di contenuti. Questisono dovuti alla necessità di predisporre sitiscritti in un linguaggio che, pur nelle somiglianzecon l’ampiamente usato e conosciuto HTML,resta un linguaggio nuovo e di non immediatoapprendimento. Il mondo Web siavvantaggia ormai di una pletora distrumenti specializzati per la pub-blicazione di pagine HTML, e sulmercato è presente una buonadisponibilità di tecnici che cono-scono approfonditamente questolinguaggio. Lo stesso non si puòdire per il WML, che è molto piùrecente e che costringe a unapproccio più artigianale alla scrit-tura di pagine informative. La pre-disposizione di software di tradu-zione di pagine HTML in WML èstata tentata anche con un certosuccesso, ma il processo non puòessere completamente automatico,e l’intervento umano richiesto (cheè proporzionale alla complessitàdelle pagine HTML da tradurre)ha comunque un costo non trascu-rabile. Una soluzione di medioperiodo a questo problema consistenell’introduzione graduale di XMLcome linguaggio padre di tutti idialetti del Web, e la possibilità di“vestire” in maniera semplice contenuti informa-tivi “puri” secondo le necessità del terminale. Ilconcetto è schematizzato in figura 6 e saràripreso nel paragrafo 6;

• problemi di tariffazione. Le soluzioni WAP attualisono basate sul trasporto GSM. L’accesso al WAPgateway avviene attraverso una connessioneGSM, e questo richiede che per effettuare unachiamata alla stessa maniera che per l’accesso aInternet tramite modem, è necessaria la connes-sione telefonica al PoP del service provider. Latelefonata cellulare ha però costi diversi da quellaeffettuata tramite la rete fissa, e, come nel casodel modem, l’uso del terminale con modalitàWAP impedisce l’effettuazione contemporanea ditelefonate. Un modello sicuramente più attraentesarebbe quello dell’accesso “a pacchetto”, checonsente di essere sempre connesso alla rete (e

quindi, ad esempio, permette di ricevere posta inqualsiasi momento) e di pagare solo per i datirealmente fruiti e non per il tempo passato online. La soluzione a questo problema è la migra-zione dell’attuale sistema GSM a sistemi di tra-smissione più evoluti, basati appunto su unmodello dati a pacchetto. Nel box di pagina 80relativo al GPRS e UMTS, è trattato appunto taleaspetto, che renderà probabilmente più appeti-bile l’uso del WAP agli utenti.

5. I-Mode ed il C-HTML

Nel 1998, quando si concretizzavano le primespecifiche per il modello WAP, il colosso dellatelefonia cellulare giapponese NTT DoCoModecise di seguire una propria strada verso l’integra-zione dei telefoni cellulari con il World Wide Web.Pur perseguendo l’obiettivo di costruire qualcosa di

specifico che risolvesse i problemi più vistosi del-l’accesso tramite telefonino a Internet, DoCoModecise di partire dall’esistente (WWW, HTML) e diseguire il più da vicino possibile il paradigma giàusato in Internet.

Nel febbraio 19981 un gruppo di costruttori giap-ponesi (tra cui Matsushita, NEC, Fujitsu e Sony),sostenuto dal principale gestore giapponese di telefo-nia mobile, presentò al World Wide Web Consortiumla specifica del Compact HTML o C-HTML, un sot-toinsieme del linguaggio del Web che tiene contodelle limitazioni proprie degli apparecchi cellulari.

L’accoglienza del resto del mondo verso quella spe-cifica fu molto tiepida, in quanto sul fronte Internet-

12

56

98

0

3

7

4

*

HTML

PC browser

Microbrowser

Voicebrowsing

Query

Response

Web front-endTraduttore

XML

HTMLWMLXML

===

HyperText Markup LanguageWireless Markup LanguageeXtensible Markup Language

Voice XML

DatabaseServer

WML

Figura 6 XML come linguaggio universale per il Web.

(1) Vedi http://www.w3.org/Submission/1998/04/

06 Guadagni 12-12-2000 11:06 Pagina 82



cellulare, grossi interessi stavano raccogliendo le inizia-tive di Unwired Planet che poco prima, nel settembre1997, aveva riunito intorno a sé un Gruppo di costrut-tori e gestori per formare il WAP Forum.

NTT DoCoMo proseguì però sulla strada iniziatacon C-HTML, e chiese ai costruttori di inserire suiterminali un microbrowser basato proprio sulle speci-fiche C-HTML presentate al W3C.

A un anno dalla presentazione al W3C di C-HTML, nel febbraio 1999, NTT DoCoMo lanciò ilservizio I-Mode (la I sta per Internet). Il servizio èbasato su un’architettura che prevede contenutiscritti in C-HTML, un protocollo applicativo che è lostesso usato nel Web, l’HTTP (HyperText TrasferProtocol) e che è basato su un trasporto sulla rete cel-lulare a pacchetto invece che a circuito come si èprima visto nel caso del WAP su GSM; il protocollo ditrasporto si chiama PDC-P (Personal Digital Cellular-Packet).

Dal suo lancio, il servizio I-Mode ha collezio-nato una serie impressionante di successi: bastidire che tutte le previsioni di penetrazione del ser-vizio sono state ampiamente superate e che in pocopiù di un anno e mezzo esso ha conquistato inGiappone 12 milioni di clienti.

Il numero di siti accessibili tramite I-Mode èmolto ampio (oltre 20 mila), e la semplicità di scrit-tura di pagine visitabili (dovuta al fatto che chi puòscrivere in HTML può altrettanto facilmente scrivereC-HTML, visto che il secondo linguaggio non è cheun sottoinsieme del primo) fa crescere anche questonumero in maniera molto rapida.

Per quanto riguarda la fornitura di servizi, NTTDoCoMo segue un modello ibrido: il gestore hainfatti stretto alleanze con molti fornitori di conte-nuti che offrono servizi in esclusiva per gli utentiI-Mode. In questo modo NTT controlla la qualitàdei contenuti che vengono passati ai propri utenti ei Content providers possono condividere gli introiti;ma l’accesso è consentito anche liberamente a sitidisponibili su Internet (con un indirizzamentoURL), a siti cioè che non hanno alcun legame conDoCoMo. Questa possibilità di accesso ha favorito lanascita di decine di migliaia di siti indipendenti. Latariffazione del servizio avviene sulla bollettaDoCoMo, consentendo così anche microtransazionidifficili da effettuare in altri contesti. Sono attivi adesempio servizi che, per l’equivalente di poche cen-tinaia di lire, consentono il download di immagini ola ricezione di musichette personalizzate sul proprioterminale.

Esaminando quanto detto sui problemi del WAP,può essere facilmente notato che I-Mode è immunea tutti e tre quelli citati. Il servizio è infatti basato suun’unica specifica proprietaria, che non pone pro-blemi di interoperabilità; rende semplice la riscrit-tura di siti informativi esistenti (operazione che silimita alla “ripulitura” dei siti da costrutti HTMLcomplessi) e la scrittura ex-novo di contenuti è ope-razione che qualsiasi esperto HTML può eseguire.Infine, il protocollo di trasporto è di tipo a pacchetto:consente quindi la tariffazione basata sulla quantitàdi informazione ricevuta e non sul tempo di connes-sione, e inoltre permette l’effetto always on su

Internet. L’ampia diffusione del servizio I-Mode hagenerato effetti molto positivi per i costruttori di ter-minali cellulari, che in Giappone già oggi hanno alistino modelli I-Mode con display a colori (figura 7)che consentono la visualizzazione di immagini in for-mato GIF (Graphics Inter face Format) di quasi100x100 pixels.

NTT DoCoMo, che inizialmente ha mirato solo aincrementare il proprio mercato nazionale di servizicellulari, ha da poco lanciato iniziative mirate adiffondere il modello I-Mode anche al di fuori deiconfini nazionali. È recente la notizia che KPN,Gestore incumbent telefonico e cellulare olandese,ha stretto un’alleanza con NTT DoCoMo, e sta con-siderando se introdurre il WAP o l’I-Mode nella reteUMTS che prevede di installare.

6. Internet verso il cellulare: le soluzioni WWW

Se le Aziende interessate al mercato della telefo-nia mobile hanno pensato ad approcciare il mondoInternet per sfruttarne i servizi e le informazionidisponibili, il mondo Internet non ignora certamentela possibilità che il telefono cellulare o altri apparatimobili diventino una parte numericamente impor-tante dei terminali connessi alla grande rete.L’approccio di principio (e tecnologico) è natural-mente diverso nei due casi:• WAP tende a considerare il Web un ambiente a sé,

cui avvicinarsi con cautela e attraverso le dovutemediazioni (gateways, filtri e proxies mostratinelle figure precedenti);

• WWW tende invece a considerare il terminalemobile come uno dei tanti “aggeggi” che sarannoin grado di accedere a informazioni e servizi,ognuno secondo le proprie peculiarità, ma tuttiseguendo gli standard dettati da Internet.Se si pensa che già oggi, in America, si cominciano

a diffondere modalità di accesso a Internet diverse da

Figura 7 Terminali I-Mode a colori.

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quelle di un PC seguito da un modem (ad esempio latelevisione tramite i servizi WebTV, le console di gio-chi di nuova generazione tipo Dreamcast oPlaystation2) si può capire come anche il mobilevenga visto come un terminale in più da connetterealla rete Internet.

L’argomento dell’accesso a Internet da terminalimobili è affrontato da due importanti Forum interna-zionali che si occupano della standardizzazione diInternet: l’IETF (Internet Engineering Task Force) e ilW3C (World Wide Web Consortium), senza sovrapposi-zioni, e secondo punti di vista diversi. Mentre IETFpersegue l’obiettivo di rendere disponibile a livello diprotocolli di comunicazione IP il meccanismo dellamobilità, il W3C affronta il problema a livello applica-tivo, che è quello che in questa sede è esaminato.Sarà perciò fornito un veloce panorama di come ilW3C (e quindi il “mondo” Web) affronta il problemadell’accesso via terminale mobile.

Nell’ottica di affrontare il problema dell’accesso diuna gran varietà di terminali all’informazione delWeb, lo sforzo maggiore intrapreso dal W3C è lo svi-luppo di una funzionalità che consentirà al terminaledi negoziare con il sito Web, cui si rivolge, la manieramigliore per trasferire l’informazione. In questo modoil contenuto del sito Web si adatterebbe, prendendo laforma più adatta al terminale che dovrà trattarel’informazione.

La specifica è nota con il nome CompositeCapability/Preference Profile o CC/PP, e nel nomerichiama proprio il fatto che ogni terminale potràessere caratterizzato da un “profilo” di capacità (adesempio display limitato, accesso da tastiera nume-rica) o di preferenze. In questo modo, ad esempio,una persona non vedente potrebbe chiedere che ilproprio browser - pur essendo in grado di visualizzarecorrettamente l’informazione sul video - “comuni-casse” al sito server una preferenza per un profilo checonsenta la “lettura” via sintetizzatore vocale dellepagine Web.

Il W3C, con un suo specifico Gruppo di studio(Mobile Access Working Group) sta anche affrontando ilproblema dell’adattamento del protocollo HTTP alleparticolari condizioni della trasmissione su un cellu-lare, già sopra ricordate. L’approccio in questo casonon è quello di escogitare un nuovo protocollo, ma diutilizzare tecniche di “compressione” dell’informa-zione che consentano di “spremere via” i bit inutili,ottimizzando l’uso delle risorse di trasporto dell’infor-mazione.

Il completamento delle specifiche del W3C inquesto campo richiederà ancora del tempo, ma l’ur-genza della materia è ben compresa anche all’internodi questo Consorzio. È stata perciò sviluppata unasoluzione transitoria, che anche in tempi brevi facili-terà l’accesso a risorse Web da parte di terminali dicapacità limitate. È stata infatti perfezionata nelmarzo dello scorso anno una serie di linee guida perautori di pagine Web che vogliono rendere le pagineaccessibili anche da terminali di tipo mobile, in pra-tica un manuale di uso specifico del linguaggioHTML. Le pagine scritte secondo questa specificasaranno anche più facilmente traducibili da HTMLin WML, rendendole più facilmente fruibili anche da

un ambiente WAP.Pur rappresentando diverse comunità di interessi,

il W3C ed il WAP Forum hanno scelto di non perse-guire i propri fini secondo strade separate ignorandosia vicenda. Essi hanno infatti stabilito nel 1998 un rap-porto di collaborazione che limiti per quanto possibilela duplicazione degli sforzi tecnici di definizione diprotocolli e formati, e che tenda a massimizzare l’in-teroperabilità di soluzioni tecniche eventualmentesviluppate separatamente.

7. L’accesso in fonia

Perché lottare con la difficoltà di scrivere letteresu un lillipuziano tastierino numerico se si può dire altelefono che cosa si vuole? Perché leggere su undisplay microscopico senza una lente da filatelico, sesi può ascoltare quello che ci interessa, letto attra-verso il più normale strumento di uscita di untelefono, l’altoparlante? Può sembrare “l’uovo diColombo” ma arrivare a queste conclusioni non èstato semplice. I primi servizi di accesso pubblico viatelefono, con interfaccia vocale, a servizi di informa-zione basati su Internet, sono disponibili in Americada meno di un anno. Essi forniscono informazioni fre-quentemente richieste da persone che, per motivipersonali o di lavoro, hanno difficoltà a reperirle suInternet attraverso l’uso di un normale browser daPC. In pratica, esattamente lo stesso tipo di target deiservizi WAP!

Da un punto di vista tecnologico, la soluzionedel problema dell’accesso vocale a informazionipresenti su Internet è basata sull’impiego di stru-menti già utilizzati in molti altri contesti: i softwaredi TTS (Text To Speech) e quelli di ASR (AutomatedSpeech Recognition).

È anche vero che già da qualche tempo i costrut-tori specializzati nei prodotti d’uso del PersonalComputer attraverso la voce (programmi di dettaturao di uso del PC da parte di portatori di handicap chenon possono usare la tastiera o il video) avevanoapprontato strumenti software per l’utilizzo diBrowser Internet attraverso la voce. Il problema del-l’accesso in fonia da telefono alle informazioniInternet è però significativamente diverso.

Il terminale infatti non è un PC, ma il telefono. Iprogrammi di ASR/TTC non possono perciò risie-dere sul terminale, ma debbono essere ospitati nelsistema centralizzato che offre il servizio di browsingvocale.

Questo implica due complicazioni notevoli delproblema, vale a dire:a) tra le due funzionalità TTS ed ASR la seconda è

molto più complessa, richiede una capacità com-putazionale e una base dati notevole. Il pro-blema ASR su PC è semplificato, poiché i pro-grammi di dettatura automatica o comunque diinterazione vocale sono facilitati dal fatto diessere usati solo da una (o da poche) persone,avendo quindi la possibilità di imparare a ricono-scere le parole dette da quella persona: hannoinfatti bisogno di un periodo di addestramento(training). Questo tipo di tecnologia è conosciuta

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come ASR speaker dependent. Un sistema centra-lizzato deve invece essere in grado di ricono-scere parole dette da qualsiasi interlocutore,senza la possibilità di training preventivo. Latecnologia usata in questo caso è quella del ASRspeaker independent; essa è molto più complessadella precedente, e in generale ha prestazionipiù limitate (la probabilità che una parola vengariconosciuta è minore);

b) l’ambiente di uso del servizio può essere estre-mamente severo per il programma di ASR. Laqualità della voce trasmessa via telefono cellulareè infatti scadente rispetto a quella del telefonofisso, per non parlare di un ambiente controllatocome quello di un microfono connesso a un PC.Inoltre il rumore ambientale può influire inmaniera molto pesante (si pensi all’uso di un cel-lulare in automobile o comunque in ambientirumorosi).Nonostante le difficoltà esposte, l’idea di offrire

servizi di navigazione vocale tramite telefono ècomunque molto attraente per la facilità potenziale diuso e di conseguenza per la probabile adozione daparte di una considerevole fetta di popolazione,anche di persone non abituate all’accesso a Internettramite PC.

Da un punto di vista tecnico, la soluzione consistenell’utilizzo di pagine Web “semplici” (esattamentecome visto nel caso WAP/WML), in cui il contenutodella pagina viene letto dal programma TTS, cheindica anche esplicitamente quali sono le azioni chesi possono fare (ad esempio seguire un link, oppureritornare alla pagina principale, la home page). Il pro-gramma di ASR accetta in ingresso i comandi vocaliche consentono la navigazione.

Lo CSELT, vista anche la decennale esperienzanella realizzazione per Telecom Italia di servizi cheutilizzano sintesi e riconoscimento vocale, ha intra-preso all’inizio di quest’anno la realizzazione di unapiattaforma in grado di consentire la navigazionevocale, e la realizzazione è stata presentata a SMAU2000. Il sistema realizzato dallo CSELT, chiamatoVoxNauta, ha suscitato interesse notevole interna-mente al Gruppo, e tre Business Unit diversedell’Azienda hanno iniziato sperimentazioni basate sudi esso.

Così come per il WAP, è stato definito un linguag-gio specifico per la navigazione vocale, standardizzatodal W3C e chiamato VoiceXML. Anch’esso è un dia-letto XML, anche se le somiglianze si esaurisconoqui, in quanto la sintassi specifica è notevolmentediversa. La produzione di pagine specifiche inVoiceXML per l’accesso in fonia, presenta però glistessi problemi visti per il WML, vale a dire la neces-sità di personale esperto in questo nuovo linguaggio.Per evitare questo problema, il sistema costruito nelloCSELT utilizza un approccio alternativo, che è quellodi “filtrare” le pagine HTML per renderle compren-sibili al voice browser, operazione che richiede unintervento molto limitato da parte di personaleesperto.

Negli Stati Uniti sono attivi da qualche tempoalcuni servizi di accesso a informazioni Internetsecondo il modello del voice browser qui descritto; in

Italia invece le prime realizzazioni saranno lanciateentro la fine dell’anno in corso.

8. La preparazione dell’informazione

Come si è visto, si stanno compiendo molti sforziper far in modo che i contenuti di Internet sianoaccessibili dai terminali mobili. Deve essere comun-que chiaro che nessuna tecnica può compiere ilmiracolo di portare, ad esempio, su un link GSM a9600 bit al secondo una immagine di buona qualitàin un tempo ragionevole (anche ammesso che questaimmagine possa poi essere mostrata sul display di untelefonino!). Il problema dell’adeguata selezione epreparazione dell’informazione è quindi comunqueda affrontare quando si parla di servizi da renderedisponibili all’utente mobile.

Questa esigenza non comporta necessariamenteche le pagine relative a un certo servizio debbanoessere scritte in diverse versioni a seconda che sipensi alla loro lettura tramite PC o tramite WebTV oattraverso un cellulare. Un uso adeguato degli stru-menti attuali del Web può fare in modo che unapagina sia fruibile con diverse modalità a seconda delmezzo di comunicazione e di visualizzazione che l’u-tente ha a disposizione.

La realizzazione di portali Web intelligenti che“vestono” l’informazione in maniere diverse aseconda delle occasioni (una schematizzazione èmostrata in figura 6) è uno dei campi in cui si gio-cherà il successo di aziende che vogliano rendere ipropri servizi disponibili su Internet a classi di utentiche utilizzano mezzi di accesso diversi. Così, l’agen-zia turistica potrà offrire videoclip dimostrativi all’u-tente che esamina le proposte da una postazione mul-timediale con accesso veloce a Internet, e trasmetteràinvece solo le informazioni relative al prezzo deibiglietti aerei a chi accede da cellulare, inviandol’informazione sul display del telefonino o magari,attraverso le tecniche che rendono possibile la navi-gazione a voce (voice browsing) rendendo disponibile ilcontenuto del sito Web attraverso l’auricolare deltelefono.

9. Conclusioni

La fornitura di servizi dati su terminali mobili èunanimemente considerata un’attraente possibilità dibusiness. Essa è comunque ostacolata da difficoltàoggettive di carattere tecnologico, dovute alle caratte-ristiche del terminale e del canale trasmissivo.L’accesso da parte di un terminale mobile alle infor-mazioni e servizi disponibili su Internet, e in partico-lare sul WWW, non sembrava possibile senza unaqualche forma di adattamento all’ambiente mobile diuna realtà nata e cresciuta per l’accesso da parte diterminali completamente diversi (i PersonalComputer) su un canale trasmissivo più capace (laconnessione modem da telefono fisso).

L’urgenza di trovare una soluzione percorribile hacoagulato gli interessi di una serie di Aziende(costruttori di apparati mobili, gestori di telefonia

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mobile) che si sono riunite in un Consorzio che harapidamente sviluppato una serie di specifiche tecni-che (conosciute collettivamente col nome di WAP)mirate a risolvere i problemi che un accesso diretto diterminali mobili a Internet avrebbe comportato. Lasoluzione WAP è ora nella fase di diffusione commer-ciale da parte di gestori e costruttori di terminali, erende possibile anche una prima valutazione deiritorni economici che l’offerta di servizi di questo tipopuò comportare.

Una soluzione diversa, ma comunque specificaper il mondo dei cellulari, denominata I-Mode, èstata adottata su un piano mondiale da un sologestore, e ha avuto uno straordinario successo in ter-mini di crescita di utenza.

Questo risultato dimostra che l’idea di accostare iservizi Internet e la rete cellulare è potenzialmenteuna scommessa vincente. Un’alternativa più recenteconsiste nella possibilità di accedere a servizi Webutilizzando ancora il telefono come terminale, manavigando tramite la voce. Anche questa soluzione èspecifica per terminali di tipo telefonico.

Mentre tutte queste soluzioni di breve terminerisolvono il problema della realizzazione veloce diservizi di accesso da telefono a Web, il ConsorzioW3C - che presidia lo sviluppo del Web - sta stu-diando e specificando soluzioni tecniche di più ampiorespiro, che risolvano non solo i problemi specifici deiterminali telefonici mobili o fissi, ma quelli più gene-rali di una moltitudine variegata di terminali, attuali opiù o meno futuribili, per far sì che essi possano inmaniera semplice utilizzare servizi e informazionidisponibili sul Web.

Il lavoro del W3C ha respiro di più lungo periodorispetto alle soluzioni viste nell’articolo, e si pensache esso possa costruire un framework ragionevoleper la convergenza futura e la realizzazione dell’o-biettivo di lungo periodo: quella di avere sul Webcontenuti che sono indipendenti dal mezzo di accessousato per raggiungerli, e che si “adattano” alle esi-genze di visualizzazione e di fruizione dei diversiutenti e terminali.

ASR Automated Speech Recognition. CC/PP Composite Capability / Preference

ProfileCDMA Code Division Multiple AccessCDPD Cell Digital Packet DataC-HTML Compact HTMLGGSN Gateway GPRS Support NodesGIF Graphics Interface FormatGPRS General Packet Radio ServiceGSM Global System for Mobile communica-

tionsGTP Gateway Tunneling ProtocolHTML HyperText Markup LanguageHTTP HyperText Transfer ProtocolIETF Internet Engineering Task ForceOSI Open System InterconnectionPDC-P Personal Digital Cellular-PacketPHS Personal Handyphone SystemSGSN Serving GPRS Support NodesSMS Short Messaging ServiceTDMA Time Division Multiple AccessTTS Text To Speech UMTS Universal Mobile Telecommunications

SystemURIs Uniform Resource IndicatorsURLs Uniform Resource LocatorsW3C World Wide Web ConsortiumWAE Wireless Application EnvironmentWAP Wireless Application ProtocolWDP Wireless Datagram ProtocolWML Wireless Markup LanguageWSP Wireless Session ProtocolWTA Wireless Telephony ApplicationWTLS Wireless Transport Layer SecurityWTP Wireless Transaction ProtocolWWW World Wide WebXML eXtensible Markup Language

Franco Guadagni si è laureato in IngegneriaElettronica all’Università di Pisa nel 1980, elavora in CSELT a Torino dal 1981. Da allora hasempre operato nel campo delle reti dati,inizialmente collaborando per l’introduzione inItalia della rete a commutazione di pacchettoITAPAC, in seguito occupandosi di applicativiOSI (posta elettronica X.400, File Transfer).Dal 1990 la sua attività si è sempre piùfocalizzata sulla rete e sulle applicazioniInternet, fino alla costituzione in CSELT, nel

marzo 1998, di una linea di ricerca denominata "Servizi Internet", dicui è responsabile. I settori trattati nel suo Gruppo di lavorocomprendono il Commercio Elettronico, la Security su Internet, leapplicazioni multimediali a larga banda. Dal 1995 rappresentaTelecom Italia nell’Advisory Committee del World Wide WebConsortium, l’Organismo di standardizzazione che guidal’evoluzione tecnica del Web. Dal 1998 è anche rappresentanteaggiunto di Telecom Italia nella Internet Society (ISOC).

[email protected]

[1] Guadagni, F.: Nomi e indirizzi Internet: rivolu-zione in vista?. «Notiziario Tecnico TelecomItalia», Anno 8, n. 2, agosto 1999, pp. 35-49.

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Campi elettromagnetici

e comunicazioni cellulari

Di pari passo con il successo dei servizi radiomobili e con la conseguente diffusione di terminali eimpianti radio cresce l’attenzione, e talvolta la preoccupazione, circa gli aspetti sanitari e di impattoambientale. Non v’è dubbio, d’altra parte, che nella prospettiva imminente della disponibilità di varietecnologie di accesso radio a servizi multimediali interattivi, la convivenza dell’uomo con le ondeelettromagnetiche (e.m.) tenderà a manifestarsi sempre più capillarmente nell’interesse di stratisempre più vasti delle popolazioni, sia nei Paesi avanzati che in quelli in via di sviluppo.

Ne conseguono pertanto due importanti doveri sociali per tutti gli operatori a vario titolo coinvolti: inprimo luogo, l’acquisizione di conoscenze sempre più puntuali dei meccanismi di interazione tra ondee.m. e corpo umano e, in secondo luogo, la rigorosa e responsabile informazione dell’opinionepubblica. È con questo spirito che ho assolto all’invito del Notiziario Tecnico Telecom Italia dicollezionare una serie di articoli tecnico-scientifici su temi rilevanti nell’ampio panorama delle disciplineche contribuiscono alla conoscenza degli effetti dei campi e.m. prodotti da sistemi radiomobili eall’attuazione delle misure di protezione e controllo. Il risultato di questo impegno è raccolto in questonumero del Notiziario e nel prossimo che ospitano i contributi di studiosi di fama internazionale, cheringrazio per avereaccettato di esprimerequi il loro autorevolepunto di vista. Il tematrattato è per suanatura fortementeinterdisciplinare erichiede, perun’adeguataesposizione,competenze chespaziano dai settoridella medicina e dellabiologia a quelli delletelecomunicazioni edelle misure, fino aquelli delle scienzesociali e giuridiche. Laserie di articoli raccoltinei due numeri sipropone di fornireun’aggiornata visioned’insieme di tali tematiche.

È forse utile, in sede di presentazione, richiamare subito alcuni concetti e informazioni di caratteregenerale e propedeutici. Come è noto i sistemi radiomobili cellulari operano in bande di frequenza che,a seconda dei Paesi e dei tipi di sistema (ad esempio in Italia ETACS e GSM), sono collocati in alcunebande tra circa 800 MHz e circa 1900 MHz: ai futuri sistemi, detti di terza generazione, sono stateattribuite frequenze nella regione spettrale immediatamente superiore fino a 2200 MHz. Pertanto isistemi cellulari operano, grosso modo, nella banda 1-2 GHz, ossia all’inizio dell’intervallo spettraledenominato regione delle microonde (figura 1). Naturalmente molti altri servizi insistono su frequenzecontigue in quella che, per ragioni di propagazione e tecnologiche, è una delle regioni più “affollate”dello spettro elettromagnetico. Lo spettro viene anche classificato in spettro delle radiazioni non


1mm 1nm1 m 1Å

DISTRIBUZIONEELETTRICA

TELEFONIACELLULARE

RADIOONDE MICROONDE INFRAROSSO

RADIAZIONINON IONIZZANTI

RADIAZIONIIONIZZANTI

ULTRAVIOLETTO RAGGI X

APPLICAZIONIMEDICHE

LAMPADE AINCANDESCENZA

RADIODIFFUSIONEAM

RADIODIFFUSIONEFM E TELEVISIVA

FORNI AMICROONDE

CABINEABBRONZANTI

106 104 102 100 10-2 10-4 Lunghezza d’onda (m)

Frequenza (Hz)

10-6 10-8 10-10 10-12

102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020

Figura 1 Lo spettro elettromagnetico e alcune applicazioni.

Un contributo all’approfondimento di queste tematiche

07 EditVatalaro 12-12-2000 11:10 Pagina 87

ionizzanti, dalle frequenze più basse fino a circa 1016 Hz (λ = 30 nm) e, al di sopra di questo valore,spettro delle radiazioni ionizzanti. La frontiera si trova nella regione dell’ultravioletto e le radiazioniionizzanti sono così denominate in quanto l’energia trasportata dai fotoni è sufficiente ad estrarreelettroni dagli atomi. A contatto con i tessuti le radiazioni ionizzanti, ad esempio i raggi X, sonoconsiderate una pericolosa causa di danno biologico. Viceversa, l’effetto biologico misurabile dellemicroonde consegue al riscaldamento dei tessuti: altri effetti, allo stato attuale delle conoscenze, nonsembrano dimostrati e su questi, in particolare, sono in corso in tutto il mondo vaste campagne diricerca.

Per determinare gli effetti delle onde e.m. le scienze medica e biologica adottano due classici tipi diricerche: studi epidemiologici, ossia indagini statistiche sull’uomo, e prove di laboratorio in vivo e invitro. A queste ricerche si affiancano, specialmente con riferimento al caso dell’irradiazione della testaumana, i modelli di calcolo e simulazione con calcolatore elettronico e le misure mediante fantocci concalibrate proprietà elettromagnetiche. A valle di queste indagini, svolte da anni in tutto il mondo daqualificati laboratori e centri di ricerca, esiste già oggi un poderoso corpus di risultati pubblicati nellaletteratura specialistica. Le ricerche sono spesso dirette a livello nazionale o internazionale daaccreditati enti, tra cui il più autorevole è senz’altro l’Organizzazione Mondiale della Sanità (WorldHealth Organization, WHO). La nostra serie di articoli apre con il contributo del Dr. M.Repacholiintitolato “Il progetto internazionale sui campi elettromagnetici del WHO” (titolo originale: “WHO’sInternational EMF project”) che delinea un programma di ricerca coordinato iniziato nel 1996 e di cui siprevede il completamento nel 2005 con l’obiettivo di “stabilire gli effetti sulla salute e sull’ambientedell’esposizione ai campi elettrici e magnetici nella regione spettrale da 0 a 300 GHz.” L’articolo delDr. Repacholi dà pienamente conto della complessità e dell’approfondimento necessari per pervenire arisultati scientificamente provati.

Le ricerche mediche forniscono i parametri primari necessari per la successiva determinazione deilimiti di irradiazione da impiegare nella progettazione degli impianti radio in condizioni di sicurezza. Ilimiti sono spesso basati su standard elaborati da associazioni volontaristiche, quale ad esempio loIEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) negli Stati Uniti d’America: particolarmenteinfluente è lo standard IEEE C95 1-1991 (K.R. Foster, J.E. Moulder, “Are mobile phones safe?”, IEEESpectrum, agosto 2000, pp. 23-28). Doverosamente, i limiti massimi stabiliti per l’esposizione umanaalle radiazioni includono fattori di sicurezza assai cautelativi.

La grandezza primaria di base, cui viene comunemente dato il nome di SAR (Specific Absorption Rate),è la potenza di irradiazione per chilogrammo di peso corporeo assorbita dall’organismo sotto esame.Quanto più grande è il valore di SAR, tanto maggiore è l’effetto di riscaldamento dei tessuti biologicisottoposti ad irradiazione. Gli esperti osservano il limite di SAR a cui si associa un incremento termicotale da causare anomalie di comportamento sulle cavie di laboratorio nello svolgimento di azioni allequali esse sono state addestrate. Nel secondo articolo della serie dal titolo “I rischi sanitari dellatelefonia cellulare: valutazione, percezione, informazione”, il Dr. P. Vecchia ricorda che il valore limite diSAR generalmente accettato, corrispondente a un incremento pari a circa 1°C, è di 4W/kg. Nel suoarticolo l’autore distingue gli effetti a breve termine dell’esposizione ai campi e.m. da quelli a lungotermine richiamando criteri e metodi alla base delle indagini scientifiche che hanno condotto allenormative protezionistiche in vigore in molti Paesi, tra cui l’Italia. Successivamente si sofferma su unimportante aspetto, sia pure non strettamente sanitario ma di compatibilità elettromagnetica, legatoall’interferenza con pacemaker e altri dispositivi impiantati, nonché con apparati biomedicali inambiente ospedaliero. Infine esamina interessanti questioni relative alla percezione soggettiva delrischio, evidenziando la differente sensibilità dell’opinione pubblica rispetto alla presenza della stazioniradiobase che presentano livelli di potenza generalmente piccoli ma determinano spesso fenomenisociali di rigetto in quanto percepite come imposte e fuori del diretto controllo soggettivo.



Le raccomandazioni degli organismi internazionali più autorevoli e le norme in materia dei Paesisviluppati, incluse le direttive dell’Unione Europea, forniscono limiti assai severi per i livelli di densità dipotenza irradiata dagli impianti radiomobili (4,5 W/m2 a 900 MHz e 9 W/m2 a 1800 MHz), inattuazione del criterio di salvaguardia della salute che suggerisce di imporre ampi fattori cautelativi. InItalia la normativa attuativa di riferimento è rappresentata dal Decreto Interministeriale 10 settembre1998, n. 381, contenente il “Regolamento recante norme per la determinazione dei tetti diradiofrequenza compatibili con la salute umana”. Il Decreto fissa valori limite all’esposizione dellapopolazione ai campi e.m. connessi al funzionamento e all’esercizio dei sistemi fissi di telecomunicazionee radiotelevisivi operanti nell’intervallo di frequenza compresa fra 100 kHz e 300 GHz. Esso fornisce livellidi campo elettrico e magnetico e di densità di potenza mediati su un’area equivalente alla sezioneverticale del corpo umano e su qualsiasi intervallo di sei minuti (medie spaziale e temporale). Per lefrequenze di interesse nei sistemi cellulari il valore limite di densità di potenza media (indipendente dallafrequenza) è di 1 W/m2, portato a 0,1 W/m2, ossia ridotto di un ulteriore fattore cautelativo pari a 10,per le installazioni in aree con edifici adibiti a permanenza maggiore di 4 ore (in pratica, ovunque sianopresenti edifici). Inoltre la norma si intende applicata alla somma dei contributi dovuti all’insieme dellesorgenti eventualmente presenti e le modalità di verifica includono sia calcoli che, se necessario, misurein campo. In definitiva, per aree abitate la norma italiana risulta più severa delle indicazioni comunitarierispettivamente di almeno 45 volte (a 900 MHz) e di 90 volte (a 1800 MHz).

Questa serie prosegue con l’articolo a cura del Dr. A. Ancora, che tratta appunto “Il quadro normativointernazionale e comunitario”, richiamando dapprima i principali organismi internazionali chedisciplinano i limiti di esposizione ai campi elettrici e magnetici. L’autore passa successivamente aconsiderare il Decreto 10 settembre 1998, n. 381, che rappresenta la normativa nazionale emanatacon l’intento di superare la precedente disomogeneità di regolamentazione regionale. Infine, l’autorerichiama le evoluzioni normative in corso e ripercorre la più recente giurisprudenza in materia.

A valle del processo normativo occorre dotarsi di strumenti di controllo efficaci per assicurare ilrispetto dei limiti prescritti. Nel suo contributo “Valutazione dell’esposizione a radiazioneelettromagnetica emessa da ripetitori per telefonia cellulare”, il Dr. G. d’Amore si sofferma sui metodidi misura dell’intensità della radiazione da parte delle stazioni radiobase e presenta i risultatidell’attività di monitoraggio svolta dal Dipartimento di Ivrea dell’ARPA (Agenzia Regionale per laPrevenzione e l’Ambiente) della Regione Piemonte. In una prima parte del lavoro, l’autore richiama leprincipali caratteristiche dei sistemi cellulari. Successivamente esamina le principali modalità di misurache si differenziano tra misure a larga banda, utilizzate per una preliminare indagine dei livelli di camponell’area per determinare i punti di maggiore esposizione, e a banda stretta per una successivavalutazione più accurata del livello. Infine l’autore mostra risultati di misura ottenuti mediante bancoautomatico collocato su laboratorio mobile costituito da un furgone schermato.

In questo numero, con l’aiuto degli autori, seguiamo dunque un percorso che si articola dalla fase diimpostazione della ricerca, ai suoi risultati, all’azione normativa e, infine, alla verifica e al controllo incampo. L’obiettivo è di offrire gli elementi basilari per comprendere il funzionamento del “sistemasicurezza” in un settore tanto importante qual è quello delle radiazioni dei campi elettrici e magneticida parte degli impianti radiomobili. Si invita il lettore interessato a considerare anche il prossimonumero, che conterrà ulteriori approfondimenti su significativi aspetti di ricerca.

Francesco Vatalaro




With growing concern being expressed that exposure to electromagnetic fields (EMF) maycause various health effects and that everyone in the world, both in developed and deve-loping countries, is now subjected to EMF from manmade sources, WHO established theInternational EMF Project in 1996 to move towards a resolution to this issue. Briefly the International EMF Project provides: a co-ordinated international response tothe concerns about possible health effects of exposure to EMF; assesses the scientific litera-ture and make status reports on health effects; identifies gaps in knowledge needing furtherresearch to make better health risk assessments; encourages a high quality, focused resear-ch programme to fill important gaps in knowledge; incorporates research results intoWHO Environmental Health Criteria monographs, in which formal health risk asses-sments of exposure to EMF will be made; provides information on risk perception, riskcommunication and risk management as they apply to EMF; provides advice and publi-cations to national authorities on EMF issues; and facilitates the development of inter-nationally acceptable standards for EMF exposure.This presentation provides an update of activities and outputs for the International EMFProject.



Who’s International EMF projectProgetto Internazionale EMF dell’Organizzazione Mondiale della Sanità1

MICHAEL HARRY REPACHOLI

A causa della crescente preoccupazione circa la possibilità che i campi elettromagnetici (EMF) possano comportare vari effettisulla salute e che chiunque nel mondo, sia nei Paesi sviluppati sia in quelli in via di sviluppo, è oggi esposto ai campi elettro-magnetici generati da sorgenti artificiali, l’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO-OMS) ha istituito, nel 1996, il progettoInternazionale EMF, per muoversi verso la risoluzione di questo problema.In sintesi il progetto Internazionale EMF: fornisce una risposta internazionale coordinata alle preoccupazioni circa i possibilieffetti sulla salute dovuti all’esposizione ai campi elettromagnetici (EMF); valuta la letteratura scientifica e prepara un rap-porto sullo stato degli effetti sulla salute; identifica le lacune nella conoscenza individuando ulteriori ricerche per meglio valu-tare il rischio sulla salute; incoraggia programmi di ricerca finalizzati, di alta qualità, per colmare gravi lacune nella conoscenza;include i risultati di ricerca nelle monografie “Environmental Health Criteria” dell’OMS, nelle quali viene fatta un’esplicitavalutazione del rischio da esposizione ai campi elettromagnetici; fornisce informazioni sulla percezione del rischio, sulla comu-nicazione e sulla gestione del rischio relativamente ai campi elettromagnetici; dà pareri e studi alle Autorità nazionali sui temidei campi elettromagnetici; agevola lo sviluppo di standard condivisi a livello internazionale per l’esposizione da campi elettro-magnetici.Quest’articolo fornisce una breve indicazione aggiornata sulle attività e sui risultati del progetto Internazionale EMF.

1. Introduction

The WHO (World Health Organization) takesseriously the concerns raised by reports aboutpossible health effects from exposure to EMF(ElectroMagnetic Fields). Cancer, changes inbehaviour, memory loss, Parkinson and Alzheimer’sdiseases, and many other diseases have beensuggested as resulting from exposure to EMF.Everyone in the world is now exposed to a complexmix of EMF frequencies in the range 0-300 GHz.EMF has become one of the most pervasiveenvironmental influences and exposure levels at

1. Introduzione

Il WHO (World Health Organization) considera inmaniera seria le preoccupazioni sollevate da rapporticirca i possibili effetti sulla salute generati dall’esposi-zione ai campi elettromagnetici (EMF, ElectroMagneticFields). Sono state ipotizzate numerose malattie deri-vanti dall’esposizione ai campi elettromagnetici tra lequali il cancro, mutamenti nel comportamento, perdita

(1) [NdR] Testo pervenuto il 10 maggio 2000.

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Repacholi • Who’s International EMF project - Progetto Internazionale EMF dell’Organizzazione Mondiale della Sanità

many frequencies are increasing significantly as thetechnological revolution continues unabated andnew applications using different parts of thespectrum are found. Major sources of EMF exposureinclude: electric power generation, distribution anduse; transportation systems; telecommunicationsfacilities and associated devices such as mobiletelephones; medical, commercial and industrialequipment; radars; and radio and televisionbroadcast antennas.

2. International EMF Project

WHO established the International EMF Projectto assess health and environmental effects ofexposure to static and time varying electric andmagnetic fields in the frequency range 0 - 300 GHz.The Project commenced at WHO in 1996 and isscheduled for completion in 2005. It has beendesigned to follow a logical progression of activitiesand produce a series of outputs to allow improvedhealth risk assessments to be made and to identifyany environmental impacts of EMF exposure. Theultimate objectives of the Project are to providesound advise to national authorities on how best tomanage the EMF issues, and to complete health riskassessments that will lead to the development of aninternational consensus on exposure guidelines.Details on the EMF Project are available on thehome page at: http://www.who.ch/emf/. An overviewof the complete EMF Project is shown in figure 1.

WHO, through its International EMF Project, hasrecently conducted in-depth international reviews ofthe scientific literature on the biological and healtheffects of exposure to radiofrequency (RF), and staticand Extremely Low Frequency (ELF) fields. Thesereviews were conducted with the purpose ofidentifying;1. health effects that can be substantiated from the

literature, and 2. biological effects that are suggestive of possible

health effects, but require further research todetermine if exposure to EMF at the low levels ofexposure normally encountered in the living andworking environment has any impact on health.The results of these reviews have been published

(Repacholi, 1998; Repacholi & Greenebaum, 1999[1], [2]). Research still needed to fill these gaps inknowledge form the WHO EMF Research Agendathat is available on the EMF Project home page orfrom WHO.

Having completed the initial internationalscientific reviews, WHO is now urging EMF fundingagencies world wide to give priority to this research, ifit is their intention to obtain results that will assistboth WHO and the IARC (International Agency forResearch on Cancer) to make better health riskassessments.

Both WHO and IARC have already established atimetable for assessing health effects of EMF fields.In 2001 IARC will conduct a meeting to formallyidentify and evaluate the evidence for carcinogenesisfrom exposure to static and extremely low frequency

di memoria, morbo di Parkinson e di Alzheimer. Oggitutti noi nel mondo siamo esposti a una combinazionecomplessa di campi elettromagnetici nell’intervallo difrequenze da 0 a 300 GHz.

L’EMF è diventato uno dei fattori ambientali più diffusied i livelli di esposizione, a molte frequenze, sono cre-sciuti significativamente con il progresso dell’evoluzionetecnologica e si trovano continuamente nuove applica-zioni utilizzando parti differenti dello spettro di fre-quenza.

Le principali sorgenti di esposizione da campielettromagnetici comprendono: la generazione dell’e-nergia elettrica, la sua distribuzione e l’utilizzo; isistemi di trasporto; i sistemi di telecomunicazione e idispositivi associati come i telefoni portatili; gli appa-rati medicali, commerciali e industriali; i radar; isistemi di antenna per la diffusione radiofonica etelevisiva.

2. Il progetto Internazionale EMF

L’OMS ha istituito il Progetto Internazionale EMFper valutare gli effetti sulla salute e sull’ambiente deri-vati dall’esposizione ai campi elettrici e magnetici, sta-tici e variabili nel tempo, nell’intervallo di frequenzecomprese tra 0 e 300 GHz. Il Progetto è iniziatopresso l’OMS nel 1996 e il completamento è previstoper il 2005. Esso persegue l’obiettivo anzitutto diseguire le attività con una successione logica; di pro-durre poi una serie di risultati per consentire unamigliore stima del rischio e di identificare infine qual-siasi impatto ambientale dovuto all’esposizione acampi elettromagnetici.

Gli obiettivi fondamentali del Progetto sono quelli di




(ELF) fields. IARC will publish the results of thismeeting in the IARC Monograph Series. TheInternational EMF Project will accept the IARCconclusions on carcinogenesis and incorporate theminto the results of a WHO evaluation of non-cancerhealth risk assessment of exposure to static and ELFfields in 2002. The results and conclusions will bepublished in the Environmental Health Criteriaseries.

It is anticipated that IARC will conduct a similarevaluation of evidence for carcinogenicity of RFfields in 2003. WHO would then complete anoverall health risk assessment of exposure to RFfields in 2004.

3. EMF risk perception, communication andmanagement

International seminar were held in Vienna(October 1997) and Ottawa (September 1998) todiscuss application of the principles of riskperception and risk management to EMF fields. Theseminars were followed by working group meetingsto progress draft report on this topic.

The proceedings of the Vienna seminar havealready been published by ICNIRP (1998) and theOttawa meeting proceedings will be published byWHO in 1999. Further publications coming to pressconcerning this issue will be a WHO monograph and

fornire una valida informazione alle Autorità nazionalisu come meglio gestire le problematiche relative aicampi elettromagnetici (EMF) e, allo stesso tempo, dicompletare la valutazione del rischio sulla salute cheporterà allo sviluppo di un consenso internazionalerelativamente alle linee guida per l’esposizione. I parti-colari relativi al progetto EMF sono disponibili presso ilsito Internet http://www.who.ch/emf/.

Uno schema generale dell’intero Progetto EMF èmostrato in figura 1.

L’OMS, con il Progetto Internazionale EMF, harecentemente condotto approfonditi esami della lette-ratura internazionale relativamente agli effetti biolo-gici e sulla salute causati dall’esposizione alle radio-frequenze, RF (Radio Frequency) e relativamente aicampi statici ed a frequenza estremamente bassa,ELF (Extremely Low Frequency).

Questi esami sono stati eseguiti con l’obiettivo diidentificare:1. effetti sulla salute la cui fondatezza è dimostrata

dalla letteratura;2. effetti biologici che sono indicativi di possibili effetti

sulla salute, ma che richiedono ricerche ulteriori perdeterminare se l’esposizione ai campi elettromagne-tici di basso livello, che si incontrano normalmentenell’ambiente domestico e in quello di lavoro, hannoun qualche impatto sulla salute.I risultati di queste indagini sono stati pubblicati

(Repacholi, 1998; Repacholi & Greenebaum, 1999 [1],[2]). Le ricerche ancora necessarie per colmare le

Risk Perceptionand Communication

Seminar andW/G Reviews

WHOTask Groups

User Friendly Handbookand EHC Monograph

EMF ManagementProgramme

National EMF Protection Programmes

International Scientific Reviews

Healt Status ReportsResearch Gaps

ResearchCo-ordination

Collection ofDatabase

WHO/IARCTask Group Reviews

Health RiskAssessment

WHO EHCsIARC Monographs

Standards

WHO EMF Project IAC

Reviews ofWorld Standards

DevelopFrame for Standards

GlobalEMF Standard

EnviromentalImpact

Reviews of EMFImpacts on Enviromental

WHOTask Groups

Documents withAnticipated

Enviromental Impactsfor Future Development

Projects

Informationand Training

Home Page/Fact Sheetsin Multiple Languages

Training Programmes- Internet- Conventional in Multiple Languages

Figura 1 A schematic outline of the activities and outputs of the International EMF Project.Schema delle attività e dei risultati del progetto Internazionale EMF.




a Handbook. Terms of reference for the monographare as follows:• Intended for use by governmental and non-

governmental authorities, as well as by individualsseeking further information about this topic.

• To foster a better understanding of governmental,non-governmental, and individual views on EMFissues, how they can be better communicated,and how fruitful resolution of disagreements canbe fostered.

• Provide an easily readable overview of thecharacteristics and underlying assumptions ofpeoples’ perceptions of EMF risk, differencesbetween scientific, governmental and popularviews, and why these occur. Theoretical conceptsof risk perception and risk communication will bepresented and explained as necessary to providecontext and understanding.

• Be practical and provide sufficient information foragencies and organizations to examine theircurrent approaches to EMF and to design betterand more effective information and riskmanagement programmes. Information providedshould be “user friendly” and“menu-driven” (e.g. throughextensive indexing) where possible.Its information will be useful to

individuals and capable of helpingthem better understand the process ofscientifically-based risk assessment,the approaches and assumptionsinvolved, and their reliability. TheHandbook will be a user-friendly, how-to publication with some 40 frequentlyasked questions answered within aformat that is easily read and practicalfor EMF programme managers whoneed basic information on EMF riskperception, communication andmanagement.

Both the Monograph and theHandbook should be published in2000 and will be available through theEMF Project at WHO.

Further Reading

[1] Repacholi, MH (1998): Low-levelexposure to radiofrequency electromagnetic fields.Health effects and research needs.Bioelectromagnetics 19: 1-19, 1998.

[2] Repacholi, MH & Greenebaum, B (1999):Interaction of static and extremely low frequencyelectric and magnetic fields with living systems.Health effects and research needs.Bioelectromagnetics 20: 133-160.

Fact Sheets

The following WHO Fact Sheets concerning EMF havebeen published or are being drafted:[3] Electromagnetic Fields and Public Health. The

International EMF Project. WHO Fact Sheet #181October 1997, reviewed May 1998. (Available in

lacune della conoscenza su questi temi costituiscono ilprogramma di ricerca del progetto EMF dell’OMS esono disponibili sul sito del Progetto EMF presso l’OMS.

Dopo aver completato la parte preliminare dell’e-same della letteratura scientifica internazionale,l’OMS sta ora spingendo gli Enti finanziatori a livellomondiale per dare priorità a questa ricerca, qualorafosse loro intenzione ottenere risultati che siano diausilio sia all’OMS sia all’Agenzia Internazionale perla Ricerca sul Cancro (IARC) in modo da avere unamigliore valutazione del rischio sulla salute.

Sia l’OMS che lo IARC hanno già stabilito un pro-gramma per la valutazione degli effetti sulla salutegenerati dai campi elettromagnetici. Nel 2001 loIARC organizzerà un incontro per identificare uffi-cialmente e per valutare l’evidenza della carcinoge-nesi dovuta all’esposizione a campi statici ed a bas-sissima frequenza (ELF).

Lo IARC pubblicherà i risultati di questo incontronella propria collana di monografie. Il progettoInternazionale EMF accetterà le conclusioni delloIARC sulla carcinogenesi e le includerà nel 2002 tra irisultati di una valutazione dell’OMS sulla stima rela-

tiva all’esclusione del rischio di cancro sulla salute daesposizione ai campi statici e ELF. I risultati e le con-clusioni saranno pubblicati nel la col lanaEnvironmental Health Criteria.

È stato già anticipato che lo IARC nel 2003 ese-guirà una valutazione simile di evidenza di cancero-genicità da campi a radio frequenza (RF). L’OMSvorrebbe quindi completare nel 2004 una valuta-zione globale del rischio per la salute relativa all’e-sposizione da campi a radio frequenza (RF).

3. Percezione, comunicazione e gestione del rischio relativamente ai campi elettromagnetici

Sono stati tenuti due seminari internazionali, a

La home page dell’International EMF Project (www.who.int/peh-emf/).




English, French, Spanish, German and Russian)[4] Electromagnetic Fields and Public Health:

Physical Properties and Effects on BiologicalSystems. WHO Fact Sheet #182 October 1997,reviewed May 1998. (Available in English,French, Spanish, Ital ian, German andRussian).

[5] Electromagnetic Fields and Public Health:Health Effects of Radiofrequency Fields. WHO FactSheet #183 October 1997, reviewed May 1998.(Available in English, French, Spanish, Italian,German and Russian).

[6] Electromagnetic Fields and Public Health:Public Perception of EMF Risks. WHO Fact Sheet#184 October 1997, reviewed May 1998.(Available in English, French, Spanish, Italian,German and Russian).

[7] Electromagnetic Fields and Public Health:Mobile Telephones and their Base Stations. WHOFact Sheet #193 May 1998. (Available inEnglish, French, Spanish, Italian and Russian)

[8] Video Display Units (VDUs) and Human Health.WHO Fact Sheet #201 July 1998 (Available inEnglish, French, Italian and Spanish).

[9] Electromagnetic Fields and Public Health:Extremely Low Frequency (ELF) ElectromagneticFields. WHO Fact Sheet #205 November 1998(Available in English, French and Spanish).

Most published Fact Sheets are now available inEnglish, French, Italian, German, Russian and Spanish.Translation into other languages would be considered ifnational authorities could assist. WHO fact sheets areavailable on the Project home page.

Press Releases

The following press releases have been published byWHO on the Project:1 WHO Launches New International Project to Assess

Health Effects of Electric and Magnetic Fields. Pressrelease WHO/42, 4 June 1996.

2 Electromagnetic fields: Experts Met in Vienna toAssess Public Perceptions of Risks. Press releaseWHO/75, 23 October, 1997.

3 Health Effects of Electromagnetic Fields: WHORecommends Research Priorities. Press releaseWHO/95, 19 December 1997.

4 Scientists Meet in Moscow to Discuss Adverse Effectsof Electromagnetic Fields. Press release WHO/38,20 May 1998.

5 WHO launches an initiative to harmonize EMFstandards worldwide. Press release WHO/88, 17November 1998.

All press releases are available in English and French,and some are available in other languages, particularly thelanguage of the city in which the release was issued. Furtherdetails can be obtained from the Programme Manager,Health Communications and Public Relations, WHO,Geneva, Tel: +41 22 791 2532, Fax: +41 22 791 4858.All WHO press releases can be obtained on the Internet onthe WHO HOME PAGE http://www.who.ch/.

Vienna (ottobre 1997) e ad Ottawa (nel settembre 1998),per discutere le applicazioni dei principi di percezione egestione del rischio relativamente ai campi elettromagne-tici. I seminari sono stati seguiti da incontri di Gruppi distudio per sviluppare bozze di rapporto su questi argo-menti. Gli atti del seminario di Vienna sono stati già pub-blicati dall’ICNIRP (1998) mentre gli atti del seminario diOttawa sono stati pubblicati nel 1999.

Ulteriori pubblicazioni che stanno per andare instampa relativamente a questi argomenti consiste-ranno in monografie e manuali dell’OMS.

Termini di riferimento per le monografie sono i seguenti:• progettati per l’uso da parte delle Autorità gover-

native e non governative, come pure da singoliindividui per la ricerca di ulteriori informazionirelativamente a questa tematica;

• per favorire una migliore comprensione del quadrodi riferimento sugli argomenti relativi ai campi elet-tromagnetici di Enti governativi, non governativi e disingoli individui, e su come possono essere megliocomunicati e come possa essere incoraggiata unaconveniente soluzione dei punti di disaccordo;

• per fornire una panoramica facilmente leggibiledelle caratteristiche e delle ipotesi di base dellapercezione del rischio della popolazione relativa-mente ai campi elettromagnetici, differenze tra ipunti di vista scientifici, governativi e della popo-lazione, e perché questi avvengono. Saranno pre-sentati e chiariti, quando necessario, i concetti dipercezione del rischio e di comunicazione delrischio in modo da fornire il contesto in cui esse siapplicano e da favorirne la comprensione;

• operare in maniera applicativa e fornire sufficientiinformazioni alle Agenzie e alle Organizzazioni peresaminarne gli attuali approcci ai campi elettroma-gnetici (EMF) e per progettare meglio e in maniera piùefficace i programmi di informazione e gestione delrischio. Le informazioni fornite dovrebbero essere facilida usare (user friendly) e guidate ove possibile damenù (ad esempio attraverso un esteso indice).Le informazioni contenute saranno vantaggiose per i

singoli individui e permetteranno di aiutare a megliocomprendere il processo della stima del rischio impo-stata su basi scientifiche; gli approcci e le assunzioni uti-lizzati, e la relativa affidabilità. Il manuale sarà di facileutilizzo, una pubblicazione del tipo “come fare” con lequaranta domande maggiormente richieste e con lerisposte date in maniera facile da leggere e di uso pra-tico per i gestori di programmi sui campi elettromagne-tici, che hanno bisogno di informazioni di base sullapercezione del rischio dei campi elettromagnetici, sullacomunicazione e sulla gestione.

Schede Sia le monografie che il manuale saranno pub-blicati entro l’anno e saranno disponibili attraverso ilProgetto EMF presso l’OMS. I documenti dell’OMS sonodisponibili anche in italiano sul sito http://www.who.ch.

Michael Harry Repacholi, Responsible officer for radiationprotection and global hazards assessment, World HealthOrganization, Geneva, Switzerland. Chairman Emeritus of theInternational Commission on non-ionizing radiation protection.B.Sc (physics) University of Western Australia; M.Sc. (radiationbiology) London University, United Kingdom; Ph.D (biology)Ottawa University, Canada.




I rischi sanitari della telefonia cellulare:valutazione, percezione, informazione


PAOLO VECCHIA È largamente dimostrato che l’introduzione di nuove tecnologie comporta problemi diaccettabilità, tanto maggiori quanto più tali tecnologie sono innovative e quanto più rapi-damente esse si diffondono. La telefonia cellulare presenta entrambe queste caratteristichee non deve quindi sorprendere che la sua diffusione desti, accanto ad entusiasmi, ancheinterrogativi. In particolare, sono state manifestate preoccupazioni per un possibileriscaldamento dei tessuti cerebrali, per un eventuale ruolo dei campi elettromagnetici nellosviluppo di tumori, per le interferenze dei telefoni cellulari con i pacemaker e con altridispositivi medici, sia impiantati nel corpo dei pazienti sia presenti in ambienti ospeda-lieri. L’articolo analizza quanto queste preoccupazioni siano giustificate dai risultatidella ricerca scientifica e quanto invece siano dovute a una distorta percezione dei rischi,a sua volta legata, in larga misura, a una non corretta informazione.

1. Introduzione

Con la progressiva, continua espansione dellatelefonia cellulare si sono andati moltiplicando anchegli interrogativi sui possibili rischi per la salute che, inmodo diretto o indiretto, questa tecnologia può com-portare. Se infatti nella fase iniziale di sviluppo delmercato l’attenzione era concentrata quasi esclusiva-mente sul telefono portatile e sui possibili effetti ter-mici cui la radiazione elettromagnetica emessa nelleimmediate vicinanze della testa poteva dar luogo,sono successivamente emersi altri motivi di interessee dibattito, come gli eventuali effetti dei campi gene-rati dalle antenne radio base, i problemi di compatibi-lità elettromagnetica o le ipotesi di effetti a lungo ter-mine dell’esposizione a campi elettromagnetici amicroonde.

Molti di questi problemi non riguardano, in realtà,la sola telefonia cellulare, ma più in generale i sistemidi radiotelefonia mobile nel loro complesso. Lenumerose ricerche svolte in questi ultimi anni sullaspinta degli interrogativi posti dalla telefonia cellularehanno quindi indotto anche a una revisione critica diquanto si riteneva già acquisito per tali sistemi, evi-denziando in taluni casi problemi protezionistici chenon erano stati precedentemente considerati o ade-guatamente valutati.

Con questa nota si vuole fornire un quadro aggior-nato, anche se necessariamente sintetico, delle attualiconoscenze, dei problemi tuttora aperti e dei piùrecenti orientamenti normativi nel campo dellatelefonia cellulare e, più in generale, della radiote-lefonia mobile.

2. Effetti a breve termine dell’esposizione

Come è ampiamente documentato da un grandis-simo numero di studi compiuti nell’arco di oltre qua-rant’anni [1] [2] l’effetto primario dei campi elettro-magnetici a radiofrequenze e microonde è il riscalda-mento dei tessuti, conseguente all’assorbimento del-l’energia elettromagnetica che viene dissipata sottoforma di calore. A questo processo di interazione pos-sono conseguire tutta una serie di effetti - general-mente ben compresi e documentati - che sonocomunque associati all’aumento globale o locale dellatemperatura corporea piuttosto che ai campi elettro-magnetici in se stessi.

Tali effetti, che per le ragioni appena esposte ven-gono normalmente indicati come effetti termici, sonoquelli che le attuali normative protezionistichemirano a prevenire. Senza entrare nel merito dellelinee guida internazionali, per le quali si rimanda airelativi documenti scientifici [2] [3] [4], è qui diseguito ricordato che alla base di esse vi è l’assun-zione che un aumento stabile, per un periodo prolun-gato di tempo, della temperatura generale o localeall’interno del corpo pari a 1°C costituisca un limiteper l’insorgenza di effetti biologici, sia pure di mode-sta entità.

Da questo limite, attraverso modelli dosimetrici,ne è stato ricavato uno, corrispondente in termini ditasso di assorbimento specifico o SAR (SpecificAbsorption Rate), pari a 4 W/kg; da questo valore, sem-pre attraverso opportuni modelli teorici ed introdu-cendo adeguati fattori di sicurezza cautelativi, sonostati dedotti dei cosiddetti livelli di riferimento, in

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Vecchia • I rischi sanitari della telefonia cellulare: valutazione, percezione, informazione

termini di grandezze fisiche direttamente misurabili,come il campo elettrico, il campo magnetico e la den-sità di potenza.

È bene sottolineare che questo procedimentologico-scientifico è stato sviluppato facendo riferi-mento a un’esposizione, praticamente uniforme, del-l’intero corpo alla radiazione elettromagnetica.Quest’ipotesi corrisponde, in effetti, a tutte le condi-zioni di esposizione che - almeno per quantoriguarda la popolazione - si riteneva potessero incon-trarsi nella vita quotidiana prima dell’avvento dellatelefonia cellulare. Il nuovo servizio ha posto ricerca-tori, protezionisti e normatori di fronte al problemanuovo di un’esposizione estremamente localizzata epraticamente limitata a una parte della testa; a que-sto caso, per le ragioni sopra esposte, non potevanoessere applicati i modelli dosimetrici fino ad alloraimpiegati.

In realtà, il problema non nasce con la telefoniacellulare, essendo lo stesso tipo di esposizionecomune a tutti i sistemi di comunicazione mobile, giàin uso da molti anni: esempi significativi sono iwalkie-talkie e le ricetrasmittenti portatili per radioa-matori.

Per poter rispondere agli interrogativi specificiposti da questo tipo di apparati, le principaliOrganizzazioni protezionistiche hanno ripercorso, sindall’inizio, il processo logico già descritto, facendoperò riferimento a modelli della testa anziché dell’in-tero corpo e tenendo presenti le particolari caratteri-stiche dell’antenna radiante e la sua posizione.

Gli studi sull’assorbimento di energia sono statieffettuati sia mediante metodi di calcolo numerico,sia su fantocci di tessuto equivalente a quelli delcorpo umano. Per quanto riguarda in particolare iprimi, vale la pena di ricordare che nell’ambito di unprogetto COST (Cooperation in Science and Technology)dell’Unione Europea sono state coordinate numerosericerche condotte con modelli e codici di calcolodiversi, per verificarne, attraverso il reciproco con-fronto, l’affidabilità [5].

Il buon accordo dei dati forniti dai diversi codici,nonché di questi con quelli ottenuti sperimental-mente su fantocci, rende affidabili le conclusioni, chepossono sintetizzarsi come segue: i telefoni cellulari,sia TACS sia GSM, emettono potenze talmente basseda non poter dar luogo, in nessuna condizione d’uso,ad aumenti apprezzabili della temperatura, in partico-lare nei tessuti cerebrali. I walkie-talkie e, soprat-tutto, le ricetrasmittenti radioamatoriali, che emet-tono potenze più elevate, potrebbero invece darluogo ad assorbimenti di energia superiori a quelliraccomandati, e anche a un certo aumento della tem-peratura, particolarmente nell’occhio: quest’organoinfatti - per la sua scarsa vascolarizzazione che nonconsente un efficiente smaltimento del calore - è con-siderato un organo critico per questo tipo di esposi-zioni. Può essere in proposito osservato che gli appa-recchi in questione vengono in genere tenuti difronte al viso e irraggiano quindi direttamente gliocchi, a differenza di quanto accade con i telefoni cel-lulari.

Al di fuori della letteratura scientifica, è stata datanotizia di vari casi di disturbi di carattere soggettivo

(cefalea, senso di vertigini, nausea) riportati da alcuniindividui durante l’uso del telefono cellulare; in qual-che caso, il disturbo era lamentato anche se iltelefono era utilizzato da altre persone nelle vici-nanze.

Questi casi - da considerare con molta cautela peri possibili effetti di suggestione - potrebbero costi-tuire un esempio di “ipersensibilità ai campi elettro-magnetici”. Di questo fenomeno, attentamente ana-lizzato in questi ultimi anni [6] [7], non si hannoprove convincenti, anche perché diversi studi in cui isoggetti erano sottoposti in modo controllato a esposi-zioni di cui non erano consapevoli (i cosiddetti “studidi provocazione”) hanno generalmente fornito esitonegativo.

3. Effetti dell’esposizione a lungo termine

In alcune nazioni (particolarmente in GranBretagna e negli Stati Uniti) sono state intentate negliultimi anni diverse azioni legali contro aziende produt-trici di apparecchi cellulari, o contro i gestori delle retidi telefonia mobile, da parte di familiari di utenti dece-duti per tumore, soprattutto cerebrale. Alla base diqueste cause vi era l’assunzione che l’esposizione pro-lungata ai campi elettromagnetici ad alta frequenzautilizzati per la telefonia cellulare potesse favorire losviluppo di tumori, in analogia con quanto era statoprecedentemente ipotizzato per i campi magnetici afrequenze estremamente basse (50 o 60 Hz).

Non sorprende che, stando almeno a quanto ripor-tato dai mezzi di informazione, nessuna di questecause legali sia stata vinta dai ricorrenti, in quanto l’i-potesi non ha alcuna base logico-scientifica: infatti, lanormale prevalenza di tumori cerebrali da un lato e lapercentuale di utenti di telefoni cellulari dall’altrosono così elevate che un numero rilevante di decessiper questa patologia tra gli utenti deve considerarsi,per semplici ragioni probabilistiche, comunque attesoa priori, e l’osservazione di singoli casi non puòquindi avere particolare significato statistico.

Inoltre, ogni estrapolazione delle osservazioni epi-demiologiche (peraltro ancora molto controverse) rela-tive ai campi magnetici a 50 Hz al caso dei telefoni cel-lulari è arbitraria e assolutamente improponibile per lecaratteristiche completamente diverse dei campi.

In assenza di indagini epidemiologiche specificheper la telefonia cellulare, una verifica di quanto possaessere plausibile l’ipotesi che i campi elettromagne-tici - associati a questa tecnologia - svolgano un ruolonello sviluppo dei tumori può essere effettuata pren-dendo in esame le ricerche epidemiologiche relativea campi elettromagnetici di frequenza non troppo dis-simile, cioè campi a radiofrequenze e microonde, magenerati da sorgenti diverse. Recenti contributiapparsi nella letteratura del settore [8] [9] [10] indi-cano che i dati epidemiologici sono non conclusivi eparzialmente contraddittori. Il loro quadro generale èquello che, tipicamente, la ricerca epidemiologicaoffre quando essa si propone di verificare l’esistenzadi rischi che, comunque, sarebbero molto ridotti. Inquesto caso, infatti, l’epidemiologia si trova a doverfronteggiare limitazioni intrinseche, dovute al ruolo

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che il caso gioca inevitabilmente in qualunque analisistatistica. Le incertezze e le contraddizioni che con-traddistinguono questo tipo di indagini non indicanoquindi un’inadeguatezza o una scarsa qualità deglistudi bensì, verosimilmente, il fatto che i rischi ipo-tizzati sono molto ridotti, se non addirittura inesi-stenti.

A queste considerazioni di carattere generaleoccorre aggiungere che, per quanto riguarda la telefo-nia cellulare, le indagini epidemiologiche svolte neglianni passati potrebbero, al più, fornire dei motivi diplausibilità per eventuali effetti a lungo termine,essendo comunque i dati riferiti a sorgenti ed a moda-lità di esposizione molto differenti. I risultati otte-nuti, ad esempio, su lavoratori addetti ai radar, chesono stati ampiamente studiati per le potenziali espo-sizioni molto elevate, non possono essere trasposti alcaso della telefonia cellulare se non con molta cautelaed a fini puramente indicativi.

Per una valutazione attendibile dei rischi sanitarioccorre anche considerare le ricerche su sistemi biolo-gici in vitro ed in vivo, che costituiscono un comple-mento fondamentale delle indagini epidemiologiche;esse, sebbene importanti perché riferite direttamenteall’uomo, conservano comunque un carattere di pureosservazioni statistiche. Il quadro complessivo dellaricerca biologica non mostra che i campi a radiofre-quenze e microonde siano mutageni e non forniscequindi elementi di plausibilità all’ipotesi di un lororuolo nell’induzione di tumori [1] [11] [12] [13].

Le considerazioni fin qui svolte sono efficace-mente riassunte in un documento di informazione alpubblico dell’Organizzazione Mondiale della Sanità(OMS 1998a), che afferma tra l’altro che “una revi-sione dei dati scientifici svolta dall’OMS nell’ambitodel Progetto internazionale campi elettromagnetici haconcluso che, sulla base della letteratura attuale, nonc’è alcuna evidenza convincente che l’esposizione acampi elettromagnetici a radiofrequenza abbrevi ladurata della vita umana, né che induca o che favoriscail cancro”.

4. Interferenza con pacemaker e dispositiviimpiantati

Nel 1994, ricercatori dell’Istituto Superiore diSanità segnalarono per la prima volta la possibilità diinterferenze tra i segnali prodotti da telefoni cellularie apparati per la stimolazione cardiaca (pacemaker).

I risultati, successivamente confermati da altrigruppi di ricerca operanti in diverse nazioni, mostranoche le interferenze sono dovute a particolarisequenze di segnali che il telefono portatile scambiacon la stazione radio base in fase di chiamata da partedi quest’ultima, e che si presentano solo se l’antennasi trova a pochi centimetri di distanza dai terminali diingresso dell’elettrocatetere nel pacemaker.

Le interferenze poi sono state osservate solo peralcuni modelli di pacemaker e possono dar luogo,sempre in relazione al modello, a malfunzionamentidi diverso tipo, che vanno da una semplice commuta-zione automatica da un funzionamento sincrono auno asincrono (senza alcun rischio per il paziente)

fino all’inibizione del pacemaker [14].Il problema, in sé, non è dunque di carattere sani-

tario, bensì di compatibilità elettromagnetica ed intale ambito esso deve essere risolto. Sono stati giàmessi a punto standard di progetto per i pacemaker,finalizzati ad una loro protezione da interferenzeesterne; ciò che si impone è quindi un’armonizzazionetra questi standard e quelli costruttivi dei telefoni cel-lulari.

Il fatto che la maggior parte dei modelli piùrecenti di pacemaker non presentino nessuno deimalfunzionamenti sopra menzionati mette in evi-denza che le soluzioni tecniche sono già oggi disponi-bili e che il problema sarà verosimilmente risolto inmodo definitivo in un prossimo futuro.

Rimane comunque aperto il problema transitoriodei portatori degli attuali modelli di pacemaker. Aquesto proposito appare opportuna una discussionepiù ampia che vada al di là della telefonia cellulare,per analizzare l’atteggiamento del portatore di pace-maker verso i campi elettromagnetici in generale.

Il problema fondamentale per questi pazienti èquello di conciliare le esigenze di protezione conquelle della serenità di vita di soggetti che, per ilfatto stesso di dipendere in qualche misura da undispositivo impiantato, sono in genere psicologica-mente fragili e vulnerabili.

Un punto chiave della discussione è il fatto che ilpacemaker costituisce ormai solo per una parte deipazienti un ausilio vitale, mentre va sempre piùdiffondendosi la tendenza a installarlo come supportoper un miglioramento della qualità della vita. In que-st’ultimo caso, un suo malfunzionamento non com-porta rischi gravi per il portatore.

Va inoltre ulteriormente ribadito che molti deimeccanismi di interferenza con campi elettromagne-tici esterni (di qualunque origine, e non solo connessicon la telefonia cellulare) danno luogo semplice-mente a una commutazione da un modo di funziona-mento ad un altro, senza che venga meno la funzionebasilare del dispositivo.

I casi di effettivo rischio per la salute sono quindilimitati alla possibilità di inibire i pacemaker, e soloin soggetti che siano vitalmente dipendenti da questistimolatori cardiaci.

A conclusione di quanto esposto si può osservareche, dal punto di vista del paziente, i problemi dicompatibilità tra pacemaker e campi elettromagne-tici esterni (di qualunque origine e natura questisiano) possono essere risolti solo attraverso adeguateconoscenze e corrette informazioni. È quindi doveredei costruttori informare i medici sulle caratteristichedei dispositivi e sulla sensibilità e suscettibilità diessi ad interferenze esterne; è dovere poi dei mediciinformare a loro volta i pazienti non solo sulle carat-teristiche tecniche, ma anche sulle funzioni del parti-colare dispositivo impiantato e fornire loro i consiglipiù idonei a salvaguardarli da rischi reali, evitandonello stesso tempo eccessi di scrupolo che inducanoa vedere in qualunque oggetto che emetta campielettromagnetici una fonte di rischi per la salute, senon per la vita stessa, che possono essere inveceanche del tutto inesistenti.

Considerazioni del tutto analoghe possono essere

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svolte per altri dispositivi impiantati, come pompeper l’infusione di farmaci o defibrillatori cardiaci.

Data la loro funzione vitale, questi sistemi meri-tano particolare attenzione e sono, per questo, oggioggetto di approfondite indagini. I dati finora dispo-nibili indicano, fortunatamente, possibilità di interfe-renza sensibilmente minori rispetto ai pacemaker.

5. Interferenza con apparati biomedicali inambiente ospedaliero

Come tutti i sistemi che irraggiano campi elettro-magnetici, i telefoni cellulari pongono problemi dicompatibilità con altri sistemi a funzionamento elet-tronico, di cui i pacemaker ed i dispositivi impiantaticostituiscono solo un caso particolare.

Altri esempi noti, anche per l’attenzione chehanno ricevuto dai mezzi di informazione, sono leinterferenze con i sistemi di controllo delle automo-bili - i cosiddetti “computer di bordo” - o di pilotag-gio degli aerei (che giustificano la proibizione d’usodei telefoni cellulari a bordo degli apparecchi).

Nella letteratura tecnico-scientifica sono riportatinumerosi casi di malfunzionamento di apparecchibiomedicali in ambiente ospedaliero. Questi possonoriguardare sia sistemi di terapia, come pompe per lasomministrazione controllata di farmaci, sia sistemi didiagnosi. In questi ultimi sistemi, le interferenze pos-sono dar luogo a indicazioni errate o a segnali spuri,con una possibile errata interpretazione e diagnosi daparte del medico.

Anche in questo caso si impongono soluzioni chenon possono prescindere da una conoscenza dellanatura e dei limiti del problema. Prove sperimentalihanno dimostrato che i telefoni cellulari possono darluogo ad interferenze come quelle sopra indicateentro un raggio massimo di circa 3 metri; le stesseprove hanno anche indicato che i walkie-talkie - daanni usati in alcuni ambienti ospedalieri senza parti-colari attenzioni - possono interferire con gli stessisistemi fino a distanze maggiori, dell’ordine dei 5metri, a causa delle più elevate potenze irraggiate.Anche dal punto di vista statistico, il numero di mal-funzionamenti segnalati per effetto dei walkie-talkiesupera quello relativo ai telefoni cellulari [15].

L’uso non solo dei telefoni cellulari, ma anche deiwalkie-talkie, deve quindi essere interdetto in tutti icasi in cui possa comportare rischi diretti o indirettiper il paziente. Occorrerebbe, in questo caso, che leautorità sanitarie fornissero chiari orientamenti gene-rali, che concilino le esigenze di protezione con l’in-dubbia utilità del telefono cellulare come strumentodi lavoro per il medico e come ausilio psicologico peril paziente.

Dovrebbe spettare successivamente ai medici tra-durre, negli specifici ambienti ospedalieri, tali orien-tamenti in norme di pratica attuazione, individuandole aree e le situazioni in cui debba essere interdettol’uso di telefoni mobili (appaiono ovvi casi quali lesale operatorie, i reparti di rianimazione e terapiaintensiva, la vicinanza ad elettrocardiografi ed elet-troencefalografi), ed evitando proibizioni indiscrimi-nate che, oltre a privare medici e pazienti di uno

strumento di cui si è già sottolineata l’utilità, contri-buirebbe ad alimentare ulteriormente i diffusi egenerici allarmismi che già circondano la telefoniacellulare.

6. Il ruolo delle stazioni radio base

Le considerazioni svolte in precedenza riguardanoin generale i campi elettromagnetici generati daisistemi di telefonia mobile in tutte le loro compo-nenti.

L’attenzione dei ricercatori e delle organizzazioniprotezionistiche è, comunque, concentrata soprat-tutto sugli apparecchi mobili che, per la vicinanzadell’antenna al corpo dell’utente, possono dar luogo aesposizioni significative.

Le preoccupazioni dell’opinione pubblica, al con-trario, nascono soprattutto dalle antenne radio base,che sono motivo di polemica, se non di aperta opposi-zione, nonostante i livelli di esposizione cui questepossono dar luogo nei normali ambenti di vita sianocentinaia o migliaia di volte inferiori rispetto a quellicui, almeno localmente, può dar luogo il telefono cel-lulare.

Questi timori non sono del tutto sorprendenti,essendo ben noto e scientificamente documentatoche l’uomo comune percepisce in modo particolar-mente acuto tutti i rischi che non sono liberamentescelti (come sono, invece, quelli che potrebbero deri-vare dall’uso del telefonino), che non possono essereevitati (come nel caso di chi abiti vicino ad un’an-tenna) e di cui non abbia il controllo [6] [16] [17].

Gli studi sulla percezione del rischio indicanoperaltro, come è ovvio, che questa è condizionata inmodo determinante dalla disponibilità di una correttae completa informazione.

Appaiono quindi opportune, a conclusione di que-ste note, alcune considerazioni sul ruolo delleantenne radio base, anche nella prospettiva generaledei rischi da esposizione a campi elettromagneticigenerati da altre sorgenti.

In primo luogo, si deve osservare che tutte leantenne radio base presentano caratteristiche sostan-zialmente comuni; ciò permette di esprimere perquesto tipo di impianti valutazioni di carattere sanita-rio del tutto generali, prescindendo dalla singolainstallazione. Queste valutazioni sono, peraltro, abba-stanza dirette e immediate; la struttura relativamentesemplice degli impianti consente infatti di valutarecon ottima approssimazione, attraverso codici di cal-colo standardizzati, i livelli di campo elettromagne-tico nell’ambiente circostante, senza necessità dimisure sperimentali.

Appare quindi del tutto ingiustificata la richiesta diverifiche sistematiche su ogni singola installazione:esse infatti comportano un notevole impegno dirisorse per un banale e ripetitivo esercizio tecnico dalrisultato scontato in partenza; data la sostanzialeuniformità delle caratteristiche delle antenne, cui si ègià accennato, i livelli di campo elettromagnetico chesi possono riscontrare nelle loro vicinanze sono infattisempre dello stesso ordine di grandezza. Queste veri-fiche appaiono tanto più vuote di significato sanitario

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se si considera che i livelli misurati, oltre che uniformie prevedibili, sono generalmente almeno di un ordinedi grandezza inferiori ai limiti raccomandati dalle piùautorevoli normative internazionali [2] [3] [4].

In base a quest’ultima considerazione si possonofornire risposte precise ad alcuni dei legittimi inter-rogativi posti dall’opinione pubblica. Sono assoluta-mente da escludere, in qualunque condizione pra-tica di esposizione della popolazione, effetti termiciimputabili alle emissioni delle antenne radio base,così come possono essere esclusi effetti di interfe-renza su pacemaker e altri dispositivi impiantati.

Per quanto riguarda eventuali effetti a lungo ter-mine, che non possono essere categoricamenteesclusi a priori (per i campi elettrici o magneticicome per qualunque altro agente fisico, chimico obiologico), oltre a ribadire che le conoscenze scienti-fiche, soprattutto le più recenti, non forniscono ele-menti a favore di una loro esistenza, è opportunoesaminare il ruolo che, anche in questa ipotesi,potrebbero avere gli impianti di telefonia cellularenel quadro più ampio delle esposizioni a campi elet-tromagnetici in generale.

Numerose campagne di misura hanno dimostratoche le intensità dei campi elettromagnetici generatidalle antenne radio base sono basse rispetto nonsolo ai limiti di esposizione ma anche a quelle deicampi che, in molte circostanze, sono generati nellostesso ambiente da altre sorgenti. A titolo di esem-pio, nel caso di un’antenna radio base installata suun edificio residenziale in area urbana (sono questigli impianti più frequentemente oggetto di conte-stazione), il contributo che questa fornisce al campoelettromagnetico globale misurato sul terrazzo stessodell’edificio risulta generalmente confrontabile conquello di fondo, attribuibile soprattutto ad antenneradiotelevisive [18] [19]. È stato valutato che, ingenerale, in aree urbane e all’aperto, il contributodei sistemi di telefonia cellulare sia dello stessoordine di quello di una singola emittente radiofonicao televisiva. All’interno degli edifici, il peso relativodelle antenne radio base è ancora inferiore.

In conclusione - qualunque sia l’effetto ipotizza-bile per l’esposizione a campi elettromagnetici aradiofrequenze e microonde - ai fini di una valuta-zione sanitaria completa ed oggettiva, occorre tenerconto del ruolo preminente di altre sorgenti sullequali, soprattutto in casi particolarmente eclatanti enon rari come quelli di potenti antenne radiotelevi-sive vicine ad abitazioni, sarebbe opportuno interve-nire in modo prioritario.

Le considerazioni qui esposte, largamente condi-vise a livello internazionale [18] [20] [21] [22] [23],sono riportate anche in un articolo del notiziario uffi-ciale dell’Istituto Superiore di Sanità [24].

7. Conclusioni

Come tutti i sistemi profondamente innovativi, latelefonia cellulare ha destato non solo interesse,curiosità ed entusiasmi, per l’indiscutibile utilità delservizio, ma anche interrogativi su possibili rischi perla salute. Questi interrogativi sono assolutamente giu-

stificati e comprensibili, soprattutto se si consideranoalcuni elementi importanti nella percezione delrischio, come l’impercettibilità della radiazione elet-tromagnetica, le particolari modalità di esposizione, ledimensioni delle antenne radio base e la loro fre-quente collocazione all’interno di centri abitati.

Sono quindi doverose risposte chiare e argomen-tate, sia da parte del mondo scientifico, sia dalle auto-rità sanitarie centrali e locali. Grazie alle conoscenzegià acquisite in decenni di studi sugli effetti delleradiofrequenze e microonde in generale e ai notevolisforzi, sia di ricerca sia di verifica sul campo, nel settoredella telefonia mobile in particolare, molte di questerisposte possono essere oggi fornite in termini precisi.

Nonostante ciò, prevale ancora, nei confronti dellatelefonia cellulare, un atteggiamento di allarmismo. Èbene ricordare che quest’ultimo costituisce anch’essoun danno alla salute essendo la salute stessa, secondola definizione dell’Organizzazione Mondiale dellaSanità “uno stato di completo benessere fisico, psico-logico e sociale e non semplicemente l’assenza dimalattie o infermità”.

Come si è cercato di evidenziare in queste note,alla base di tale allarmismo non vi è una carenza diconoscenze scientifiche, bensì di corretta informa-zione, e ciò deve essere motivo di riflessione e dipreoccupazione. Un’informazione corretta e completacostituisce infatti non solo un preciso dovere nei con-fronti dei cittadini, ma il presupposto necessario per-ché una tecnologia che comunque non potrà non con-tinuare ad espandersi (anche per la richiesta deglistessi cittadini) possa svilupparsi secondo criteri checoncilino nel modo migliore le esigenze di protezionedella salute con quelle tecniche ed economiche delservizio e possa, su queste basi, trovare il consenso ditutte le parti interessate.

COST Cooperation in Science and TechnologySAR Specific Absorption Rate

[1] Environmental Criteria 137. Electromagnetic Fields(300 Hz to 300 GHz). WHO/UNEP/ IRPA,World Health Organization, Ginevra, 1993.

[2] ICNIRP: Guidelines for Limiting Exposure toTime-Var ying Electric, Magnetic, andElectromagnetic Fields (up to 300 GHz). «HealthPhys.» 74:494-522, 1998.

[3] Esposizione umana ai campi elettromagnetici. Altafrequenza (100 - 300 GHz). Norma SperimentaleEuropea ENV 5611-2, CENELEC, CEI,Milano.

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[16] Kunsch, B.: Electromagnetic fields and risk percep-tion. Proceedings of the COST 244 Meeting onElectromagnetic Hypersensitivity (D.Simunic,ed.). Graz, Austria, 26-27 settembre 1994.

[17] Wiedemann, P.: Introduction to Risk Perceptionand Risk Communication. Arbeiten zur Risiko-Kommunikation, Helf 38. Jülich, Germania,1993.

[18] National Symposium on Wireless TransmissionBase Facilities: a Tutorial. Federal Focus,Washington, D.C., USA, 1995.

[19] Garn, H.: Health Aspects of Cellular MobileTelephones. Proceedings of the 9th InternationalConference of the International RadiationProtection Association (IRPA9). Vienna, 14-19aprile 1996, Vol. 1, pp. 243-249.

[20] ICNIRP: Health Issues Related to the Use ofHand-Held Radiotelephones and Base Transmitters.«Health Phys.» 70:587-593, 1996.

[21] SSI: Radiation from Mobile Telephony BaseStations. SSI Information 97:05. SwedishRadiation Protection Institute, Stockholm,1997.

[22] OMS: Campi elettromagnetici e salute pubblica.Effetti sanitari dei campi a radiofrequenza.Promemoria n. 183, 1998. (Documento disponi-bile sul sito Internet del ProgettoInternazionale Campi Elettromagneticidell’Organizzazione Mondiale della Sanità:www.who.int/peh-emf).

[23] OMS: Campi elettromagnetici e salute pubblica. Itelefoni mobili e le loro stazioni radio base.Promemoria n. 193, 1998. (Documento disponi-bile sul sito Internet del ProgettoInternazionale Campi Elettromagneticidell’Organizzazione Mondiale della Sanità:www.who.int/peh-emf).

[24] Grandolfo, M.; Mariutti, G.F.; Polichetti, A.;Vecchia, P.: Esposizione della popolazione aicampi elettromagnetici generati dalle antenne radiobase per la telefonia cellulare. «Notiziariodell’Istituto Superiore di Sanità», Vol. 9, n. 11,novembre 1996.

[4] IEEE Standard for Safety Levels with Respect toHuman Exposure to Radio FrequencyElectromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz.Document IEEE C95-1, Institute of Electricaland Electronics Engineers, New York, 1999.

[5] Proceedings of the COST 244 Meeting on ReferenceModels for Bioelectromagnetic Test of MobileCommunication Systems (D.Simunic, ed.). COST,Roma, 17-19 novembre 1994.

[6] Berqvist, U.; Vogel, E. (Eds.): Possible HealthImplications of Subjective Symptoms andElectromagnetic Fields. A Report by a EuropeanGroup of Experts for the EuropeanCommission, DG V. Arbete och Hälsa 1997:19,1997.

[7] Leitgeb, N. (Ed.): Proceedings of the InternationalWorkshop on Electromagnetic Fields and Non-Specific Health Symptoms. Graz, Austria, 19-20settembre 1998.

[8] Vecchia, P.: Epidemiological studies on long termeffects of radiofrequency and microwave electroma-gnetic fields. In: Proceedings of the InternationalSymposium on Future Telecommunications and theElectromagnetic Environment. Eliat, Israele, 22-26 gennaio 1995, pp. 138-145.

[9] Kilkenny, M.; Cardis, E.: Possible Health Effectsfrom Radio Frequency Exposure. «EpidemiologicalReview», in: Proceedings of the Forum on FutureEuropean Research on Mobile Communications andHealth. Bordeaux, Francia, 19-20 aprile 1999.

[10] Elwood, J.M.: A Critical Review ofEpidemiological Studies of RadiofrequencyExposure and Human Cancers. «Environ. HealthPerspect. » 107, Supplement 1:155-168, 1999.

[11] Non-ionising Radiation: Sources, Exposure andHealth Effects. CEC (1995), ReportCEC/V/F/1/LUX/35/95, EuropeanCommission, Directorate General V,Lussemburgo, 1995.

[12] Matthes, R.; Bernhardt, J.H.; Repacholi, M.H.(Eds.): Non-Thermal Effects of ElectromagneticFields. Proceedings of the InternationalSymposyum on Biological Effects of Non-Thermal Pulse and Amplitude Modulated RFFields and Related Health Hazards, Monaco-Neuerberg, Germania, 20-22 novembre 1996.

[13] Moulder, J.E.; Erdreich, L.S.; Malyapa, R.S.;Merritt, J.; Pickard, W.F.; Vijayalaxmi: CellPhones and Cancer: What Is the Evidence for a con-nection? Radiat. Res. 151:513-531, 1999.

[14] Barbaro, V.; Bartolini, P.; Donato, A.; Militello,C.: Interferenza tra telefonia cellulare e pacemaker.Stato dell’arte al 1995, Cardiostimolazione14:10-19, 1995.

[15] Electromagnetic Compatibility for Medical Devices.Issues and Solutions. FDA/AAMI ConferenceReport, AAMI, Association for theAdvancement of Medical Instrumentation,Arlington, VA, USA, 1996.

Paolo Vecchia si è laureato in Fisica presso l’Università di Romanel 1969. Dal 1973 lavora preso il Laboratorio di Fisica dell’IstitutoSuperiore di Sanità, dove dirige dal 1991 il settore Radiazioni NonIonizzanti. La sua attività nel settore della ricerca sugli effettibiologici e sanitari si è tradotta nella pubblicazione di oltre centoarticoli su riviste scientifiche e nella partecipazione attiva a numerosiCongressi nazionali e internazionali. Svolge inoltre un’intensa attivitàdi consulenza nel settore della protezione e dello sviluppo dinormative e di linee guida, in seno sia al proprio Istituto sia adorganismi internazionali. È attualmente presidente dell’AssociazioneItaliana di Radioprotezione (AIRP), presidente dell’AssociazioneEuropea di Bioelettromagnetismo (EBEA), membro del ComitatoScientifico Consultivo del Progetto Internazionale CEM (campielettromagnetici) dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, membrodello Steering Committee del Progetto Europeo COST 244bis“Effetti biomedici dei campi elettromagnetici”, componente dellaCommissione Internazionale per la Protezione dalle Radiazioni NonIonizzanti (ICNIRP) e di varie commissioni nazionali.

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Valutazione dell’esposizione a radiazione elettromagneticaemessa da ripetitori per telefonia cellulare


GIOVANNI D’AMORE Uno degli elementi più complessi per valutare l’esposizione alle radiazioni elettroma-gnetiche è rappresentato da una corretta effettuazione delle misure. Esse dipendono danumerosi fattori legati sia alle sorgenti (quali, ad esempio, la frequenza dei segnali, iltipo di modulazione, l’intensità del campo elettromagnetico), sia alle modalità di fun-zionamento (ad esempio direzione dell’emissione), sia al tipo di antenna utilizzata, siaanche all’ubicazione dei ripetitori (urbano, sub-urbano o extraurbano) e alla coesisten-za di più impianti.Nell’articolo sono chiariti gli aspetti di maggior rilievo che influenzano queste misure esono presentati anche i risultati dell’attività di controllo svolta dal Dipartimento diIvrea dell’Agenzia Regionale per la Prevenzione e l’Ambiente.I valori relativi ai ripetitori per telefonia cellulare sono finora in genere confrontabili conil rumore di fondo già presente in ambiente urbano. Occorre, tuttavia, continuare a moni-torare il territorio anche per rilevare con continuità la crescita del campo elettrico dovu-ta allo sviluppo della telefonia mobile.

1. Introduzione

Il rapido sviluppo della telefonia mobile ha portato auna crescente diffusione di antenne ricetrasmittenti(ripetitori) in ambiente urbano e, conseguentemente, aun significativo aumento degli individui della popola-zione interessati dall’esposizione a radiazione elettroma-gnetica emessa dai ripetitori. Negli ultimi anni è quindiemersa in modo sempre più stringente l’esigenza divalutare sia teoricamente che sperimentalmente i livellidi esposizione della popolazione al campo elettromagne-tico, CEM (Campo ElettroMagnetico), generato dagli RTC(Ripetitori per Telefonia Cellulare), per poter quantificareil rischio sulla base del rispetto di livelli limite di esposi-zione definiti da leggi, raccomandati da organismi tec-nici o, ancora, individuati da ricerche scientifiche ancoradiscusse e non definitive.

Una corretta valutazione dell’esposizione risultaspesso complessa per i numerosi fattori che devonoessere presi in considerazione, legati alle caratteristi-che tecniche di emissione della sorgente (intensitàdel CEM, frequenza, modulazione, …), a quelle dellasua dislocazione (area urbana, extra urbana, coesi-stenza di più impianti, presenza di strutture metalli-che, …) e alle sue modalità di funzionamento (dire-zionalità dell’emissione, continuità nel tempo, …).

In questo lavoro sono sviluppati gli aspetti più cri-tici nella valutazione dell’esposizione e sono presen-tati i risultati dell’attività di monitoraggio svolta dalDipartimento di Ivrea dell’ARPA (Agenzia Regionaleper la Prevenzione e l’Ambiente) Piemonte.

2. Caratteristiche delle sorgenti

I sistemi radiomobili oggi più utilizzati e che sonotrattati in questo lavoro sono di due tipi: TACS (TotalAccess Communication System) e GSM (Global System forMobile communication).

Entrambi i sistemi sono di tipo cellulare in quantoapplicano una tecnica che consiste nel riutilizzo dellastessa frequenza più volte in luoghi diversi e suffi-cientemente lontani tra loro. Per ottenere questorisultato si suddivide il territorio in aree aventidimensioni limitate, dette celle, ognuna delle quali èservita da una SRB (Stazione Radio Base) che operaquindi con potenza ridotta. L’utilizzo di potenze infe-riori a quelle tipiche dei sistemi di comunicazionenon cellulari, quali quelli che effettuano trasmissioniradiotelevisive, è un’importante caratteristica degliimpianti RTC. In particolare, questi impianti hannouna potenza in antenna variabile da alcune decine diWatt (solitamente inferiore a 50 W per i sistemi GSM)a circa 300 W.

I sistemi TACS e GSM presentano profonde diffe-renze sia nelle caratteristiche tecniche degli impiantiche nelle modalità di accesso alle risorse radio.

Il sistema TACS opera con segnali modulati in fre-quenza (FM) in modo analogico e con banda di canalepari a 25 kHz. Esso utilizza una tecnica di accesso alcanale radio di tipo FDMA (Frequency Division MultipleAccess) sulla base della quale ad ogni frequenza por-tante corrisponde un singolo canale radio sul quale lastazione mobile e la SRB trasmettono continuamente

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d’Amore • Valutazione dell’esposizione a radiazione elettromagnetica emessa da ripetitori per telefonia cellulare

e simultaneamente (figura 1). La SRB trasmettegeneralmente un massimo di 32 canali nell’intervallodi frequenze 927 - 950 MHz.

Il sistema GSM utilizza segnali con modulazionenumerica. Questa tecnica consente di adottare lamodalità di accesso a divisione di tempo, TDMA (TimeDivision Multiple Access), per la trasmissione su unastessa frequenza portante di più canali radio (figura 2).

L’apparecchio mobile non trasmette continua-mente, ma emette su una data frequenza in intervallidi tempo prefissati, timeslot, che ricorrono ciclica-mente. In questo modo con una stessa frequenzasono serviti più utenti, pari al numero totale di time-slot (trama) realizzati su quella frequenza, che nell’at-tuale sistema GSM è pari a otto. Tenendo conto chela durata della trama è di 4,616 ms, la frequenza diripetizione dei timeslot è di 217 Hz.

Una caratteristica fondamentale del sistema GSMè il tipo di modulazione numerica del segnale cheriguarda sia la sua fase che la sua frequenza, GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying). In particolare, nellamodulazione GMSK si ha uno spostamento nella fasedel segnale da +90° a -90° in corrispondenza di unospostamento della frequenza della portante da+67,708 kHz a -67,708 kHz (figura 3).

Lo spettro è ridotto in estensione frequenzialegrazie all’utilizzo di un filtro gaussiano. Solitamente

le SRB trasmettono fino ad un massimo di otto por-tanti nell’intervallo di frequenze 935 - 960 MHz.

La distanza massima entro cui può essere realiz-zato il collegamento telefonico non è elevata ed èvariabile generalmente da 0,5 a 35 km, la densità diinstallazioni RTC in aree urbane è perciò alta ed èancora in fase di crescita elevata. A fronte di una mag-giore penetrazione nell’ambiente urbano rispetto aitrasmettitori radiotelevisivi, gli impianti RTC presen-tano una minore potenza in antenna dando luogo,quindi, ad esposizioni più localizzate.

Gli impianti sono costituiti da un minimo di uno aun massimo di tre sistemi di antenne (celle) che emet-tono in modo molto direttivo e, nel caso di piùsistemi, lungo direzioni che differiscono di 120°. Infigura 4 sono riportati un diagramma di irradiazioneorizzontale e uno verticale tipici di una antenna utiliz-zata in una SRB per telefonia mobile. In alcuni casi gliimpianti RTC possono anche essere costituiti daantenne omnidirezionali.

3. Misure di campo elettromagnetico

Le misure di CEM a radiofrequenza emessi daimpianti RTC devono essere effettuate con un com-plesso di misura che consenta di discriminare la fre-quenza (misure in banda stretta) dei diversi segnalirilevati. Una misura del livello globale di CEM ese-guita con un misuratore che ha una risposta in fre-quenza non selettiva (misura a banda larga), non è ingenere adeguata a questo tipo di valutazioni per duemotivi: anzitutto in quanto è necessario individuare illivello di CEM emesso dalla singola cella, per poteresprimere un giudizio sul suo contributo all’inquina-mento elettromagnetico complessivo, e, in secondoluogo, perché i misuratori a larga banda possono avereuna risposta in frequenza che pesa in modo diverso idiversi contributi, dando luogo a un livello di campototale non corretto.

La presenza di segnali modulati a banda larga,come quelli di tipo GSM, può causare risposte noncorrette dei misuratori a larga banda che, solitamente,non sono calibrati per questo tipo di segnali.

La misura a larga banda non può tenere contodella variabilità dell’emissione dei ripetitori.

In questo caso, infatti, il livello di CEM dipendedal numero di canali attivati al momento della misura

1 2 3 4 5 6 7 8 n

Numero delcanale fonico

frequenza

tempo

25 kHz

Figura 1 Sistema di accesso multiplo a divisione di fre-quenza FDMA (Frequency Division MultipleAccess).

canale 07 canale 15 canale 23canale 06 canale 14 canale 22



canale 01 canale 09 canale 17canale 00

200 kHz 200 kHz

Freq

uenz

a

200 kHz

f0 f1 f2t0

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t

canale 08 canale 16

Figura 2 Sistema di accesso multiplo misto a divisionedi tempo e frequenza TDMA (Time DivisionMultiple Access) e FDMA.

Frequenza

Fase +90°

-67,708 kHz

+67,708 kHz

-90°

Figura 3 Modulazione numerica di un segnale in fre-quenza e fase di tipo GMSK (GaussianMinimum Shift Keying).

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che può dar luogo, quindi, ad una sottostima delvalore massimo di esposizione.

I misuratori a larga banda possono pertanto essereutilizzati, limitatamente all’effettuazione di unaprima mappatura dei livelli di CEM nell’area inda-gata, per determinare i punti di maggiore esposizione;per una valutazione più accurata del livello di esposi-zione conviene invece utilizzare un sistema di misurain banda stretta.

Le misure in banda stretta devono essere effettuatecon un sistema che consiste in un analizzatore di spet-tro collegato per mezzo di un cavo coassiale schermatoa una antenna ricevente (figura 5).

Per poter eseguire misure in ambiente esternooccorre realizzare un laboratorio mobile costituito daun furgone schermato, provvisto di gruppo elettro-geno, dove utilizzare l’analizzatore di spettro. Per otte-nere una maggiore riproducibilità dei dati acquisiti sulcampo, è importante automatizzare la misura pilotandol’analizzatore di spettro con un computer portatile: glispettri rilevati sul campo sono così acquisiti e rielabo-rati in laboratorio.

La gestione automatica delle misure può consen-tire, in particolare:• di acquisire, in ogni punto di misura e per ogni

componente, tre spettri ad intervalli di tempo prefis-sati, per valutare la variabilità dei livelli di campo

nel breve termine;• nel caso in cui si usino antenne direttive (ad esem-

pio del tipo log-coniche, log-periodiche o horn), dicomporre più spettri determinati puntando l’antennaricevente direttiva secondo diverse orientazioni, perottenere uno spettro unico nel quale siano presenti ipicchi più elevati, nel punto di misura considerato,dovuti a trasmettitori dislocati in diverse posizioni;

• di ottenere degli spettri rielaborati che tenganoconto dei fattori di calibrazione della catena dimisura alle diverse frequenze e di operazioni mate-matiche effettuate sui singoli picchi: ad esempiomedia delle tre misure, somma quadratica delle trecomponenti (misure con antenne a dipolo).In figura 6 è presentato uno spettro rilevato in

prossimità di un impianto RTC di tipo TACS.L’esame dello spettro relativo al sistema TACS mettein evidenza la presenza di sei canali emessi dalla cellaorientata verso il punto di misura (picchi più elevati)e sei canali emessi da una delle altre due celle (picchipiù bassi).

Poiché le celle dell’impianto considerato possono

gestire otto canali, la presenza di soli sei picchi percella nello spettro rilevato indica che al momentodella misura due canali non erano attivi. Una valuta-zione cautelativa dell’esposizione deve basarsi, inquesto caso, sulla conoscenza del livello di campodovuto a un singolo canale per cella e del numeromassimo di canali gestibili dalle celle.

In figura 7 sono invece riportate due portanti rela-tive a una SRB di tipo GSM che presentano una mag-giore larghezza rispetto alle portanti TACS in rela-zione alla maggiore banda passante tipica del sistemaGSM (200 kHz).

A seguito della diffusione sempre maggiore delleinstallazioni RTC ed al conseguente crescente inte-resse da parte della popolazione di conoscere i possi-bili rischi sanitari derivanti dall’esposizione ai CEMda esse generati, risulta di grande importanza la cono-scenza dei livelli di esposizione possibili in ambientiresidenziali prossimi a impianti RTC.

Nell’istogramma di figura 8 è riportata una sintesi

Dispersione di radiazione

90°

Orizzontale Verticale10° eletr. Downtilt

18°180°

3

0

3

10

0

dB dB

Figura 4 Diagrammi di irradiazione orizzontale e verti-cale, in coordinate polari, di un’antenna pertelefonia mobile.

-10 dBm

933,725

-65

5 dB/div

936,225Frequenza (MHz)

938,725

0,36935,21-27,77

U/mMHzdBm

0,38936,25-27,27

U/mMHzdBm

0,34937,31-28,10

U/mMHzdBm

0,83938,36-28,43

U/mMHzdBm

0,04935,03-47,77

U/mMHzdBm

0,04936,08-45,94

U/mMHzdBm

0,05937,66-45,43

U/mMHzdBm

Figura 6 Spettro del segnale emesso da un ripetitoreTACS (sei canali attivi per cella).

ANTENNARICEVENTE

SET DI POLILOGSPIRALE 200 - 1000 MHzDOUBLERIDGED 1 - 18 GHz

ATTENUAZIONE:0,1 - 0,5 dB/m

CAVOCOASSIALE

FURGONE SCHERMATO

PERSONALCOMPUTER

ANALIZZATOREDI SPETTRO

Figura 5 Schema a blocchi del sistema per misure inbanda stretta dei campi elettromagnetici.

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dei livelli di campo elettrico da noi rilevati in circacento punti di esposizione relativi sia ad ambientiinterni (abitazioni) sia esterni frequentati dalla popola-zione. In particolare i dati relativi all’intervallo 2-5 V/msono stati rilevati in ambiente esterno nelle immediatevicinanze dell’impianto. I dati dell’istogramma indi-cano che nella maggior parte dei casi il livello di campoelettrico al quale può essere esposto un individuo dellapopolazione a causa della vicinanza di un ripetitoreRTM è inferiore ad 1 V/m. Per fornire un’idea dell’en-tità di questo livello di esposizione si può ricordare chein un ambiente urbano si può avere tipicamente unlivello di fondo dovuto alle emissioni degli impiantiRTC proprio dell’ordine di 1 V/m.

4. Conclusioni

L’esposizione a radiazione elettromagneticaemessa dai ripetitori per telefonia cellulare (RTC) èmolto diffusa, particolarmente nell’ambiente urbano,a causa del grande numero di impianti che sonoinstallati in modo sempre più capillare. Per valutarein modo corretto tale esposizione è indispensabileconoscere le caratteristiche dei sistemi di antenna uti-lizzati e dei segnali trasmessi, cui consegue la messain atto di procedure complesse che devono tenere

conto di numerosi fattori comprendenti le caratteristi-che delle sorgenti, quelle del sito di misura e dellastrumentazione utilizzata. Affinamenti nella tecnicadi misura legati all’automatizzazione delle rilevazionisperimentali consentono di migliorare la determina-zione dell’esposizione, che spesso fattori ambientalirendono poco ripetibile.

L’impatto degli impianti RTC sull’esposizionedella popolazione al campo elettromagnetico a radio-frequenza risulta finora generalmente contenuto alivelli confrontabili al rumore di fondo già presente inambiente urbano. Il continuo sviluppo della telefoniamobile ed il conseguente aumento della densità diripetitori soprattutto nel tessuto urbano pongono,comunque, il problema del contenimento di una cre-scita incontrollata dell’esposizione, sia mediante unaattenta sorveglianza da parte degli organi di controllopreposti sia attraverso azioni di cautela che abbiano loscopo di minimizzare i livelli del campo magnetico aradiofrequenza.

-10 dBm 10 dB/div

941,2Antenna: Log-spirale Cavo: 10 metri

951,2946,2

Frequenza (MHz)

0,41 U/m944,18 MHz-23,24 dBm

0,36 U/m948,57 MHz-24,40 dBm

Figura 7 Spettro del segnale emesso da una cella di unripetitore tipo GSM (due portanti).

Freq

uenz

a

%

Campo elettrico

V/m

45

< 0,5 0,5 1 1 2 2 5

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Figura 8 Distribuzione dei livelli di campo elettricoemessi da ripetitori per telefonia mobile inambienti sia interni sia esterni.

CEM Campo ElettroMagnetico FDMA Frequency Division Multiple AccessGSM Global System for Mobile communica-

tionGMSK Gaussian Minimum Shift KeyingRTC Ripetitori per Telefonia Cellulare SRB Stazione Radio BaseTACS Total Access Communication SystemTDMA Time Division Multiple Access

[1] Bertazioli, O.; Favalli, L.: GSM. Ed. Hoepli, 1996.[2] d’Amore, G.; Anglesio, L.; Benedetto A.; Pignocco,

M.: Valutazione dell’esposizione a campi elettromagne-tici emessi da impianti per teleradiocomunicazione: pro-cedure di misura e nuove grandezze dosimetriche. Attidel 30° Congresso Nazionale AIRP, L’Aquila, 23-26settembre 1997.

[3] Hewlett Packard Company: An Introduction toDigital Modulation as Used in CommunicationSystems. Publication Number 5965-7160E.

Giovanni d’Amore ha iniziato nel 1987 la suaattività di fisico presso la sezione fisica delLaboratorio di Sanità Pubblica di Ivrea, divenutonel 1997 un Dipartimento dell’AgenziaRegionale per la Protezione Ambientale(A.R.P.A.) del Piemonte. Dal 1999 ricopre il ruolodi direttore del Dipartimento di Ivreadell’A.R.P.A Piemonte. Dopo essersi occupato diproblematiche radioprotezionistiche sulleradiazioni ionizzanti, si è dedicato in modosempre più specifico alle radiazioni non

ionizzanti ed, in particolare, agli aspetti teorici sullo sviluppo dimodelli numerici per la caratterizzazione di sorgenti e sperimentalisulla messa a punto di nuove metodiche di misura. I risultati della suaattività di ricerca sono stati oggetto di numerose pubblicazioni suriviste scientifiche nazionali e internazionali. Ha svolto, infine, unarilevante attività di organizzazione scientifica di corsi di formazione econvegni, anche in qualità di segretario della sezione radiazioni nonionizzanti dell’AIRP (Associazione Italiana di Radioprotezione).

09 D'Amore 12-12-2000 11:39 Pagina 104



Il quadro normativo internazionale e comunitario


ALDO ANCORA L’iniziale confusione legislativa su installazione ed esercizio degli impianti di telecomu-nicazioni ha recentemente lasciato il passo a una riorganizzazione maggiormente orga-nica delle norme; questo è stato possibile anche in virtù dei più recenti studi scientifici chehanno fissato univocamente valori limite per i livelli di campo elettrico e magnetico fina-lizzati alla tutela della popolazione. L’attività dei vari organi internazionali che disciplinano i limiti di esposizione al campoelettromagnetico viene attualmente recepita da numerosi Paesi; la legislazione italiana hastabilito limiti di campo elettromagnetico ancora più stringenti di quelli definiti in ambi-to internazionale dai diversi organismi preposti (ICNIRP, CENELEC, ecc.).

1. Introduzione

In questi ultimi anni la comunità scientifica inter-nazionale ha dedicato un’attenzione sempre crescenteall’analisi dell’impatto sull’ambiente e sulla salutedovuto all’uso di installazioni che producono campielettromagnetici; in relazione ai risultati della ricercaalcuni Comitati scientifici indipendenti hanno formu-lato linee guida e criteri di sicurezza da rispettare, alfine di disciplinare i livelli di esposizione degli indivi-dui ai campi elettromagnetici.

I principali Organismi internazionali che regola-mentano i limiti di esposizione ai campi elettroma-gnetici sono l’IRPA/ICNIRP (International RadiationProtection Association/International Commission on NonIonizing Radiation Protection), una Commissione scien-tifica internazionale indipendente riconosciuta dalWHO (World Health Organization) e il CENELEC(Comité Européen de Normalisation Electrotechnique).

Esistono inoltre Enti quali l’ANSI (AmericanNational Standards Institute), il DIN/VDE (DeutschesInstitut fur Normung-Verband Deutscher Elektrotechnicher)e l’NRPB inglese (National Radiological ProtectionBoard) che trattano il problema a livello nazionale.

I valori di esposizione tali da mantenere livelli diassoluta sicurezza sono pari a 41,2 V/m per il campoelettrico e 0,11 A/m per il campo magnetico, inaccordo alle indicazioni fornite dall’IRPA/ICNIRP nel

documento Guidelines on limits of exposure to radiofre-quency electromagnetic fields in the frequency range from100 kHz to 300 GHz pubblicato nel 1998 e analoga-mente dal CENELEC attraverso lo standard speri-mentale ENV 50166-2 del 1995.

In Europa vari Paesi, come Germania, Finlandia eAustria, hanno elaborato normative in tema di esposi-zione ai campi elettromagnetici adottando sostanzial-mente i limiti indicati dall’ICNIRP e dal CENE-LEC; in altri Paesi, come la Gran Bretagna, si fa rife-rimento a limiti maggiori di quelli indicatidall’ICNIRP; altri Paesi ancora, come Francia, Sveziae Danimarca, pur non avendo elaborato normativenazionali in materia, hanno recepito come norme dibuona tecnica le norme dell’ICNIRP e più recente-mente quelle del CENELEC.

La Raccomandazione del Consiglio d’Europa del12 luglio 1999 (n. 1999/519/CE), che costituisce il piùrecente atto normativo in materia di campi elettroma-gnetici, recepisce nel suo contenuto i risultati dellaComunità medico-scientifica internazionale; infattifissa il limite di campo elettrico a 41,8 V/m per la bandadi frequenza a 900 MHz ed a 58,4 V/m per la banda a1800 MHz.

Si osserva che i limiti adottati sono estremamentecautelativi in quanto scelti pari a cinquanta volteinferiori ai valori per i quali, secondo la letteraturascientifica internazionale, insorgono effetti biologici

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Ancora • Il quadro normativo internazionale e comunitario

pur di modesta entità; in altre parole nella stesuradella suddetta Raccomandazione del Consigliod’Europa si è considerato un fattore di riduzione dirischio pari a 50.

2. La normativa nazionale

In Italia i campi elettromagnetici di bassa fre-quenza associati ai sistemi di produzione, trasmissionee distribuzione di energia elettrica sono da tempooggetto di una specifica normativa nazionale conte-nuta nel D.P.C.M. del 23 aprile 1992, mentre i campielettromagnetici ad alta frequenza - connessi all’eser-cizio di sistemi fissi radiotelevisivi e di telecomuni-cazioni nell’intervallo di frequenza compreso fra100 kHz e 300 GHz - sono stati disciplinati solo direcente da una normativa applicabile nell’ambito delterritorio nazionale con il Decreto Interministeriale n.381/98: Regolamento recante norme per la determinazionedei tetti di radiofrequenza compatibili con la salute umana.

Prima dell'emanazione di questo Decreto, soltantole regioni Piemonte, Abruzzo, Veneto e Lazio ave-vano regolamentato l’argomento sia stabilendo, anchese in modo disomogeneo, alcune procedure, sia per ilrilascio di autorizzazioni all’installazione diimpianti di telecomunicazioni, sia indi-cando limiti di sicurezza per la tutela dellasalute della popolazione.

Per giungere a una normativa nazio-nale unitaria in materia di esposizione alleonde elettromagnetiche e alle radiazioninon ionizzanti è stato determinante ildisposto dell’articolo 1, comma 6, letteraa), n. 15 della Legge 249/97, secondo cuiil compito di vigilare sul rispetto del tettodi campo elettromagnetico a radiofre-quenza compatibile con la salute umana èaffidato all’Autorità per le Garanzie nelleComunicazioni, mentre la definizione ditetti di esposizione anche alla luce dellenorme comunitarie è stata affidata alMinistero dell’Ambiente, d'intesa con ilMinistero della Sanità e con il Ministerodelle Comunicazioni, sentiti l'Istituto Superiore diSanità e l'ANPA (Agenzia Nazionale per la Protezionedell'Ambiente).

In caso di esposizione al campo elettromagnetico,il Decreto Interministeriale 381/98 emanato in attua-zione della Legge 249/97 prevede che i livelli dicampo elettrico, magnetico e della densità di potenza,mediati su un'area equivalente alla sezione verticaledel corpo umano, entro il periodo limite di sei minutinon superino i valori riportati nella tabella 1.

Nel caso di campi elettromagnetici generati dapiù sorgenti, i limiti si applicano componendo inpotenza tutti i contributi. In particolare in base all'al-legato B dello stesso Decreto la somma di tutti i con-tributi normalizzati delle singole sorgenti deveessere minore dell’unità; l’allegato specifica che cia-scun contributo normalizzato deve essere calcolatocome il rapporto tra il quadrato del valore misurato dicampo elettrico o magnetico e il quadrato del corri-spondente valore limite oppure - per frequenze com-

prese fra 3 MHz e 300 GHz - come rapporto tra ladensità di potenza e il corrispondente valore limite.Il successivo allegato C del Decreto descrive la pro-cedura per la riduzione a conformità.

Il Decreto prevede inoltre misure di cautela eobiettivi di qualità stabilendo che, fermi restando ilimiti di esposizione sopra riportati, la progettazione ela realizzazione di sistemi fissi radiotelevisivi e ditelecomunicazioni nonché l'adeguamento dei sistemipreesistenti devono avvenire in modo da minimizzarei valori di campo elettromagnetico, compatibilmentecon la qualità del servizio del sistema stesso.

Per tali finalità di minimizzazione, nel caso diesposizione prolungata il Decreto stabilisce che «incorrispondenza di edifici adibiti a permanenze noninferiori a quattro ore non devono essere superati iseguenti valori, indipendentemente dalla frequenza,mediati su un area equivalente alla sezione verticaledel corpo umano e su qualsiasi intervallo di sei minuti:6 V/m per il campo elettrico, 0,016 A/m per il campomagnetico intesi come valori efficaci e - per frequenzecomprese tra 3 MHz e 300 GHz - 0,10 W/m per ladensità di potenza dell'onda piana equivalente».

I valori limite enucleati dal Decreto sono sintetiz-zati nella tabella 1.

Sotto il profilo della tutela sanitaria i valori stabi-liti dal decreto sono pertanto assai più cautelativi deilimiti protezionistici indicati dall'OrganizzazioneMondiale della Sanità, e dai competenti Organismitecnico-scientifici internazionali, quali l'ICNIRP e ilCENELEC.

A supporto della valenza preventiva dei limitistabiliti dalla legislazione italiana, si riporta la rela-zione del 28 maggio 1999 nella quale l'IstitutoSuperiore di Sanità, chiamato dal TAR dell'Umbriaa esprimere un parere tecnico sugli effetti sanitaridovuti alle emissioni prodotte dalle stazioni radiobase utilizzate per la telefonia cellulare, ha espressole seguenti conclusioni:• Le caratteristiche di emissione delle stazioni radio

base consentono a priori di escludere categorica-mente ogni possibilità di effetti immediati dinatura termica in conseguenza dell'esposizionedella popolazione ai campi elettromagnetici gene-rati dalle stazioni stesse; a conferma di ciò, in tutte

0,1 - 3

3 - 3.000

3.000 - 300.000

0,1 - 300.0001

60

20

40

6

0,2

0,05

0,1

0,016

-

1

4

0,12

Valore efficace dicampo elettrico E

(V/m)

Frequenza f(MHz)

Intensità di campomagnetico H

(A/m)

Densità di potenzadell'onda piana

equivalente(W/m_)

Esposizione superiore a 4 orePer frequenze comprese tra 3 MHz e 300 GHz

1)2)

Tabella 1 Valori limite da non superare per il corpo umano in sei minu-ti per i livelli di campo elettromagnetico secondo il DecretoInterministeriale 381/98.

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le indagini effettuate sia in Italia sia all'estero, ilivelli di esposizione nelle aree normalmenteaccessibili alla popolazione sono risultati larga-mente inferiori a tutti i limiti di esposizione fissatida leggi o raccomandazioni a livello nazionale ointernazionale.

• Gli studi epidemiologici non supportano alcunaipotesi di effetti a lungo termine da parte deicampi generati dalle antenne radio base.È ora all’esame del Parlamento il Disegno di

legge n. 4816 Legge quadro sulla protezione dalle esposi-zioni a campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici.

3. Problematiche interpretative delDecreto n. 381

In primo luogo occorre ricordare che tutte le nor-mative sanitarie vigenti, sia internazionali che nazio-nali in materia di elettromagnetismo, assumono comeparametri di riferimento grandezze fisiche quali ivalori efficaci di campo elettromagnetico generato e/ole potenze emesse, mentre in Italia le autonomielocali, Regioni e Comuni, hanno contribuito alla dif-fusione di strumenti normativi basati su diversi para-metri come la distanza dell’impianto dagli edifici abi-tati, imponendo in alcuni casi il divieto di installareimpianti di telecomunicazioni radiomobili in prossi-mità di abitazioni.

Tuttavia l’allontanamento degli impianti in que-stione dai centri abitati non garantisce affatto lariduzione dei livelli di campo elettro magnetico acui la popolazione èesposta, a maggiorragione poiché in talecaso i gestori degliimpianti sarebbero inevi-tabilmente costretti adaumentare la potenzatrasmessa, per garantirela copertura radioelet-trica e la continuità delservizio, particolarmentenelle zone urbane sog-gette a ingenti volumi ditraffico. Al contrario, lalocalizzazione degliimpianti all’interno deicentri abitati, portandola sorgente in prossimitàdegli utilizzatori, mirasia alla minimizzazionedelle potenze emesse edei campi generati, siaall’ottimizzazione dellaqualità del servizio, generando infatti così minorilivelli di interferenza; tutto ciò nel più ampiorispetto delle norme protezionistiche legate agliunici parametri oggettivi forniti dal Decreto.

Al riguardo, è significativo come il DecretoInterministeriale 381/98 non faccia minimamentemenzione della distanza degli impianti da edifici eabitazioni; la definizione di valori esatti per i livellidi campo, in luoghi dove presumibilmente la perma-

nenza di individui sia superiore alle quattro ore,conferma l’ipotesi che la legislazione nazionale nonesclude affatto l’installazione di impianti dentro icentri abitati, mentre allo spesso tempo stabiliscemisure di prevenzione per la tutela della salute pub-blica proprio per installazioni all’interno degli agglo-merati urbani.

A tale proposito occorre ricordare che il TARdel Lazio, con l’ordinanza n. 1190 con oggetto ladelibera della Giunta Comunale di Roma n. 5187del 29 dicembre 1998 che ha cercato di «escluderela possibilità di installare impianti di telefoniamobile e similari su scuole, asili nido, case di cura edi riposo o nella loro prossimità a distanza inferioreai metri cinquanta», ha ritenuto illegittima la rimo-zione degli impianti così ubicati ordinata dalComune di Roma, ravvisando un «eccesso dipotere per difetto di istruttoria, non risultandoverificato l’effettivo rispetto dei limiti di esposi-zione ai campi elettromagnetici, individuati comeparametri certi dagli articoli 3 e 4, secondo comma,del Decreto Interministeriale n. 381».

Inoltre il 2 luglio 2000 il Consiglio dei Ministriha rinviato la legge regionale Lombardia n. 157 inmateria di Protezione della popolazione e dei lavoratoriesposti ai campi elettromagnetici a radiofrequenze emicroonde al riesame del Consiglio regionaleLombardia, accogliendo le osservazioni contenutenell’esposto presentato da TIM al Commissario diGoverno della Regione Lombardia e alDipartimento Affari Regionali della Presidenza delConsiglio dei Ministri. Il Consiglio dei Ministri ha

rilevato l’illegittimità delle disposizioni della leggeemananda che stabiliscono «obiettivi di qualità emisure di cautele più restrittivi rispetto a quelli fis-sati dal Decreto Interministeriale 381/98 ed in con-trasto quindi con l’articolo 4, commi 2 e 3 delDecreto Interministeriale citato», ricomprendendoviesplicitamente anche quella relativa all’introduzionedel criterio della distanza lineare per la localizza-zione degli impianti.

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Sempre a questo proposito, il Consiglio dei Ministriil 22 ottobre 1999 sulla base di motivazioni analoghe aquelle sopra esposte ha rinviato anche la legge regio-nale Liguria n. 35 relativa alla Integrazione della leggeregionale 21 giugno 1999 n. 18. Inserimento del Capo VIBIS - Tutela dall’inquinamento elettromagnetico.

La legge in esame prevedeva all’articolo 71 ter laprescrizione di obiettivi di qualità e all’articolo 71septies il divieto di installazione di impianti di telera-diocomunicazioni a distanze inferiori a 50 m dalle abi-tazioni civili, edifici pubblici e relative pertinenze.

Con il provvedimento di rinvio, con cui sonostate accolte le osservazioni presentate da TIM alCommissario del Governo della Regione Liguria, èstata rilevata l’illegittimità di tali disposizioni.

Occorre sottolineare ancora una volta che la normativaitaliana si pone all’avanguardia delle misure di cautela nelpanorama internazionale e stabilisce limiti alle emissionielettromagnetiche particolarmente restrittivi, che garanti-scono un livello di tutela al di sotto del quale si opera incondizioni sanitarie di massima sicurezza. Inoltre l’articolo4, comma 3 dello stesso Decreto assegna alle Regioni e alleProvince autonome la competenza a disciplinare l’installa-zione e la modifica di impianti di radiocomunicazione.

In sostanza, ferme restando tutte le riserve sullanorma in parola, in relazione alla quale TIM ha pre-sentato formale ricorso giurisdizionale al TAR delLazio - stante la competenza statale in materia - laratio del decreto citato è che alle Regioni, nell’ambitodei poteri di programmazione, indirizzo e coordina-mento di cui istituzionalmente godono, è demandatoil compito di individuare principi e criteri direttivi, inconformità ai quali gli Enti locali organizzano il cor-retto e razionale utilizzo del territorio.

A conferma di questa impostazione il Gruppo diLavoro Interministeriale, di cui al Decreto del Ministerodell’Ambiente 2 giugno 1997, per favorire un’uniformeapplicazione del Decreto Interministeriale 381/98 ha direcente elaborato un documento contenente le LineeGuida Applicative dello stesso. In particolare, l’interventoin esame ha chiarito la portata dell’articolo 4, comma 3 delDecreto, precisando che la competenza in materia attri-buita a Regioni ed a Province autonome è limitata alla defi-nizione di tempi e modalità per il raggiungimento degliobiettivi di qualità individuati a livello centrale. È stataquindi definitivamente esclusa la possibilità per le Regionidi stabilire ulteriori prescrizioni oltre quelle previste dalDecreto Interministeriale 381/98, quali l’imposizione didistanze o ulteriori riduzioni di livelli di emissione.

È evidente quindi che la disposizione in parolaesclude ogni competenza alle Amministrazioni comu-nali che, lungi dal poter assumere autonome disposi-zioni di natura regolamentare, hanno unicamente ilcompito di dare attuazione sul territorio alla vigentenormativa statale e, se del caso, di richiedere allecompetenti Autorità sanitarie la verifica del rispettodelle disposizioni normative da parte del gestore.

4. Conclusioni

La legislazione più recente stabilisce le moda-lità per la realizzazione e l’esercizio degli impiantidi telecomunicazioni.

A tal riguardo il Decreto Interministeriale 381/98definisce univocamente i valori limite per i livelli dicampo elettrico e magnetico e della densità dipotenza, senza minimamente imporre agli operatoridel settore una distanza minima tra impianti ed edi-fici abitati. Tali limiti risultano di gran lunga piùrestrittivi rispetto agli standard internazionali noti,costituendo una forma di cautela ulteriore che garan-tisce la massima sicurezza sanitaria della popolazione.

Il Decreto scinde le competenze legislativedell’Amministrazione centrale e quindi l’autoritànella scelta dei parametri e dei limiti e delega alleAutonomie locali il compito della verifica e rispettodella normativa in essere.

L’attuale regolamentazione tende a un utilizzoconsapevole e ragionato delle risorse spettrali finaliz-zato sia alla tutela della popolazione, sia all’ottimizza-zione del servizio.

ANPA Agenzia Nazionale per la Protezionedell’Ambiente

ANSI American National Standards InstituteCENELEC Comité Européen de Normalisation

ELECtrotechniqueDIN/VDE Deutsches Institut fur Normung/

Verband Deutscher ElektrotechnicherICNIRP International Commission on Non

Ionizing Radiation ProtectionIRPA International Radiation Protection

AssociationNRPB National Radiological Protection

Board

Aldo Ancora. Ha conseguito la laurea in Giurisprudenza pressol’Università di Roma La Sapienza con una votazione di 110 e lode.Ancora oggi collabora regolarmente alla cattedra di DirittoCommerciale. Dal maggio 1983 ha cominciato ad operare presso ilservizio affari legali del gruppo ITALSTAT, prima in SVEI (dal1983 al 1986) e poi, nel 1987, nella Società Autostrada Tirrenica.Successivamente (1988) è stato assunto dalla RAV (AutostradaAosta - Monte Bianco) per operare come responsabile dell’Ufficiogare e contratti nell’ambito della Direzione per gli affari generali,societari e legali. Nel 1990 è stato nominato dirigente con l’incaricodi attendere alla trattazione delle problematiche giuridicheconnesse all’esperimento delle procedure di appalto e alla gestionedei rapporti contrattuali con le imprese esecutrici dei lavori dicostruzione dell’Autostrada suddetta. Nel settembre 1994 è entratoin Telecom Italia e ha operato nella divisione servizi mobilisvolgendo le funzioni di responsabile legale della divisione. Inquesta veste nel 1995 ha seguito, sia in sede ministeriale sia neiconfronti dell’Autorità Garante della Concorrenza e del Mercato, leproblematiche giuridico-regolamentari connesse all’avvio delservizio GSM e alla negoziazione e alla sottoscrizione dei contrattidi interconnessione con Omnitel. Dall’agosto 1995 - a seguito dellascissione dei servizi mobili da Telecom Italia - è passato in TIMdove ha assunto la responsabilità della Linea DirittoAmministrativo e Concessioni, facente parte dell’Area AffariLegali e Rapporti con le Authorities. Successivamente la propriastruttura ha assunto la denominazione di “Diritto Pubblico” conla “mission” di assicurare e garantire la tutela dei diritti dellaSocietà nell’ambito dell’intera area del Diritto Amministrativo,Penale e delle Telecomunicazioni, sia a livello di Direzionegenerale sia a livello operativo locale, tramite il coordinamentodelle strutture di TIM operanti sul territorio. Nel 1988 hasostenuto l’esame di Procuratore legale, maturando in seguito iltitolo di Avvocato.

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Osservatorio

DAI BITALLA CONOSCENZA

TUATI COMPRESI LO SPAZIO, LAVIRGOLA ED IL PUNTO.

MA, ANCORA PIÙ INTERESSANTE,QUESTA BIBLIOTECA CONTENEVATUTTI I LIBRI CHE SONO IN FASEDI SCRITTURA E, MERAVIGLIA,TUTTI QUELLI CHE SARANNOSCRITTI. QUESTA MAGIA ERA REA-LIZZATA AVENDO STAMPATO TUTTII LIBRI POSSIBILI - CIASCUNO DI410 PAGINE - UTILIZZANDO ILMECCANISMO CONCETTUAL-MENTE SEMPLICE DI COMBINARETRA LORO, IN TUTTI I MODI POSSI-BILI, TUTTI I CARATTERI, TUTTELE RIGHE, TUTTE LE PAGINE.

Quanti sarebbero i libri in questabiblioteca? Il calcolo è semplice,25 caratteri elevato a 40 caratteriper riga elevato a 40 righe perpagina elevato a 410 pagine:

1,397940008672037609 * 10650000

Questo numero è molto grande;per paragone si può considerare

BORGES, IN UN RACCONTO BREVEPUBBLICATO NEL 1956[1], PROPO-NEVA ALLA NOSTRA IMMAGINA-ZIONE UNA BIBLIOTECA MOLTOPARTICOLARE: LA BIBLIOTECA DIBABELE. ERA PARTICOLARESOTTO IL PROFILO ARCHITETTO-NICO, COMPOSTA DA SALE ESAGO-NALI COLLEGATE L’UNA ALL’AL-TRA ORIZZONTALMENTE ESOVRAPPOSTE A FORMARE I PIANIDI UN EDIFICIO CHE POTREMMOCONSIDERARE RAPPRESENTANTEL’INTERO UNIVERSO. QUESTABIBLIOTECA CONTENEVA TUTTI ILIBRI CHE ERANO STATI SCRITTI,IN TUTTE LE LINGUE CHE AVES-SERO UN ALFABETO COMPOSTODAI CARATTERI CUI SIAMO ABI-

che il numero di atomi che gliscienziati stimano esser presentinell’universo sia nell’ordine dei1075! In pratica se riuscissimo ascrivere un libro utilizzando unsolo atomo avremmo solo unaquantità infinitesima dei libricontenuti in questa biblioteca.Il racconto di Borges pone moltesfide intellettuali e spunti diriflessione. Tra questi: qualesarebbe il valore pratico dell’esi-stenza di una simile biblioteca,visto il numero di libri presenti.Come potrei trovare il libro checerco? Anche il catalogo dei libri,essendo un libro, sarebbe in que-sta biblioteca e sarebbe compo-sto da un numero enorme dilibri….

1. Internet: l’odierna biblioteca di Babele

Partiamo da questa riflessioneper iniziare a fare alcune consi-derazioni sul rapporto tra infor-

Roberto Saracco

Su co

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ze.

Firenze, Biblioteca Medicea Laurenziana. Giuseppe Zocchi, Veduta del Salone della Libreria di Michelangelo (XVIII secolo).

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Osservatorio

scenza e la Società che in questavive la società della conoscenza(Knowledge Age).È stato prima ricordato che leinformazioni in rete si stimanonell’ordine dei miliardi di

pagine. Ma quante di questeinformazioni sono effettivamenteraggiungibili? Il mezzo principeper arrivare a una informazionedi cui non si conosca a priori l’e-sistenza (e la localizzazione) è ilmotore di ricerca. Sono oggidisponibili molti motori diricerca - sempre più sofisticati -ma, stando ad analisi effettuateda alcuni ricercatori

mazione e sapere. Oggi Internetci porta vicini, in senso figurato esotto il profilo dei problemi chepone e le possibilità che offre,alla biblioteca di Babele. InInternet abbiamo una quantità

molto grande di informazioni:infinitesima rispetto a quellaimmaginata da Borges, ma pursempre assai grande. Si stimache alla fine dello scorso annofossero presenti su Internet oltre1 miliardo e mezzo di pagine1 eche queste crescano al ritmo di 1milione di pagine al giorno. Sepoi si considera che le informa-zioni accessibili potenzialmentea tutti rappresentano solo unaparte di quelle che le Aziendegiornalmente utilizzano (e pro-ducono), si vede quanto siaappropriato il nome di societàdell’informazione, da molti uti-lizzato per segnare il distaccodalla società industriale.Dove ferro, carbone e capacità ditrasformazione delle materieprime in prodotti rappresenta-vano il metro su cui misurare laricchezza oggi stiamo sosti-tuendo dati, accesso e capacità dielaborazione.Tuttavia da alcuni mesi, e consempre maggiore insistenza, sisente definire l’era che sta ini-ziando come quella della cono-

(http://www.completeplanet.com/Tutorials/DeepWeb/index.asp),anche il miglior motore di ricercaè in grado di “indicizzare” (cioèsapere dell’esistenza e quindilocalizzare) soltanto un 16 percento delle informazioni pubbli-che.Una prima domanda è quindi:cosa accade a quell’84 per centodi informazioni che non sonorese visibili? È come se non esi-stessero!Abbiamo sostituito polverosi scaf-fali di biblioteca con un buco neroche fa scomparire l’informazione?Il problema non è stato causatoda Internet ma in generale dallafacilità di produzione dell’infor-mazione: in Italia secondoalcune stime si pubblicano oltre40 mila libri all’anno2, e moltis-sime sono le riviste registratecon una finalità tecnico-scienti-fica. Ebbene, la stragrande mag-gioranza dei libri pubblicati nonvende neppure una copia3, lamaggior parte delle riviste nonha neppure un acquirente:abbiamo forse invertito il para-digma nato con la scrittura stessain cui pochi erano gli scrittori emolti (relativamente) i lettori?Leggendo qua e là spesso questodubbio si sposa con testi chesembrano scritti per soddisfarel’autore più che per trasferire

(1) Secondo un censimento, http://censorware.org/web_size/, a fine ’99 erano presenti in rete1,56 miliardi di pagine e oltre 330 milioni di immagini. Per avere una idea di cosa significhi1,56 miliardi si pensi che supponendo di accedere ogni secondo ad una pagina se non smettes-simo mai neanche per mangiare o dormire impiegheremmo oltre 50 anni per vederle - si fa perdire - tutte! Il solo motore di ricerca Google l’8 agosto indicava di avere recensito 1.060.000.000di pagine (la home page www.google.com viene costantemente aggiornata con il numero di pagi-ne recensite), ma questo non è nulla se si guarda il recente studio della BrigthPlanet,http://www.brightplanet.com/, secondo cui le pagine esistenti supererebbero i 500 miliardi (vedihttp://www.completeplanet.com/Tutorials/DeepWeb/index.asp).

(2) Secondo le statistiche rilasciate il 4 aprile 2000 dalla IPA (International Publishers Association), inItalia nel 1997 sono stati stampati 45844 libri contro i 51134 del 1996 e i 49080 del 1995. Un numeroin discesa quindi, ma sempre piuttosto elevato! (www.ipa-uie.org/statistics/annual_book_prod.html)

(3) Secondo quanto emerso nel corso di una tavola rotonda al Salone del Libro di Torino (11-15maggio 2000).

Una biblioteca virtuale.



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un lato di essere compresi tra leinformazioni conosciute dai prin-cipali motori di ricerca e dall’al-tro di garantirsi che le domandedi informazione dei potenzialivisitatori portino “a casa loro”.Una trucco curioso, machiavel-lico - nel senso che il fine giusti-fica i mezzi - è quello di inserireun errore di battitura nel testo.Visto che una delle parole piùcercate su Internet è “sex” per-ché non sbagliare a scrivere “sei”e farlo diventare “sex”?Ma questo vale per altre parolecome MP3, oggi seconda paroladi ricerca su Internet per arrivarea brani musicali: e allora un pro-duttore di apparecchi HiFipotrebbe sbagliando scrivere

nella sua paginaproprio “mp3”. Anzisi vedono - si fa perdire - dei siti in cuisu un sfondoazzurro viene ripe-tuta più volte lasigla MP3, inazzurro in modo darisultare invisibile ainostri occhi ma visi-bilissima al motoredi ricerca che siaccorge di un sitoche contiene moltis-simi riferimenti aMP3, e quindi chedeve essere il puntogiusto a cui indiriz-

zare chi cerca MP3!Se da un lato ci si potrebbepreoccupare di questo 84 percento di informazioni che ci sonoma che restano invisibili e prati-camente inaccessibili, d’altraparte - dopo aver fatto unaricerca su Internet - ci confron-tiamo con un problema praticoassai più complesso: come possoutilizzare l’informazione secondocui vi sono 6.596.7354 riferimenti(ad un click di distanza) in cui si

informazione e conoscenza a unlettore (spero non sia la sorte diquesto articolo!). Internet ha moltiplicato la capa-cità di rendere accessibili leinformazioni che sono create daisingoli.I centri che contengono le infor-mazioni e che le distribuiscono achi ne fa richiesta sono in generechiamati server: questi sono deicomputer, a volte molto potentima altre volte identici al PC cheabbiamo sulla scrivania. Ineffetti molte persone hanno ini-ziato a trasformare i loro PC inpunti di distribuzione di infor-mazioni. E la tecnologia stafacendo ulteriormente scendereil costo di questi server.

L’Università di Stanford haannunciato un micro server,mostrato qui sopra, che sta inuna scatola di fiammiferi [9] eche potrebbe avere un costoinferiore alle 3 mila lire! Serverdi questo tipo potrebbero esserecollegati a una varietà di apparatiche diverrebbero a quel puntofornitori di informazioni.E una crescita del numero diinformazioni significa aumentarela difficoltà di identificarne unain particolare tra le tante.Oggi si vede che i fornitori diinformazioni stanno ricorrendo amolti “trucchi” per assicurarsi da

tratta di MP3? Può essere ricor-dato il detto che il posto miglioreper nascondere un filo di paglia èin un pagliaio, in mezzo amigliaia di fili simili (per inciso,un pagliaio medio contiene circa100 mila fili di paglia - non tan-tissimi se li confrontiamo con lecentinaia di milioni di informa-zioni accessibili su Internet - ilnostro click spera di arrivare atrovare un filo di paglia nascostoin uno tra il migliaio di pagliaiesistenti).

2. Dai dati alle informazioni

Su Internet sono presenti dati enon informazioni: il valore di unmotore di ricerca è legato allacapacità di trasformare i dati pre-senti in informazioni.Ma quale è la differenza tra undato e una informazione? Il datoè una entità oggettiva esistenteindipendentemente da noi,l’informazione è un elementoche ha un valore per noi, in quelpreciso istante e in quella datasituazione. Un orario ferroviarioè un insieme di dati ma se devoprendere un treno i dati relativi aquella percorrenza e al giornoche mi interessa diventano, perme, informazioni.La capacità di filtro intelligentesvolge una funzione moltoimportante. Un recente motoredi ricerca, [2], ascolta le nostrerichieste, comunicate in linguag-gio naturale (inglese) tramitedomande del tipo “Dove trovoinformazioni sulla montagna piùalta del mondo?”, e ci fornisceun’unica risposta complementatada una spiegazione del tipo “hoassunto che tu voglia sapere inquale Paese si trovi la montagnapiù alta. Tuttavia se vuoi cono-scere chi è stato il primo a sca-larla clicca qui, se vuoi sapere se

(4) Numero di riferimenti trovati da Altavista sulla Query mp3 il 10 agosto 2000.

Un micro server realizzato dall’Università di Stanford.



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di 126 bit al secondo)7.La distanza tra dati rilevati (1miliardo), informazioni ricevute(3 milioni) e percezionecosciente (126 bit) è enorme.Una recente disciplina (data

mining [13]) cerca di creare que-sta capacità di sintesi anche alivello dei calcolatori. Il datamining utilizza tecniche di intel-ligenza artificiale, statistica,accesso a banche dati e visualiz-zazione grafica per estrarre daun’enorme mole di dati delleinformazioni “utili”. In CSELTad esempio sono state sviluppateapplicazioni che consentono dirilevare anomalie tra i milioni ditelefonate in corso per facilitarel’individuazione di telefonatefraudolente.Un’altra applicazione è l’analisidelle propensioni di acquisto dicentinaia di migliaia di clientiper preparare offerte commer-ciali mirate. L’analisi del comportamento nel-l’accesso a pagine su Internetpotrebbe essere effettuata in

esistono dei viaggi organizzatiper andarla a vedere cliccaqui…”.Certamente si perde in visibilitàsu un insieme assai esteso di sitiin cui si tratta l’argomento di

interesse ma in cambio si ottieneuna sola risposta.Questa condensazione dei dati inpoche informazioni è un qual-cosa che capita in ogni istantenei nostri rapporti con il mondo.L’insieme di dati in cui ci tro-viamo immersi, quello chevediamo, sentiamo con le orec-chie o con il tatto, percepiamocome calore, posizione, rapportocon l’ambiente è stato stimato incirca 1 miliardo di dati alsecondo: le nostre cellule senso-riali diffuse su tutto il corpo rac-colgono ogni secondo 1 miliardodi bit di ciò che al livello di cia-scuna di esse è informazione5.Tuttavia i nostri canali di comu-nicazione, i nervi, che colleganoqueste cellule al cervello sonocomplessivamente in grado ditrasportare (solo) 3 milioni diinformazioni al secondo.Si ha quindi una compressionedel segnale (e probabilmenteanche una perdita di informa-zione) di oltre 300 volte.Se poi si misura quante sono leinformazioni che arrivano alivello della corteccia cerebrale6,quindi quelle percepite a livellocosciente, si scopre che il loronumero equivale a qualche cen-tinaio di bit al secondo (alcunestime parlano di un equivalente

maniera analoga con queste tec-nologie per arrivare a dare indi-cazioni ai motori di ricerca inmodo da focalizzare le risposteottenute.

3. Dalle informazioni allaconoscenza

Ritornando alla disparità nume-rica tra dati, informazioni e cono-scenza occorre però fare una pre-cisazione: la nostra percezione èsì “risvegliata” da pochi bit maassume un valore (conoscenza)in quanto essa è posta in rela-zione con un numero assai ele-vato di dati e di informazionicodificate nel nostro cervello, unnumero che in termini di cellulevale molti miliardi (il nostro cer-vello è formato da circa 100miliardi di neuroni ciascuno col-legato con varie migliaia di altrineuroni formando così una retedi un milione di miliardi di inter-connessioni [3]).Questo coinvolgimento di sva-riate informazioni a livello cere-brale determina a tutti gli effettiun contesto nell’ambito delquale l’informazione percepitaassume il valore di conoscenza.Non solo; quest’informazionediventa anche parte integrale delcontesto e lo cambia: in un certosenso possiamo dire che il conte-sto, così inteso, è la conoscenza. Se, ad esempio, i dati percepitidalla retina sono portati alla miapercezione in termini di un’im-magine in movimento e se i sen-

SENSORIALITA'

TRASMISSIONE

PERCEZIONE

CONOSCENZA

1.000.000.000 bits

3.000.000 bits

200 bits

1.000.000.000 bits

Disponibilità numerica tra dati, informazione e conoscenza.

(5) A livello di una terminazione cellulare la presenza di una certa sostanza chimica è “unainformazione” in quanto questa ha significato per la terminazione e provoca l’emissione di unsegnale chimico elettrico che si propaga nel nervo.

(6) Questa misura è possibile con tecniche tipo la PET (Positron Emission Tomography) che rie-scono ad identificare il consumo di zucchero da parte delle cellule del cervello e quindi ad infe-rire quali aree del cervello stanno “lavorando”.

(7) Per un approfondimento su questa “catena della percezione” si veda Climbing MountImprobable, Richard Dawkins, ISBN: 0393316823.



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tilizzo del profilo che caratterizzaun utilizzatore. Il profilodescrive in pratica gli interessidella persona che sta intera-gendo, dall’informazione banale,ma importante, di quali sono lelingue conosciute in modo dapotere presentare le informa-zioni in una di tali lingue, alleinformazioni già acquisite (inmodo da non ripeterle). Quando si accede a Internetalcuni siti hanno in memorial’informazione che siamo giàstati a visitarli e cercano di ade-guare le informazioni e il mododi presentarle sulla base dell’in-teresse mostrato in occasioni pre-cedenti. Alcune tecnologie per-mettono di tenere sotto osserva-zione quello che facciamoinviando degli agenti sul nostroPC (i cookies o biscottini) perpoi intervenire nel momento incui ci si ricollega a Internet.Un sistema recente, Gooey [5],offre la possibilità di conoscerechi sta guardando una certapagina di Internet che abbiamorichiesto. Volendo è possibileentrare in comunicazione conquelle persone, cosa che puòessere interessante visto che pro-babilmente hanno lo stessonostro interesse relativamente aquell’informazione. Questo ser-vizio, gratuito, dà al fornitore lapossibilità di scrutare le nostre“peregrinazioni” su Internet,creare il nostro profilo, e quindisottoporci a una pubblicitàmirata (e con questo, ovvia-mente, fare soldi). Possiamo creare noi stessi ilnostro profilo ad esempio perinformare un sito Internet di ungiornale su quali sono i temi diinteresse e da quel momento inpoi ogni volta che ci colleghiamoil sito ci invierà “il nostro gior-nale” quello composto dagli arti-coli che ci interessano [4].Nella Società dell’Informazioneuno degli elementi che avràmaggiore sviluppo e darà originea un gran numero di servizi sarà

sori di posizione sparsi nel miocorpo mi avvertono di un’assenzadi movimento del corpo, la dedu-zione - conoscenza - è che quantosto percependo dipende dal motodi qualcosa esterno a me.Tipico l’inganno che proviamoquando il nostro treno parte dauna stazione in modo moltodolce: i nostri sensori di posi-zione non rilevano uno sposta-mento e il nostro cervellodeduce perciò che, in effetti, è iltreno di fianco al nostro che simuove. Se però, pur nella stessasituazione sensoriale non vi è untreno di fianco al nostro ma soloil marciapiede e la stazione, ilnostro cervello - anche inassenza di sensazioni di movi-mento - deduce correttamenteche è il nostro treno che simuove (in quanto una stazionenon può certo muoversi!). La percezione del treno che simuove può generare un contestoin cui proviamo una sensazione disollievo (abbiamo un appunta-mento e dopo una lunga sostafinalmente si riparte) determinatadal sapere che il tempo di viaggiorestante è di solo mezz’ora, che lapersona che ci attende alla sta-zione sarà ancora lì…Il contesto ha quindi un’impor-tanza fondamentale sia in ter-mini di trasformazione dellainformazione in conoscenza siain quanto conoscenza essostesso.Si può ritrovare il contesto invarie forme, e costruito in modidiversi, nella realizzazione di ser-vizi informativi. Il riconosci-mento della voce da parte di unamacchina si avvale, ad esempio,fortemente della conoscenza delcontesto per arrivare alla com-prensione. Questo contesto puòessere pre-costruito (un ricono-scitore in grado di capiredomande relativamente a viaggi)oppure può venirsi a formareman mano che si sviluppa l’inte-razione.Un altro esempio è quello dell’u-

proprio la possibilità di mante-nere un contesto: in parte essosarà costituito dal nostro profilo,in parte sarà formato dai profilidelle persone con cui ci troviamoad interagire e in parte ancoradai profili degli oggetti e dellerisorse che sono disponibili.

4. Il colpo d’occhio

Può ora essere preso in esame unelemento ulteriore. Per quantostrano possa apparire a primavista, la conoscenza non derivada una serie di fatti oggettivi mada un’interpretazione di somi-glianze che in termini probabili-stici ci portano a determinateconclusioni. Quando scorgiamouna persona la riconosciamo adispetto del fatto che sia vestitain modo diverso, che abbia icapelli più corti e grigi, che abbiaun braccio ingessato…Il nostro cervello opera per simi-litudini e ha una grande diffi-coltà a trovare differenze. In uncerto senso è una macchina pro-gettata per astrarre e concettua-lizzare. I calcolatori, invece, ope-rano per uguaglianze, sono rigo-rosi nelle operazioni che fanno:per loro 1,9999 è un elementocompletamente diverso da 2,mentre per il nostro cervello è lastessa cosa. Riconoscere una fac-cia è un’operazione molto sem-plice per noi, estremamentecomplessa per un calcolatore, macontare i granelli di sabbia in unaspiaggia è un giochetto per unPC, una impresa disperata (esoprattutto noiosa) per noi.Inoltre per noi conoscenza non ètanto un singolo dato, o una sin-gola informazione, ma piuttostoun insieme di associazioni. Laconoscenza di un medico ci èutile non in quanto conosce ilnome del bacillo che ci ha infet-tato ma in quanto conosce il tipodi evoluzione che tale infezionepuò avere su di noi, altri mediciche hanno una esperienza su casi



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verso una pagina che contienequesto termine, conviene alloraandare direttamente su quellapagina. Nell’immagine a fianco è indicato in modo grafico l’in-sieme delle relazioni risultanti dauna analisi fatta da Clever sumigliaia di siti. Ogni punto rap-presenta una pagina e i vari “fili”rappresentano le connessioni.L’analisi di tali connessioni con-verge verso un unico punto,quello rappresentato central-mente.Un’altra tecnologia in fase di stu-dio è quella legata al riconosci-mento delle immagini, ambito incui CSELT continua a giocareun ruolo di assoluto rilievo alivello della ricerca mondiale8.Gran parte delle informazionipresenti in Internet (a differenzadella biblioteca di Babele) nonsono testuali ma sono basate suimmagini, suoni e, sempre piùspesso, su videoclip.La codifica di informazioni cherappresentano immagini o suoniin bit ha posto inizialmente ilproblema della quantità di bit datrattare e quindi da trasmettere.Ad esempio, la codifica in bit diun secondo di televisionerichiede 166 milioni di bit9.Trattare questi bit richiede un’e-levata potenza elaborativa mapoiché essa ha continuato a cre-

simili, quali medicine sono effi-caci e le controindicazioni chealcune di esse potrebbero averenel nostro contesto. E, nonultimo, il costo di una certa cura.Somiglianza e associazionehanno un marcato valore nellacondensazione delle informa-zioni: quando guardiamo unarivista ci basta sfogliarla veloce-mente per arrivare a identificarela parte che ci interessa. Questopezzo può essere un trafilettoagganciato a una immagine, untitolo che ci colpisce per il tipodi carattere, la posizione nellapagina, la struttura della frase.Questa cattura di informazioni a“colpo d’occhio” è il Sacro Graaldei pubblicitari ed è la barrierache si sta cercando di superare suInternet.Un approccio alla ricerca diinformazioni che sfrutta gli ele-menti di associazione (e in partedi somiglianza) è studiato dall’i-niziativa Clever [6]: con questoapproccio si cerca di identificarequali sono le connessioni tra lediverse pagine presenti suInternet. Se una pagina è “pun-tata” da molte altre pagine pro-babilmente essa ha un valorericonosciuto; se esistono quindimolte pagine che contengono untermine che stiamo cercando egran parte di queste ha un link

scere10, non solo è stato superatoquesto problema ma è stato pos-sibile utilizzare la crescentepotenza elaborativa per effet-tuare codifiche sempre più effi-caci.

A partire dall’inizio degli anniNovanta è diventato possibilecodificare il segnale televisivocomprimendo i 166 milioni di bital secondo in soli 1,5 milioni conuna qualità simile a quella for-nita da un videoregistratore. Inanni più vicini sono stati indivi-duati sistemi di codifica che per-mettono di utilizzare una com-pressione variabile anche in fun-zione della qualità desiderata. Lacompressione ha reso possibilememorizzare questo tipo diinformazioni e il loro accesso tra-mite Internet.Va anche ricordato che è attesaun’esplosione nel numero diimmagini anche a seguito delpassaggio dall’uso della pellicolaa quello di macchine fotografi-che digitali. Un nuovo business èdunque in partenza: quello deglialbum elettronici che alcuneAziende11 si apprestano a offrire(gratuitamente) per consentire achiunque di mettere in reteimmagini (con varie possibilità direstringere l’accessibilità aglialbum; il mio album ad esempiopuò essere visionato solo da me edalla mia famiglia).Tuttavia, a differenza delle strin-ghe di caratteri che un motore diricerca è in grado di localizzare,non esistono ancora sistemi che

Analisi di Clever su migliaia di siti.

(8) CSELT ha contribuito all’ideazione e alla successiva standardizzazione di MPEG(Motion Picture Expert Group), un insieme di standard oggi utilizzati per codificare segna-li video su CD-ROM, trasmetterli da satellite e di recente anche nelle telecamere digitali(http://www.cselt.it/ufv/leonardo/mpeg/index.htm , http://www.cselt.it/ufv/mp4/index.htm ).Inoltre una parte dello standard MPEG, MP3, a partire dal 1998 ha avuto un successo assaisensibile nella codifica della musica per distribuirla poi su Internet [10].

(9) Un secondo di televisione richiede la presentazione di 25 schermate, ciascuna composta da576 righe con 720 punti elementari. Per ciascun punto occorre dare informazioni su colore, bril-lantezza e luminosità e questo comporta l’utilizzo di 16 bit. Facendo la moltiplicazione si ottiene165.880.000 bit al secondo. A questi bit occorre poi aggiungerne circa 1 milione e mezzo per lacodifica del sonoro.

(10) L’incremento di potenza elaborativa segue una previsione fatta da Moore, a metà degli anniSettanta, cioè di un raddoppio ogni 18 mesi. Data l’accuratezza nei fatti di questa previsione, essaoggi viene assunta a livello di legge, indicata comunemente per l’appunto come legge di Moore.



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questo è un cane). Tenere sepa-rate le diverse informazioni checostituiscono un’immagine per-mette di elaborare l’immagineseparando i diversi componenti eriposizionandoli nello spazio divisualizzazione. Ad esempio seabbiamo due televisori in salottopotremmo ricevere un filmato edeviare parte delle immagini suuno schermo, magari quelletestuali relative alla spiegazionedi alcuni elementi che appaionosul televisore principale. Omagari potremmo “giocare” conle immagini per trasferire la pro-tagonista all’interno di un nostrofilmato!Dal punto di vista di ricercadelle informazioni è natural-mente ancora più interessantel’idea di associare il significato aogni elemento di un’immagine(in forma testuale e quindi facil-mente accessibile ad un motoredi ricerca).Quest’associazione sarà resa pos-

permettano, in modo automatico,di catalogare e riconoscereimmagini e suoni. Non è adesempio possibile avere unarisposta ad una domanda del tipo“Vorrei la foto di un bambinoche dà la mano a un vecchio”, o“vorrei quel motivetto che fa ta,tatata, ta”.Tramite alcuni motori di ricerca12

è possibile cercare immagini maall’interno di un “album” in cuiogni immagine è stata classificatamanualmente. La classificazioneautomatica è un’area di ricercache ha portato più a rilevare iproblemi che si debbono affron-tare che a pervenire a una realesoluzione.Lo stesso Gruppo, che ha stu-diato i sistemi per comprimere ilsegnale video, ha oggi in corso distudio i meccanismi per codifi-care i diversi elementi di unaimmagine (o di un suono) a cui èassociata un’informazione che nespiega il significato (ad esempio:

sibile dalla conclusione deglistudi in corso anche se la stradada percorrere sembra ancorapiuttosto lunga13.Al problema del riconoscimentodi una forma e quindi di unacaratteristica dell’immagine (uncane) occorre anche aggiungerela comprensione su quanto si èriconosciuto: è un cane vero? O èdi pezza? È uno schizzo che rap-presenta un cane? È un cane perun cieco? È un cane bravo?Come si vede facilmente la com-plessità legata alla comprensioneè maggiore di quella legata alriconoscimento (anche serichiede il riconoscimento). Si ètornati al problema che si è indi-cato in precedenza e che lega iltransito dall’informazione allaconoscenza.Al crescere delle informazioni imotori di ricerca accrescono laloro sofisticazione imitando, inun certo senso, gli approcci che ilnostro cervello segue per passaredai dati alla conoscenza [7].Tuttavia il panorama è così com-plesso che sembra opportunoaffrontare anche in modo com-pletamente diverso il rapportocon le informazioni.

5. Se Maometto non va alla montagna…

A partire dal 1997 - in un certosenso da quando Internet ha ini-ziato a muovere i primi passi nelmercato di massa - è stata avviatala sperimentazione di approcci incui, sulla base di un profilo diinteresse dichiarato dal singolo,veniva preparato un pacchetto diinformazioni e quindi inviatodirettamente alla persona inte-ressata. In alcuni casi questo pro-cesso appariva come un canaleinformativo personalizzato cheaccumulava informazioni perriversarle nel momento in cui lapersona si collegava14.Più recenti (anche se concettual-mente più semplici) sono le sot-

(11) La Zing, www.zing.com, a partire dal luglio ’99, offre uno spazio illimitato in rete in cui cia-scuno può creare un proprio album. Il business deriva dalla pubblicità che il grande numero di“contatti” stimola (nei primi tre mesi il sito è stato visitato da più di 1,7 milioni di persone diver-se) e dalla vendita delle stampe delle foto. Infatti dopo aver inserito la foto nell’album può esser-ne chiesta una stampa (in qualunque momento). Questa riproduzione sarà inviata a casa e sipotrà averla non solo su carta (banale) ma anche su magliette, tappetini del mouse o, perché no!,sulla “glassa di una torta”. Il 4 aprile 2000 Zing ha annunciato di avere raggiunto un milione dimembri (ciascun membro può avere uno o più album). Un’altra società che ha fatto la sua com-parsa a dicembre ’99 è Shutterfly (www.shutterfly.com), fondata da Jim Clark, il fondatore diSilicon Graphics. Se una persona non avesse una macchina fotografica digitale? Ememories,www.ememories.com, offre di sviluppare il rullino mettendo il risultato in rete. Possiamo vederele foto, gratuitamente, sul nostro album e decidere quali vogliamo farci stampare (a pagamento).

(12) Ad esempio Altavista (www.altavista.com) ha un album che cataloga 25 milioni di imma-gini. Come si può facilmente verificare accedendo ad Altavista, le immagini ottenute a seguito diuna domanda sono in molti casi non soddisfacenti.

(13) Lo standard MPEG7, in via di definizione, permette sia di associare il significatoall’immagine sia - almeno parzialmente - di dedurne in maniera automatica il significato:non solo definisce un posto in cui scrivere “questa è l’immagine di un cane” ma riesce adaccorgersi nel momento della codifica che quella è l’immagine di un cane(http://www.cselt.it/ufv/leonardo/mpeg/standards/mpeg-7/mpeg-7.htm).

(14) Un esempio è Pointcast (www.pointcast.com) anche se in questo caso l’offerta era relativa acanali tematici più alcuni canali specifici il cui palinsesto era creato da altri soggetti con fun-zionalità variabili da caso a caso.



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un’e-mail per informarlo. Ancorapiù interessante, a volte l’infor-mazione riguarda l’uscita di unlibro o di un brano musicale chepotrebbe piacergli in quantotratta temi simili o ha una strut-tura melodica analoga a quelleche sembrano soddisfare l’inte-resse della particolare persona.Con questo processo ci stiamoquindi muovendo verso la cono-scenza; la strada però è ancoralunga: quali sono gli elementiche mi fanno gradire un certolibro? In quale situazione di vitami piace un libro che abbia certecaratteristiche?Questa seconda domanda, “inquale situazione..” fa emergereun altro elemento importante, lavolatilità del valore delle infor-mazioni da un lato e allo stessotempo il valore che queste assu-mono in specifici momenti.Si può subito osservare che lavolatilità è una caratteristicadelle informazioni, non dellaconoscenza. Questa per suanatura ha infatti tempi di valorepiù lunghi: saper andare in bici-cletta può non essermi utile oggima dopodomani sì e non importase è passato più o meno tempodall’ultima volta che ho inforcatouna bici16; continuerò a saperci

toscrizioni a gruppi di interesseche consentono di ricevere auto-maticamente informazioni via viache queste si rendono disponi-bili. Inizialmente le notizie veni-vano inviate sotto forma di postaelettronica per cui ci si accorgevadella disponibilità di essequando ci si collegava alla pro-pria casella di e-mail.Più di recente sono cominciatead arrivare sotto forma di mes-saggi sul telefonino (a volte soloun messaggio generico cheavverte della disponibilità di uncerto tipo di informazioni).Alcuni giornali hanno iniziato aoffrire sottoscrizioni in cui il sin-golo può indicare i propri inte-ressi e ogni mattina il giornaleviene recapitato alla casella di e-mail con le notizie di interesse15.Tuttavia questi sistemi di portarele informazioni “a casa” dell’in-teressato sono ancora abbastanzaprimitivi: infatti sono trasmessesolo le informazioni che l’inte-ressato, in precedenza, ha espli-citamente dichiarato di volere;non vi è quindi da parte “dellarete” una capacità di determi-nare quanto potrebbe essere diinteresse della singola persona.Cominciano comunque a vedersiprimi esempi di applicazioni inquesta direzione. Se si consultaun sito che vende libri o musicanon è infrequente scoprire che ladomanda di informazioni su uncerto prodotto viene soddisfattain modo puntuale e allo stessotempo viene comunicato che chiha precedentemente acquistatoquel certo “titolo” ha ancheacquistato un certo numero dialtri titoli. Il sistema cerca dun-que di proporre alcune informa-zioni che ritiene di interesse delcliente sulla base del suo com-portamento e del comporta-mento di altri che associa adesso. Non solo, quando esce unnuovo libro o una nuova registra-zione musicale di un particolareautore a cui il cliente sembravaessere interessato, gli arriva

andare.Invece l’informazione relativaall’orario di un treno da Torino aRoma non ha alcun valore perme se non nel momento in cuidevo programmare, o fare, unviaggio su quella direttrice. Sel’informazione è vecchia di unanno probabilmente non vale piùnulla in quanto l’orario potrebbeessere stato modificato.

6. Se proprio devi fareuna cosa, falla fare adun altro

Sia che cerchiamo un’informa-zione sia che questa ci sia recapi-tata al momento opportuno, isistemi odierni richiedono uncerto impegno da parte nostra.Non stupisce quindi che si stiaoperando per trovare dei sistemiche facciano le ricerche o lerichieste per conto nostro vistoche il tempo per ciascuno di noiè diventato estremamente pre-zioso17. Quanto più la quantità didati e di informazioni cresce,tanto più apprezzeremo l’utilitàdi sistemi in grado di selezionareper conto nostro l’informazione.La risposta della ricerca è statachiamata agenti intelligenti: sono

(15) In genere viene inviato tramite e-mail un breve riassunto di ciascuna notizia insieme ad unindirizzo Internet in cui si può leggere la notizia completa. Un esempio è www.wired.com.

(16) Può essere interessante notare che gli studi sulla memoria umana, su come cioè ciascuno dinoi immagazzina conoscenza e la riutilizza “si ricorda”, sembrano indicare che la nostra memo-ria si è sviluppata per permetterci di operare in un contesto dinamico e in particolare nel rap-portarci con questo contesto: siamo più capaci a memorizzare e ricordare azioni, ad esempioandare in bicicletta, che non dati, quali ad esempio quelli relativi alla data di nascita diNapoleone, che utilizziamo solo nel pensiero (e nella sua espressione scritta e verbale). Mentredimentichiamo facilmente la data di nascita di Napoleone, una volta che abbiamo imparato adandare in bicicletta non lo dimentichiamo più. È per questo motivo che si impara meglio “facen-do” le cose piuttosto che “leggendo” [11].

(17) Sembra che una volta si dedicasse tempo per poter risparmiare soldi; oggi invece si spen-dono soldi per poter risparmiare tempo.

(18) In alcuni casi gli agenti proattivi sono anche chiamati funzionali. L’agente funzionale ha uncomportamento fortemente condizionato dal contesto in cui opera. Un esempio di agente proat-tivo per la ricerca di informazioni è http://www.artificial-life.com/default_2.asp.



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tra loro e al contesto in cuiopero. Capita frequentemente achi usa la posta elettronica dirispondere ad una mail per poiscoprire che ne era arrivata unasuccessiva che corregge le infor-mazioni della prima e che quindiinvalida la risposta. La prioritàdei messaggi che ricevodovrebbe essere stabilita sullabase di ciò di cui mi occupo inquel momento oltre che su uncontesto più ampio. Ad esempiouna mail del capo non ha neces-sariamente una priorità maggioredi quella dei propri collaboratori.Magari leggendo prima questesono in grado di rispondere inmodo appropriato alla richiestacontenuta nella mail del capo…Il terzo livello di intelligenza èquello dell’apprendimento.Osservando il mio comporta-mento l’agente è in grado diadattare ricerca e presentazionedelle informazioni raccolte. Adesempio se sto lavorando a unarticolo come questo e faccio unaricerca in rete per sapere quantesono le pagine web esistenti, unagente intelligente “di grado 3!”dovrebbe effettuare una ricercain numerosi posti in cui sono for-niti dati relativi alla miadomanda valutandone il livellodi aggiornamento e la possibileautorevolezza (grado 1!), filtrarele risposte che non hanno sensoin questo caso - ad esempioquante pagine web sono disponi-bili in Italia (grado 2!) - e magariorganizzare le risposte in un gra-fico che possa essere facilmenteincluso nell’articolo visto chequesto genere di informazionipreferisco presentarle con alcuniistogrammi (grado 3!).Il quarto livello di intelligenza ècostituito dalla proattività, cioèdall’iniziativa dell’agente dirichiedere informazioni peraverle disponibili al momentoopportuno. Un agente proat-tivo18 è un agente che presentaanche le caratteristiche (di intel-ligenza) degli agenti preceden-

dei “pacchetti” software caratte-rizzati dalla capacità di operarein modo autonomo sulla base diinformazioni che abbiamo fornitoad essi in modo esplicito o impli-cito (queste indicazioni sonoforse le più interessanti e deri-vano dalla capacità - presunta -di un agente di osservare ilnostro comportamento e di ade-guarsi ad esso).La parola agente sta proprio adindicare una capacità di operareper conto nostro.Il termine intelligente caratterizzainvece l’autonomia dell’agente euna flessibilità di azione sullabase del contesto e delle espe-rienze che gradualmente acquisi-sce.Il livello minimo di intelligenzarichiesto a un agente è quello diraccogliere informazioni. Si noticome questo non solo richieda lacapacità che oggi hanno i motoridi ricerca ma anche la capacità digestire la ricerca. L’agente adesempio dovrebbe essere ingrado di dirmi dove posso tro-vare una certa informazione, inquella particolare forma (un’im-magine piuttosto che un testo oun videoclip) al prezzo migliore(il che può includere sia il prezzodi acquisto sia quello di arrivareall’informazione, sia eventual-mente anche quello collegatoall’impiego di tale informazione)ed anche l’affidabilità che quel-l’informazione può avere (è“l’ultimo grido” o è in parte giàsuperata?).Il secondo livello di intelligenza ècostituito dalla capacità di fil-trare le informazioni che arri-vano. Di nuovo questo modo dioperare non comporta solo l’e-sclusione di certe informazioni(questa capacità sta diventandocomune nei sistemi di gestionedella posta elettronica che rie-scono a bloccare certi tipi dimessaggi che non hanno alcunarilevanza per noi) ma anche orga-nizzare le informazioni che arri-vano per priorità, collegandole

temente mostrati. Ad esempio,nel momento in cui l’agente fil-tra alcune informazioni puòaccorgersi che alcune di essesono irrilevanti rispetto alle esi-genze attuali ma che possonotornar utili nella preparazione diun documento che probabil-mente redigerò la prossima setti-mana. Informazioni relative alnumero di pagine web in Italianon sono rilevanti in questo arti-colo ma potrebbero essere utiliquando dovrò preparare, adesempio tra una settimana, unintervento sullo stato di Internetin Italia. E’ chiaro che per poterfare questa previsione l’agentedeve conoscere il contesto in cuiopero. Se mi sono segnato inagenda “preparare l’interventoper il Congresso nazionale suInternet il 15 settembre” il mioagente proattivo comincerà araccogliere informazioni equando avrò preparato l’articolocontinuerà a verificare se questesono ancora valide in modo daavvertirmi il giorno prima dellapresentazione di cambiare ilmateriale e informare la plateache sono accadute alcune evolu-zioni rispetto a quanto scrittonell’articolo.Questo agente è particolarmenteutile quando inserito nel conte-sto di un progetto aziendale inquanto esso si preoccuperà diportare le informazioni di rilievoper le attività in corso non solo ame ma anche a tutte le personeche operano nel progetto,curando di avvertire tutti dieventuali cambiamenti o di pro-gressi avvenuti mano mano cheessi si presentano. (Chi dovesseritenere scarsamente utile unaprestazione di questo genere,presumibilmente non ha maioperato in un gruppo di lavoroaziendale).Il quinto livello di intelligenza tra-sforma un agente proattivo in unconsulente. Ad esempio accor-gendosi di aver trovato informa-zioni relative al numero di



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cità, marketing e rapporto con laclientela.

7. La conoscenza come valore nel processoproduttivo

Gli agenti intelligenti, comequalunque altra tecnologia checonsenta di ottenere informa-zioni sulla base del contestod’interesse, troveranno ungrande interesse nelle Aziende.Sempre più infatti si fa strada laconsapevolezza che il valore diun’Azienda è legato alla cono-scenza che quest’Azienda pos-siede.La forte dinamica del mondo dellavoro che oggi pervade ilsistema produttivo degli StatiUniti - e che inizia a farsi sentirein Italia - pone il problema dipassare dalla conoscenza dellasingola persona (che oggiabbiamo e che domani può pas-sare a un concorrente) a quelladella conoscenza dell’Azienda epiù in particolare di legare laconoscenza ai processi aziendali.Continuano a essere pubblicatinumerosi testi su questo tema,spesso identificato come know-ledge management [12], per cuinon ha senso addentrarsi in que-sta tematica se non per sottoli-neare da un lato che, al di là del-l’enfasi che ad essa viene data,oggi è in uno stadio di primainfanzia e non è ancora chiaroquali sono le domande da porreprima di cercare le risposte.È possibile però fare alcuneriflessioni sulla presumibile evo-luzione basata su quanto è statoindicato in precedenza.Sulla base delle tecnologiedisponibili non è difficile portarele informazioni aziendali da unostato cartaceo a uno “elettro-nico”. Che questo continua-mente avvenga è un fatto ormaiacquisito. In CSELT, ad esem-pio, si è passati da 19 milioni difotocopie del ’97 a 14 nel ’98 e a

pagine Web in Italia potrebbe farapparire una finestra sul mio PCcon una frase del tipo “perchénon utilizzi quest’informazionein una nota visto che l’articolo èdiretto a un pubblico italiano chepotrebbe essere interessato aconoscere qual è la situazionenel nostro Paese, o magari potre-sti inserire un grafico che metta aconfronto la crescita delle pagineWeb nel mondo, in Europa e inItalia inserendo qualche com-mento sulla diminuzione del gapnei prossimi anni nel caso in cuiquesta tendenza dovesse prose-guire”. Sono disponibili oggimolti pacchetti software specia-lizzati per fornire consulenza insegmenti come investimentifinanziari, sviluppo vendite, dia-gnosi e medicinali; ma questipacchetti in genere non hannoquelle caratteristiche di delegache caratterizzano un agente.Un ulteriore - e diverso - livello diintelligenza è quello di tipo affet-tivo. Un agente di questo tiposarebbe in grado di effettuareuna ricerca in rete per rispon-dere alla domanda “trovami unabarzelletta che mi faccia ridere,oggi mi sento giù di morale”. Èdisponibile al riguardo uninsieme molto interessante distudi che cercano di fornire a uncomputer la capacità di intera-gire sotto il profilo delle sensa-zioni umane [8]. Questi compu-ter devono essere in grado dicapire, da come guardiamo, daltono e dal modo con cui par-liamo, dall’emozione espressadal nostro volto, l’effetto che hasu di noi una certa informa-zione, o il modo in cui essaviene presentata.L’informazione stessa potrebbevariare sulla base delle reazioniemotive di chi la riceve.Quest’area è d’interesse inmolti settori e in particolare inquello dell’intrattenimento(produzione di film interattivi)ma è anche osservata con atten-zione da specialisti in pubbli-

meno di 10 nel ’99 (le previsioniper il 2000 confermano la ten-denza ad una riduzione). Nellostesso periodo le pagine prodottein elettronico sono passate daalcune migliaia del ’97 ad oltre250 mila nei primi 9 mesi del’99. Le pagine accessibili sulWeb aziendale a settembre del’99 erano circa 700 mila.Anche gli accessi al sito azien-dale sono cresciuti: dai circa 11mila a settimana d’inizio ’97, ai28 mila all’inizio del ’98, 55 milaall’inizio del ’99, oltre 70 mila asettimana all’inizio del 2000. Eanche gli accessi dall’esterno alsito aziendale (nella parte pub-blica) sono passati da poco più di10 mila all’inizio del ’97 a oltre180 mila dell’ultima settimana disettembre ’99.Se si ha un riscontro nella transi-zione da cartaceo a elettronico enella corrispondente crescita del-l’accesso all’informazione elet-tronica rimane però il dubbio:un’informazione elettronica ha lastessa probabilità di essere rac-colta rispetto alla stessa informa-zione disponibile in forma carta-cea? Se è vero che solo unaminima parte delle fotocopie chefacciamo e che inviamo in girosono effettivamente lettequando l’informazione è in elet-tronico diventa invisibile almenoche non sia ricercata esplicita-mente o si abbia un sistema incui essa è spinta ed è posta sottogli occhi del potenziale interes-sato19.In CSELT questo problema èstato affrontato creando dei pro-fili sugli interessi delle persone.Sulla base di questi profili leinformazioni che possono risul-tare di interesse sono segnalatetramite e-mail. Se la personaritiene l’informazione d’interessecon un click può recuperarla.Non solo: il sistema di postaelettronica dà la possibilità diarchiviare in modo strutturatonotevoli quantità di informazionio di puntatori tramite i quali cia-



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esempio, mentre leggo un testoho un dubbio, magari scrivoun’annotazione a margine (deltipo “perché mai si dovrebbefare così”?) e l’agente intelli-gente intercetta la domanda e latrasforma in una ricerca auto-noma di informazioni segnalan-domi un documento in cui è svi-luppato quel punto. Questo tipodi supporto può diventare moltoutile per permettere una decisio-nalità distribuita. Le informa-zioni che permettono di pren-dere la decisione non necessaria-mente devono essere distribuitema è creato un contesto, in con-tinua evoluzione per riflettere lostato del sistema Azienda, in cuitale decisione diventapossibile20.L’adeguamento del profilo sullabase di ciò che una persona faràè di notevole interesse dal puntodi vista della crescita delle com-petenze dell’Azienda. Sulla basedelle strategie di posizionamentoe di mix di risorse esistenti i pro-fili dei singoli possono essereadattati a ciò che si presume chele persone dovranno fare infuturo, e, sulla base della lororeazione all’esposizione ad uncontesto progressivamentediverso, può essere valutatocome procedere ulteriormente.La gestione delle risorse umane

scuno, secondo le proprie neces-sità, può costruire il proprio spa-zio informativo.L’utilizzo di strumenti base,quali il word processor o i sistemidi archiviazione con modalitàcooperativa, permette di anno-tare proprie idee sulle informa-zioni generali e decidere volta avolta il livello di condivisione diqueste note. Diventa quindi pos-sibile tracciare l’evoluzione diuna certa informazione e leragioni che hanno portato a taleevoluzione: ed è proprio questotracciamento dei motivi dell’evo-luzione che costituisce la cono-scenza a livello aziendale trasfor-mando le competenze indivi-duali e la somma delle compe-tenze di molti in una conoscenzadell’Azienda fruibile in tempidifferiti da parte di qualunquepersona.“Dietro l’angolo” abbiamo lapromessa di passare dall’associa-zione tra informazione e profilod’interesse di una persona realiz-zato dalla stessa persona, aquello tra informazione e profilodi interesse in parte creato dallapersona e in parte generato auto-maticamente per rifletterequanto la persona ha già fatto equanto sta facendo o farà.L’adeguamento del profilo all’e-sperienza (quello che la personaha fatto) è ottenibile dal traccia-mento - svolto ad esempio da unagente intelligente - del compor-tamento della persona nellaricerca delle informazioni e nelloro utilizzo. La ricerca di ciò chela persona sta facendo può esserecostruita sulla base di un’associa-zione con il profilo delle attivitàdel progetto su cui la personaopera e del ruolo che essa giocanello specifico progetto. Inoltreagenti intelligenti in grado dianalizzare le azioni in corso - adesempio il testo che sto scri-vendo in questo momento - pos-sono far apparire sullo schermouna segnalazione sulla presenzad’informazioni collegate. Se, ad

potrebbe così acquisire uno stru-mento importante per l’evolu-zione delle risorse.L’informazione aziendalepotrebbe evolvere stratificandosiper permettere a persone cheoperano in ruoli diversi di acce-dere alle parti di rilievo per lospecifico ruolo da esse svolto.Ogni informazione è caratteriz-zata da una storia (come è statacreata, in quale contesto, come èstata già utilizzata e quali sono icontesti di utilizzo) e da uninsieme di relazioni con altreinformazioni e con le azioni incui essa trova impiego: questoprocesso permette di costruireun contesto di significato erende possibile passare da unaricerca di tipo sintattico (trova ildocumento con la parola “appli-cazione”) a una di tipo seman-tico (trova documenti o riferi-menti che mi dicano se “esistonostrumenti per lavoro coopera-tivo” utilizzabili nel mio conte-sto aziendale).

8. Saremo in grado disopravvivere al diluvio di informazioni?

In quest’articolo sono statiaffrontati diversi temi, non perdare soluzioni ma per stimolare

(19) Secondo una ricerca effettuata negli Stati Uniti (citata da Hammer nel suo libroReengineering the Corporation) nella migliore situazione in un’Azienda di medie dimensioniviene letto un massimo dell’8 per cento delle fotocopie fatte. Tuttavia è anche interessante nota-re che una piccola percentuale delle fotocopie lette viene letta “per sbaglio” solo perché l’occhiodi una persona è “casualmente” caduto sul documento che qualcuno ha posato sulla scrivania(o sul tavolo di riunione). Questo non capita per un’informazione elettronica, sotterrata allavista casuale in un’enorme banca dati.

(20) Esistono alcuni sistemi in natura che operano con criteri di decisione distribuita, ad esem-pio le api e le formiche: se un’ape ad esempio scopre una zona ricca di polline il sistema globaledelle api di quell’alveare in poco tempo diventa informato della scoperta e le api iniziano a diri-gersi verso quella zona, anche quelle (e sono la maggioranza) che non hanno avuto alcunacomunicazione con l’ape che ha effettuato la scoperta né con quelle che hanno interagito conessa. Si produce un cambio di configurazione nel sistema alveare e nel comportamento che rapi-damente influisce sul comportamento delle singole api. In questo senso un’ape può esemplifica-re il concetto di agente funzionale.



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una più ampia riflessione. Inchiusura sembra appropriato sti-molare un’ulteriore riflessionesulla capacità che ha l’uomo, cia-scuno di noi, di vivere con suc-cesso in un ambiente in cosìforte evoluzione.Un lord inglese osservava che lavelocità con cui arrivano le infor-mazioni ci sta “rubando” iltempo per pensare. Molti proba-bilmente sono pronti a sottoscri-vere questa sensazione. È inte-ressante notare che questo lordpronunciava quella frase alla finedel diciannovesimo secolo e siriferiva alla rapidità con cui laposta veniva distribuita visto chesi era passati da un trasportofatto da carrozze trainate dacavalli alla ferrovia.Oggi quella velocità di distribu-zione appare ormai lenta rispettoad una e-mail, ed è cresciuta nelcontempo la quantità dell’infor-mazione che passa da una letteraa settimana, a qualche decina dimessaggi ogni giorno.La riflessione che questo piccoloaneddoto stimola porta ad un(moderato) ottimismo: l’uomonella storia ha mostrato di esserecapace sempre di adattarsi a unambiente in costante evoluzionesia questa naturale sia provocatada lui stesso.E se molti sono stati i cambia-menti di forma e di valore, laconoscenza - che per i filosofigreci era motivo di dibattere eragione di vivere - rimane unvalore essenziale. È cambiata però la facilità dicondividere la conoscenza concentinaia di milioni di persone inmodo quasi istantaneo. Domanila condivisione dovrebbe coin-volgere miliardi di persone e,forse, in futuro dovremo impa-rare a condividerla anche con lemacchine.

[1] Borges, J.L.: La biblioteca di Babele. www.analitica.com/biblioteca/jjborges/library_babel.asp, www.pretext.com/oct97/features/story1.htm.

[2] www.askjeeves.com.[3] Reti bioartificiali di neuroni. «Le Scienze», n. 375, novembre 1999.[4] Ad esempio, www.repubblica.it.[5] Gooey, http://www.hypernix.com/cmp/about.html.[6] Cornell University, Berkely UC e Laboratorio di ricerca IBM di

Almaden, www.almaden.ibm.com/cs/k53/clever.html, http://www.almaden.ibm.com/cs/k53/clever.html.

[7] www.searchenginewatch.com.[8] Si veda la ricerca sugli affective computer www.media.mit.edu/affect.[9] Micro Web Server http://www.compaq.com/rcfoc/19991108.html

#_Toc466335096.[10] Chiariglione, L.: Lo standard MPEG-4. «Notiziario Tecnico

Telecom Italia», Anno 8, n. 3, dicembre 1999, pp. 86-97.Chiariglione, L.: Gli standard MPEG-1 ed MPEG-2. «NotiziarioTecnico Telecom Italia», Anno 8, n. 3, dicembre 1999, pp. 75-85.Chiariglione, L.: MPEG, dalla concezione di un’idea ai suoi effetti.«Notiziario Tecnico Telecom Italia», Anno 8, n. 3, dicembre 1999,pp. 68-74.

[11] Per approfondimenti sul tema dell’apprendimento e della memo-ria si suggerisce: Apprendimento e Memoria. Quaderni di «LeScienze», n. 82.

[12] Dutrenit, G.: Learning and knowledge management in the firm; fromknowledge accumulation to strategic capabilities. Edward Elgar Pub.Co., 2000.

[13] Malabocchia, F.; Buriano L.; Mollo M.J.; Richeldi, M.; Rossotto,M.: Mining Telecommunications Data Bases: an approach to support theBusiness Management. Proceedings IEEE/IFIP NOMS ’98, NewOrleans.

Roberto Saracco, entrato in CSELT dopo il diploma in Scienzedell'Informazione, si è laureato in Matematica ed ha partecipato allarealizzazione della prima centrale elettronica a programma registrato inItalia. Nella ormai lunga evoluzione professionale ha maturato esperienzenei settori di progettazione software, gestione della rete, architetture ditelecomunicazione. Negli ultimi anni svolge attività di comunicazione emarketing della ricerca e un’intensa attività a livello internazionale, daigruppi di standardizzazione ai progetti cooperativi europei. È autore dinumerosi articoli e di alcuni libri. A livello IEEE è Member of the Board eDirettore Marketing della Comsoc. È attualmente responsabile dell'areaPromozione e Comunicazione in CSELT.



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1. Introduzione

Nel 2003 il volume delle tran-sazioni in rete sarà di circa 105mila miliardi di lire, il cheequivale al fatturato dell’industria ICT inItalia per l’anno in corso. È quanto è statoaffermato nel corso dell’appuntamento bien-nale che fa il puntosull’evoluzione ICT,e che per questa edi-zione si è svolto aMilano il 26 e 27 otto-bre scorsi alla pre-senza di oltre 250congressisti.Il Convegno Nazionaledelle Telecomuni-cazioni, organizzatodall’AEI, l’AIIT,l’ANIE e l’IIC1, hascelto questa voltacome tema L’evoluzioneICT e la net-economy. Ilprogramma, assai arti-colato, comprendevadodici relazioni - su temi legati alla net-eco-nomy, all’evoluzione dei servizi di rete, a quelladei servizi applicativi e alle prospettive futuredel settore - e cinque tavole rotonde alle qualihanno preso parte trentadue relatori.Gli interventi legati alle tecnologie dell’ac-cesso, allo sviluppo di nuovi modelli di busi-ness e all’evoluzione dei servizi applicativihanno tenuto vivo l’interesse dei partecipanti:grande attenzione hanno destato alcune previ-sioni relative allo sviluppo del settore e al suoeffetto di volano per altri settori collegati.

Nel Convegno è stata anche sottolineata lapotenzialità di sviluppo del commercio elettro-nico (l’e-commerce), prima e più diffusamenteper la parte legata al business-to-business(B2B) ma poi anche di quella porzione orien-tata ai consumer (B2C) che si estenderà di paripasso con la capillare diffusione dell’accessoalla rete di telecomunicazione ad alta velocitàe con costi contenuti.Qui di seguito sono riportati alcuni punti dimaggior interesse emersi nel Convegno.

2. La net-economy

2.1 La transizione dalla new-economy allanet-economy

Il termine net-economy è apparso più adeguato egenericamente più condiviso rispetto al ter-mine più comune new-economy, di impiego oggiforse più generale.Le motivazioni di questa variante lessicalesono legate alla maggiore sottolineatura dataall’effetto della “rete”, piuttosto che all’en-fasi sulla nascita di una nuova economia;

restano valide in pra-tica le vecchie leggidell’economia.

2.2 Il volume di affari

I numeri legati al girod’affari del commer-cio elettronico - siacome turnover checome frazione deltotale o del PIL -sono assai elevati e ingrande crescita. Ma aldi là dell’effetto emo-tivo che suscitano igrandi numeri (chefanno sempre impres-

sione), le reali ripercussioni sulla rete o sulleapplicazioni dipendono da altri fattori.Infatti, per il settore ICT è il numero delletransazioni, e non il fatturato, l’elemento che

Claudio Carrelli

L’evoluzione ICTe la net-economy

CNT 2000Convegno Nazionale delle Telecomunicazioni

Milano, 26-27 ottobre 2000

(1) AEI (Associazione Elettrotecnica ed Elettronica Italiana);AIIT (Associazione Italiana Ingegneri delle Telecomunicazioni);ANIE (Associazione Nazionale Industrie Elettriche - SezioneTLC e Informatica); IIC (Istituto Internazionale delleComunicazioni).

Apertura del Convegno: da sinistra Umberto de Julio (Presidente AEI), FrancoGrimaldi (Wind), Renato D’Onofrio (R&R), Alessandro Luciano (Autorità per leGaranzie nelle Telecomunicazioni) e Alessandro De Maio (Politecnico di Milano).

12 Conferenze 12-12-2000 12:24 Pagina 121


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ha una maggiore incidenza come fonte diricavi per il gestore o per il fornitore di servizi(service provider).Sembra poi opportuno notare che mentre ilbrowsing di cataloghi - che di per sé implicatempo e banda - è di norma gratuito, solo latransazione legata all’acquisto - per la quale èsufficiente anche una banda stretta - rappre-senta il vero business.

2.3 Il nuovo mercato in Italia

L’onda delle start-up è stata particolarmentevigorosa in Italia, anche se in questi ultimitempi cominciano ad accusarsi segni di rallen-tamento. In parte questi indizi cominciano anotarsi anche in California, dove la corsa alasciare le aziende per mettersi in proprio paresi stia arrestando.La Borsa di Milano vanta il secondo o terzoposto in Europa per quanto riguarda il nuovomercato (anche se con un certo distacco daquella tedesca che è al primo posto). Oltretrenta Società sono presenti con una capita-lizzazione complessiva cresciuta di oltre il500 per cento nel 1999 e di circa l’8 per centoquest’anno.La finanza andrebbe tuttavia vista come fat-tore che esercita un effetto leva per l’industria,e non come ele-mento guida. Ilruolo della ricercaresta invece cen-trale, e al momentoesso appare inade-guato. Allo stessotempo il nuovomercato è vistocome elementofacilitatore e acce-leratore della cre-scita; ma il bassogrado di penetra-zione tecnologica ela scarsità di tecno-logia propria sonopercepiti come fat-tori critici e fre-nanti.Il recente interesseper il mercatofinanziario ha datoun sensibile impul-so ad applicazioni sia sulla rete fissa che suquella mobile, e oggi l’uso del trading on-line èparticolarmente sviluppato: per ogni cliente

utilizzatore si hanno infatti in media 2,5 tenta-tivi di transazioni al giorno in Italia, a fronte di4 transazioni medie al mese effettuate negliStati Uniti.

2.4 Venture capital e start-up

La situazione italiana è stata illustrata da unodei principali protagonisti del settore, che hamesso in luce le opportunità delle nuove ini-ziative, ribadendo per altro i rischi di volerinseguire “treni già in corsa”La net-economy si espande come “unagrande foresta che divora a gran velocità lasuperficie dove passa, ma non è tutta verdecome sembra. Al di sotto si vedono già ramirotti e tronchi bruciati, che non possonoessere ignorati”.I treni fermi sono tuttavia ancora numerosi, edè verso questi “convogli” che occorre dirigersiper avere successo.

3. Università e Ricerca e Sviluppo

3.1 Education

L’istruzione resta un punto centrale con le debo-lezze del Sistema Italia già ben note. La net-eco-

nomy non sem-plifica la situa-zione nella qualeoggi operiamoma aggiungeun’ulteriore criti-cità, dovuta allaforte interdisci-plinarietà richie-sta: infatti le trediscipline fonda-mentali: ICT,legge, economia,non possonoessere più consi-derate separata-mente.Interessante alriguardo sembrail caso, indicatonel Convegno, diuna Universitàprivata, recente-mente costituita

in Israele, che non offre lauree separatamente innessuna delle tre discipline suddette, ma cherichiede di studiare e approfondirne almeno due.

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Incertezzatecnologica

Font

i fin

anzi

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disp

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ili

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• Capitale personale• Sussidi

• Contratti• Sussidi governativi• Credito agevolato

• Contratti• Cash flow• Equity

• Equity• Cash flow• Scoperto bancario• Contratti

• Equity/quotazione• Cambiali finanziarie• Cash flow• Scoperto bancario• Contratti

Start-up 1° sviluppo Sviluppo Espansione

Incertezzacommerciale

Fabbisognofinanziario

Break evenpoint

t

Cash flowcumulato

Il fabbisogno finanziario delle high tech start-up.

Fonte: Massimo Capuano: “La net-economy nella Borsa Italiana”. (Atti del Convegno).



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3.2 La ricerca e sviluppo

La criticità del settore è stata rilevata in aperturadel Convegno da Massimo Capuano,Amministratore Delegato della Borsa Italiana. Ilpreoccupante calo degli investimenti in questosettore è stato poi ribadito nelle sessioniseguenti, quando sono stati rimarcati i rischi diun impoverimento dell’offerta del Sistema Italia(sia come apparati che come servizi). L’attualetendenza rivolta verso un’eccessiva cost reduction,unita a una dilagante short-term policy, rischia diperpetrare un atteggiamento difensivo, con unascarsa propensione all’innovazione e quindi alsuccesso per il futuro.A tal proposito è stato notato come alcunigestori - ad esempio Telenor in Norvegia eSonera in Finlandia - hanno già in corso unarevisione delle policy ora seguite, con la qualericonoscono l’opportunità di ricostituire unaforte corporate research, con il compito di strate-gic vision, piuttosto che preoccuparsi di distri-buire le risorse pregiate in forma dibody rental verso le business units.

4. Il ruolo dell’Authority

L’Authority, nonostante l’entusiasmomanifestato nella presentazione,sconta certamente ancora la sua gio-vane età, con il conseguente sottodi-mensionamento dell’organico (afronte, ad esempio, dei circa duemilaaddetti dell’FCC) e il ritardo conse-guente nelle azioni già intraprese o inquelle da intraprendere.Sono apparsi chiari gli indirizzi princi-pali, rivolti a sostegno della concor-renza, della sicurezza e di adeguate strategie disupporto (incentivi, formazione, ...), ma hannodestato non poche preoccupazioni le incer-tezze su diversi aspetti critici e, in particolare,sui tempi e sui costi per le licenze necessarieper gestire sistemi di wireless local loop, ampia-mente sollecitate dalla platea.L’entusiasmo mostrato verso le attività di rego-lamentazione di Internet in senso generale èapparso forse un po’ troppo ottimistico, sia perl’eccessiva complessità della materia, (in parti-colare con riferimento ai media e quindi aicontenuti) sia per l’atteggiamento negativomostrato in proposito chiaramente da parte delversante americano.L’Authority ha anche dichiarato che la propriafunzione potrebbe in teoria essere conclusa, ad

esempio a seguito dello stabilirsi di libero mer-cato e della concorrenza nel settore, ma chetuttavia l’esempio americano insegna come ilcontinuo flusso dell’evoluzione porti sempre anuovi e complessi problemi da affrontare erisolvere (la stessa FCC che opera negli StatiUniti è stata istituita nel 1934).Interessante, e accolta dal plauso dei presenti,la dichiarazione che nel novembre di que-st’anno sarebbe stato presentato il libro biancosulla televisione digitale terrestre.

5. Reti e servizi

5.1 L’industria manifatturiera

Il comparto delle aziende “tradizionali” halasciato trapelare un certo disagio, maturatonella presente situazione di incertezza, caratte-rizzata dalle nuove tendenze tecnologiche.L’avvento della liberalizzazione non è perciò

percepito come una grossa opportu-nità e sembra destare preoccupazioneper una possibile riduzione dei mar-gini globali delle singole aziende, sen-tita come più probabile, piuttosto cheessere recepita come una significativaopportunità di crescita del mercato.Resta infatti la speranza che la ridu-zione degli investimenti del gestoretradizionale possano essere bilanciatidalle “ambizioni” dei nuovi operatori.Il posizionamento verso il futuro èapparso tuttavia velato di incertezza,sia per gli orientamenti non completa-mente chiari dei gestori, sia per la dif-ficoltà di prevedere i desideri delcliente finale: convergenza, multimedia-

lità e mobilità sono considerate come elementidi visione comune.Interessante anche la condivisione dell’ideache il PC che oggi impieghiamo sia già supe-rato, anche se è stato osservato che nel primosemestre dell’anno la diffusione dei personal èin crescita decisa in Italia. Sembra tuttavia cheil leit-motiv sia l’attesa per una o più killerapplications ancora non ben identificate.Le considerazioni sull’importanza della ricercaper un’efficace strategia di innovazione hannomesso in luce posizioni in parte contrastanti,ben rappresentando le difficoltà del momento,in cui la tendenza a ridurre i costi penalizzasignificativamente gli investimenti sul futuro.All’estremo opposto si colloca il posiziona-mento delle nuove aziende manifatturiere, che

Massimo Capuano,AmministratoreDelegato dellaBorsa Italiana, nelcorso dellapresentazione.



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beneficiano della nuova onda e che appaionoaggressive e determinate. Ma per queste indu-strie la vision è abbastanza differenziata inquanto convivono esi sviluppano duetendenze distinte:da un lato tuttowireless e mobilità,dall’altro sistemi infibra impiegatadappertutto.Va notato al riguardoche, anche se è veroche la banda delmobile cresce signi-ficativamente (finoa 2 Mbit /s perUMTS), la bandaofferta dalla fibracresce in modoancor più rilevante(10-100 Mbit/s). Ilrapporto tra i duevalori non tendequindi a diminuire, ma ad aumentare progres-sivamente; in altri termini l’offerta sulla retefissa, in termini di banda, non solo sarà mag-giore di quella del mobile, ma lo sarà ancora dipiù di quanto non lo sia già oggi.

5.2 Gli operatori

Il confronto tra gli operatori non hacelato la tensione che si è ormai stabi-lita in Italia con la nascente competi-tion.Un primo elemento è apparso conchiarezza: la leva competitiva deinuovi entranti (new comers) rispettoall’ex-monopolista è stata finorabasata fondamentalmente su due fat-tori: sbilanciamento tariffario eassenza di legacy networks. La competi-zione fra i new comers - che usufrui-scono delle stesse risorse - si è inveceessenzialmente basata sulla fantasia dimarketing di ciascuno di essi.L’incertezza sui nuovi parametri ingioco (ad esempio l’unbundling, lelicenze wireless local loop) rende oggi difficile ainew comers l’individuazione di chiare opportu-nità e quindi una pianificazione del futuro.Telecom Italia vive ormai la competizionecome un elemento assai stimolante e la tecno-logia non è vista come l’elemento fondamen-tale per ottenere un vantaggio competitivo:

essa infatti è rapidamente disponibile per tutti.La vera competizione è sui servizi; è lì che sigioca la grande sfida, e per quanto riguarda

l’accesso, un’of-ferta articolata,dal rame allafibra, permettedi soddisfaretutte le esi-genze, con unvantaggio otti-male tra prezzoe prestazioniofferte. Diversoè apparso l’ap-proccio rappre-sentato da e-Biscom, nuovooperatore diMilano, che hapresentato unapolicy non piùdi “attacco con-s e r v a t i v o ”

(basata sui due fattori precedentemente con-siderati), bensì fondata su concetti e architet-ture innovativi: ad esempio l’offerta indiffe-renziata di banda larga e tariffa costante (flatrate).Tuttavia il dibattito sull’utilità di renderedisponibile in maniera generalizzata anche aiclienti residenziali una banda molto larga

(superiore ai 10 Mbit/s), anche se avolte colorito nelle argomentazioni,non ha portato in quest’occasione ele-menti di novità al di là delle conside-razioni note con, in aggiunta, i solitiriferimenti e commenti sulla man-canza della televisione via cavo (cableTV) in Italia.

5.3 La piccola e media impresa

La net-economy e la liberalizzazionenon appaiono ancora il motore trai-nante per le piccole e medie imprese.Il comparto ha in particolare espressouna posizione di disagio, indicando,tra l’altro, non poche difficoltà sia nel-

l’accesso al mercato finanziario, sia nel conse-guire il necessario adeguamento alla nuovacultura. Il cambio di mentalità richiesto, cosìcome il mantenersi al passo con la ricercanecessaria per l’innovazione, costituisconoancora un elemento critico per lo sviluppo delsettore.

VOICE

WEB BROWSING

VOICE OVER IP

B2B, B2C SOLUTIONS

VIDEO CONFERENCE

WEB TV, HQ TV

MULTI Mbit/s NETWORKING

PSTN

ISDN

MASS MARKET BUSINESS MARKET

ADSL

AC

CE

SS

PR

OV

IDE

R

640 Kbit/s

64 Kbit/s

10 Mbit/s

100 Mbit/s

HDSL/VDSL

GigabitEthernet

Fibraottica

B2BB2C

==

Business to Business Business to Consumer

Rocco Sabellipresenta il puntodi vista di TelecomItalia su “Il nuovomercatodell’accesso”.

Il nuovo mercato dell’accesso.

Fonte: Rocco Sabelli: “Telecom Italia: accesso alla rete e nuovi modelli di business”. (Atti del Convegno).



Conferenze

È stata anche espressa una percezione di scarsosupporto da parte delle Istituzioni, soprattutto nelperiodo attuale di transizione dal vecchio alnuovo scenario. A tal riguardo non è stato celatol’imbarazzo, a seguito della liberalizzazione, carat-terizzato da una difficoltà generalizzata di acce-dere ai mercati esteri (la protezione nazionalistain diversi Paesi costituisce un ostacolo pressochéinsormontabile), sbilanciata, per contro, dall’ec-cessiva facilità con cui le imprese straniere pos-sono già da tempo operare in Italia.

5.4 L’industria dell’Information Technology

Il comparto dell’IT ha manifestato chiaramentela soddisfazione derivante dal positivo posiziona-mento che oggi esso occupa nello scenario indu-striale. Le previsioni per il futuro sono state pre-sentate in chiave ottimistica, e la tendenza mani-festata è stata più orientata a mostrare ed a offrirenuove tecnologie, che a soffermarsi su futurinuovi servizi (per iquali si ritienenecessario un certoriserbo) che ven-gono consideraticome la vera levacompetitiva.Una scarsa atten-zione è stata dedi-cata alle prossimeapplicazioni didomotica e di info-mobilità, special-mente se si consi-dera che nei Paesinordici è presenteuna sensibile spintaverso i servizi dilocalizzazione e chegià oggi in Giapponela NTT DoCoMoha collegamentimobili attivi per nonhuman devices nelrapporto di due auno rispetto ai propri clienti di telefonia mobile.

6. Nuovi servizi e catena del valore

Si è assistito solo in misura marginale a presenta-zioni di nuove applicazioni, anche se è stata piùvolte riconosciuta dai partecipanti l’opportunità distimolarne la nascita e la disponibilità. È stato tut-tavia ribadito che il cliente del futuro desidera

parlare, muoversi, effettuare transazioni e ricevereinformazioni di vario tipo, indipendentementedal tipo di tecnologia o dai terminali.Per quanto riguarda la convergenza tra Internete televisione, è stato ipotizzato che quest’obiet-tivo sarà raggiunto nell’arco di cinque anni,anche se su quest’obiettivo temporale non vi èun’uniformità di giudizio. È infatti abbastanzaverosimile che - dato il successo dello standardMP3 per la musica, e l’avvento di quello MP4per il video - l’orizzonte temporale vada vistoben più vicino di cinque anni.Dalle testimonianze di applicazioni già realiz-zate sono emersi interessanti elementi di rifles-sione sulle più ampie modalità di fruizione chel’impiego della multimedialità può offrire.Molto interessante la testimonianza del dottorGianni Locatelli dell’Istituto Nazionale per loStudio e la Cura dei Tumori di Milano con obiet-tivi di miglioramento dei servizi di assistenzadomiciliare attraverso uno strumento di contatto

con i pazienti, dim i g l i o r a m e n t odella comunicazio-ne, di un maggiorcoinvolgimento deifamiliari.Per soddisfare que-ste esigenze è stataallestita una retemultiservizio ingrado di integrarevoce, dati e videosu un’unica infra-struttura a pac-chetto utilizzante ilprotocollo IP. Inquesto caso sonoofferti servizi quali:rete nazionale per itumori rari, collega-mento a banda largadi quattro centri dieccellenza per l’as-s is tenza e laricerca clinica sui

sarcomi, e-learning, ricerca clinica basata sudata base multimediali che comprendonoambiti di teleradiologia e telepatologia, sup-porto logistico, video assistenza domiciliare. Loscambio di conoscenze e collaborazioni nelcampo della ricerca di qualità tra vari centri dieccellenza è un altro degli obiettivi delle speri-mentazioni condotte da questo Istituto.Significativo poi il caso dell’Istituto e museo diStoria della Scienza di Firenze presentato dal

Teleradiologia

Telepatologia

Ricerca clinica

Condivisione immagini e forniture di expertise.

Fonte: Gianni Locatelli: “Le prospettive dei servizi in un settore strategico: la Health-care”.(Atti del Convegno).



Conferenze

professor Paolo Galluzzi direttore dell’Istituto.Con questa applicazione - proprio grazie allamultimedialità - è possibile vedere allo stessotempo macchine, esperimenti, scritti d’epoca eriferimenti storici (vedi foto affianco).Il valore aggiunto rispetto ai musei tradizionaliconsiste proprio in questa “promiscuità”, che èormai dall’inizio del secolo scomparsa in quasitutti i musei del mondo.Gli attuali musei sonoinfatti “caratterizzati”,ossia omogenei, per moti-vi di conservazione delleopere in essi custodite: adesempio libri, quadri,oggetti o altro. La multi-medialità consente disuperare quest’ostacolo equindi - al di là della puravisione di un oggetto -apre la via a un’offertaben più ricca, e permettedi accostare tutti gli ele-menti relativi alla com-prensione e all’apprezzamento di un’opera.

7. Conclusioni

Il programma è stato ricco e ben articolato.L’industria nel suo complesso, dai manifattu-

rieri grandi e piccoli, ai gestori,agli informatici, ha presentatoun quadro completo dello sce-nario presente nel nostroPaese dopo quasi tre anni diliberalizzazione di reti e servizidi telecomunicazioni. La par-tecipazione, numerosa e quali-ficata, è da ritenersi certa-mente un successo della mani-festazione. Le risposte al que-stionario di valutazione delConvegno distribuito a tutti ipartecipanti hanno confermatoun gradimento assai alto per iltema trattato (circa l’85 percento ha espresso una valuta-zione alta) e per la manieracon la quale sono stati presen-tati i successivi interventi dairelatori. La presenzadell’Authority ha notevol-mente arricchito il dibattito,che altrimenti sarebbe parsoessenzialmente monocultu-

rale; questa presenza fa tuttavia nascere ladomanda se sia opportuno in futuro, in occa-sioni come queste, arricchire ulteriormente loscenario, con la partecipazione della voce deiclienti finali e delle Istituzioni. In questomodo si potrebbe avere un confronto piùdiretto tra domanda e offerta e si potrebbestabilire al tempo stesso, un dibattito più

aperto tra Governo eIndustria, evitando cosìla tendenza generale arisolvere le discussionisugli argomenti più sca-brosi addossando le colpeagli “assenti”.Le osservazioni qui soprariportate, unite alla richie-sta espressa attraverso iquestionari di prevedereun tempo maggiore dadedicare alle domande,saranno tenute presentisicuramente nell’organiz-zazione della prossima

edizione del CNT che sarà svolta nel 2002.

“I luoghi della scienza in Toscana” (www.imss.fi.it).

Un momento delConvegno.

Claudio Carrelli - Direttore EURESCOM.



Conferenze

LIMERICK, QUARTA CITTÀ DELL’IRLANDAQUANTO A POPOLAZIONE, È CERTAMENTE PIÙNOTA AL MONDO PER IL QUADRO AMBIEN-TALE CHE NE ESCE DAL ROMANZO, POIDIVENUTO FILM, DI FRANK MC COURT“ANGELA’S ASHES” O, NELL’AMBITODELLA POPOLAZIONE DI LINGUA INGLESE,PER IL FATTO CHE IL SUO NOME VENGAUSATO METAFORICAMENTE PER RIFE-RIRSI ALLE COMPOSIZIONI IN RIMA DANOI CHIAMATE VERSETTI SATIRICI,PIUTTOSTO CHE NON PER I MONUMENTI OPER LA FAMA CHE LE È DERIVATA DALL’AVERDATO I NATALI A PERSONAGGI IMPORTANTI OPER QUANT’ALTRO POSSA ESSERE IMMAGINATOPER POTER OTTENERE LA CELEBRITÀ.

Ineccepibile ed invidiabile invece la sededell’Università in cui ha avuto luogo ilCongresso: di recente costruzione, con uno stileassolutamente moderno e conforme alla piùclassica tradizione delle Università anglosassoni:il classico campus degli studenti con ampi spazie con edifici immersi nel verde dei parchi che licircondano. Proprio in que-sta cittadina si sono tenutedal 23 al 26 agosto le 39e

Giornate Europee delleTelecomunicazioni, orga-nizzate dall’AssociazioneNazionale irlandese dellaFITCE sul temaTelecommunications in thethird Millennium NewDimensions, New Challenges.La partecipazione alleGiornate è stata abba-stanza nutrita: circa 350

delegati e 140 accompagnatori; la delegazionepiù numerosa, escludendo quella irlandese, èstata quella tedesca, costituita da 65 persone.La delegazione italiana era composta da quat-tro delegati e da tre accompagnatori.Il Congresso si è svolto in quattro giorni,secondo la più recente tradizione dal merco-ledi mattino al sabato sera.

1. New Dimensions, New Challenges

I relatori sono stati invitati ad affrontare i temicitati nel CFP, riportato nella tabella 1, discu-

tendo cambiamenti, rischi e opportunitànelle telecomunicazioni e nelle indu-strie del settore.

La scienza e le tecnologie dell’informa-zione e comunicazione costituiscono le

forze trainanti all’interno delleOrganizzazioni e nel rapporto tra imprese

e consumatori. In questo contesto, ilCongresso ha avuto il merito di non trascu-

rare nessuno dei temi principali che caratte-rizzano l’attuale scenario delle telecomunica-

zioni e così sono state trattate da diversi puntidi vista:• le comunicazioni mobili, tra le protagoniste di

quest’anno oltre che per la pervasività deicellulari, anche per le implicazioni economi-che e politiche legate alle gare per l’asse-gnazione delle licenze dei telefonini diterza generazione. Non è stata natural-mente trascurata la recente apertura dei ser-vizi WAP che hanno dato impulso ai servizidi trasmissione dati nelle comunicazionimobili. Un ulteriore impulso si avrà con ilGPRS, in attesa dell’UMTS le cui reticominceranno ad operare a partire dal 2002;

• le telecomunicazioni fisse, in cui l’argomento dimaggiore interesse e attualità - che quindiha trovato maggiore spazio nelle memorie

che hanno trattato iltema - è cost i tuitodalla recente accelera-zione sul fronte dellacompleta liberalizza-zione del settoreimpresso dall’Unioneeuropea con le diret-tive sull’Unbundling delLocal Loop e con lelicenze che stanno peressere concesse per isistemi LMDS (LocalMultipoint Distribution

Antonino Calantoni, Francangelo Bo

Telecommunicationsin the third Millennium

New Dimensions,New Challenges

39e Giornate Europee delle Telecomunicazioni

Limerick, 23-26 agosto 2000

Limerick.Vista del KingJohn’s Castle.



Conferenze

Service) e MMDS (Multichannel MultipointDistribution Systems), che consentono di for-nire servizi a larga banda bidirezionale comequelli Video, Internet veloce, fonia, video-conferenza, interactive gaming e di renderedisponibili altre applicazioni che richiedonola trasmissione di dati ad alta velocità;

• le applicazioni delle Comunicazioni e dellaTecnologia delle Informazioni, focalizzate suitemi legati alle reti a commutazione dipacchetto e sui problemi e le prospettivelegate alla migrazione delle reti a commu-tazione di circuito verso questa tecnologia.Alcune memorie hanno in particolareaffrontato il problema di impiegare l’e-norme flessibilità dei protocolli IP senzadover rinunciare alcontrollo della qualitàdel servizio, fino a for-nire servizi IP concaratteristiche diversi-ficate e con qualità delservizio garantita, par-tendo dalla trasmis-sione dati del tipo besteffort per arrivare aiservizi interattivi emultimediali per iquali sono essenziali ilcontrollo e la costanzadelle correlazioni tem-porali tra i pacchetti didati. Sono state illustrate in propositodiverse soluzioni che vanno dal MPLS(Multi Protocol Label Switching) alla separa-zione sempre più netta tra le infrastrutturedi rete e il controllo e la gestione ad essarelativa;

• la regolamentazione e il fattore umano nei ser-vizi di telecomunicazioni: nonostante la libe-ralizzazione del mercato è presente ancorauna grande necessità di regolamentazioneper numerosi motivi - molto ben presentatiin diverse memorie - che vanno dallanecessità di favorire i nuovi gestori entrantinei confronti di quelli tradizionali (cheancora dominano il mercato della maggiorparte dei Paesi europei), alla necessità pre-sente nei singoli Paesi di garantire che iservizi di comunicazione minimi sianogarantiti per tutti i cittadini e, infine, perregolamentare l’accesso a risorse scarsecome il piano di numerazione o l’assegna-zione delle frequenze dello spettro radio. Il

fattore umano è statotenuto ben presentenegli articoli che hannotrattato il tema dellaqualità del servizio:Quality, like beauty, is inthe eye of the beholder anddepends on the viewer’sperspective ricorda l’in-tervento di apertura diuna delle memorie chehanno trattato il temadelle reali aspettativedi un utilizzatore dellarete di telecomunica-zioni.

Nel rimandare gli interessati al sito webdell’AIIT (www.aiit.org), dove fra breve dovreb-bero essere inseriti per i soci dell’Associazione itesti presentati nel Congresso, si riportano diseguito alcuni elementi di rilievo messi in lucein due interventi scelti tra quelli che hanno

Apertura delCongresso.

Aspetti tecnologici

Aspetti industriali

Aspetti legati agli utenti

Aspetti regolatori

Aspetti politici

Aspetti professionali

Aspetti relativi alla FITCE

Nuovi aspetti

Nuove soluzioni e loro effetti; evoluzione verso rivoluzione nella pianificazione strategica della tecnologia

Nuove relazioni nei mercati dei dispositivi, delle reti e dei servizi; privatizzazioni, alleanze e avvicendamenti; crescente sovrapposizione con le industrie di IT, dei media ed altro

Evoluzione delle necessità e delle aspettative degli utenti finali. Sforzi compiuti dall’industriaper assecondarli. Caratteristiche di utilizzo che stanno emergendo dai nuovi metodi di fornitura del servizio

Regolamentazione e impatto sugli altri aspetti. Organismi di normativa internazionale chehanno ancora motivo di essere

Validità di una visione di un’unica infrastruttura globale. Necessità per l’Europa di competereper mantenere il suo ruolo

Implicazioni sulla carriera per i membri FITCE, e iniziative da intraprendere assieme ai datori di lavoro

Sviluppo della FITCE per mantenere la propria utilità per i membri in un contesto completamente mutato

Aspetti nuovi che emergeranno nel terzo millennio

Tabella 1 Temi contenuti nel “call for papers”.



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suscitato maggiormente l’interesse e il dibattitotra i partecipanti al Congresso.Nel lavoro Meeting Consumer Needs on theInternet: Successful Business Models gli autoriFrancis Pereira e Elizabeth Fife, entrambidella University of Southern California, hannoesaminato le ragioni del successo di treWeb Companies: America on line(AOL), Yahoo e Amazon. Le treimprese seguono modelli per gene-rare i profitti tra loro diversi: AOL è ilproprietario di un sistema chedipende dagli abbonamenti sottoscrittidai propri clienti; Yahoo trae i propriutili dai proventi della pubblicità einfine Amazon è legata alla vendita diprodotti.Ogni modello presenta alcuni vantaggi ealcuni limiti. AOL ha a disposizione unalarga massa di informazioni sui propri clientiche, invece, non possiede Yahoo che, d’altraparte, vende informazioni pagate dalla pub-blicità. L’informazione è un prodotto che sivende sul Web a costi contenuti. Al contrarioAmazon, pur operando in uno spazio virtuale,vende prodotti “materiali” e non può comun-que prescindere dalla distribuzione, dall’im-magazzinamento e dalla spedizione dei singolibeni e quindi dai relativi costi.L’elemento che invece accomuna i tre modellidi business sta nella capacità delle tre aziendedi adattarsi continuamente e con una velocità

legata agli scenari che mutano. A questo pro-posito è interessante la classificazione deimodelli di business per il commercio elettro-nico riportato nella tabella 2. Il successo di una

net company risiede quindi nella capacità diadattarsi, mutuando e integrando i modellidi business, in una sorta di competizionedarwiniana in cui a prevalere non è sempreil più intelligente o il più forte, ovvero l’a-zienda che per prima ha avuto l’idea vin-cente, ma quella che più rapidamente saadattarsi, creando combinazioni inediteed efficaci di diversi modelli di busi-ness.È stata seguita nel Congresso conmolto interesse anche la presenta-zione di Michele Morganti(Siemens) sul tema Liberalisationand the Carrier Supply Industry: NewContext, New Customers, NewStrategies che solo per un voto non

è stata premiata come il miglior testoapprontato per il Congresso. Il lavoro mette inluce in modo chiaro e sintetico i complessicambiamenti che hanno caratterizzato il rap-porto tra i gestori e i fornitori dagli anni delmonopolio, nei quali entrambi gli attori pote-vano contare sul reciproco supporto in un con-testo in cui il rischio industriale del fornitoreera minimo e allo stesso tempo il gestorepoteva contare su una pesante “personalizza-zione” dei prodotti; nel tempo della liberaliz-

Negozio elettronico (E-Shop)

Reperimento elettronico (E-Procurement)

Asta elettronica (E-Auction)

Centro commerciale elettronico (E-Mall)

Commercio per conto terzi(Third party marketplace)

Comunità virtuale (Virtual community)

Fornitore di servizi elettronici di affari(E-business service provider)

Integratore della catena dal valore(Value chain integrator)

Piattaforma di collaborazione(Collaboration platform)

“Distributore” di informazioni(Information broker)

Promozione della Società, dei prodotti e dei servizi

Ricerca e reperimento elettronico di prodotti e servizi

Offerte elettroniche che possono integrare la contrattazione, i pagamenti e la fornitura

Raggruppamento virtuale di negozi

Interfaccia commerciale comune e supporto per transazioni di varie imprese commerciali

Valore aggiunto di comunicazioni e scambio di informazioni tra membri o soci

Aspetti di supporto della catena del valore del commercio elettronico quali il pagamentoelettronico o la logistica

Integrazione di vari passi della catena del valore

Collaborazione tra imprese per funzioni quali la progettazione o l’ingegnerizzazione

Valore aggiunto nella ricerca, nella fornitura e nel confezionamento di informazionie consulenze

Tabella 2 Modello di business per il commercio elettronico.

Gli atti delcongresso.

Fonte: Francis Pereira ed Elizabeth Fife: “Meeting Consumer Needs on the Internet: Successful Business Models” pp. 141-147. (Atti del congresso).



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zazione, quando i nuovi gestori non possonocontare su profitti precedenti da reinvestire, lanecessità di ricorrere a ingenti capitali licostringe a ricercare ritorni su periodi nonconfrontabili con il ciclo tipico di un investi-mento e del ritorno ad esso relativo, caratteri-stico di uno scenario monopolistico e protetto(si pensi ai circa venti anni trascorsi dai primiinvestimenti nell’ISDN all’effettivo impiegoin rete). Il gestore è perciò interessato a quanto giàdisponibile e si concentra sull’impiego imme-diato dei prodotti con minimi adattamenti.Un altro aspetto sottolineato nella presenta-zione è il profondo cambiamento nel modocon cui vengono generati e forniti i nuovisistemi di telecomunicazioni. Il fornitore,infatti, sviluppa i propri prodotti, sempre piùspesso di propria iniziativa e - anticipandoquello che può essere appetibile dal mercato- assume in proprio l’intero rischio indu-striale.Altro fattore di cambiamento è dato dalle tec-nologie basate su IP. I fornitori di tecnologia IPhanno impostato da lungo tempo la propriastrategia su pochi prodotti per un mercato glo-

bale al contrario dell’industria tradizionaledelle telecomunicazioni in cui l’attenzione sifocalizzava su specifici mercati e su particolariclienti piuttosto che su determinati prodotti.Un ulteriore elemento di discontinuità puòessere ricercato nel processo di standardizza-zione, faticosamente ricercato, oggi sostituitoda quella che Michele Morganti definisce laleadership de facto da parte di chi possiede unasoluzione proprietaria che il mercato riconoscecome la migliore.Per sopravvivere, e soprattutto per cogliere lenumerosissime opportunità offerte dalla libera-lizzazione del mercato, i gestori e i fornitoridevono quindi ripensare ai propri processi pro-duttivi secondo una strategia che va consoli-dandosi attorno a tre elementi: focalizzazionesul core business, globalizzazione, e in partico-lare attenzione alla creazione di valoreaggiunto che per un costruttore di apparati ditelecomunicazioni significa aggiungere valoree interesse verso propri prodotti estendendo ilproprio ruolo attraverso l’intera catena delvalore e diventando di volta in volta partner,cliente e in qualche caso concorrente dei pro-pri clienti tradizionali.

Caratteristiche di gestione del traffico

Instradamento esplicito

Scalatura per aggregazione

Prenotazione di risorse

Instradamento basato su vincoli(Constraint Based Routing)

Gestione fuori linea del traffico

Caratteristiche di Qualità di Servizio

Segregazione delle classi di QoS

Instaurazione dei percorsi chetenga conto della QoS

Priorità di pre-emption

Capacità di sopravvivenza selettiva

Caratteristiche di Rete Privata Virtuale

Isolamento di reti

Certificazione

Il nodo di ingresso assegna ogni pacchetto ad un percorso pre-configurato;questo tipo di instradamento aumenta la flessibilità e il controllo della selezione del percorso

I singoli flussi sono aggregati nelle giunzioni, che possono essere ulteriormenteaggregate impilando le etichette

Quando viene instaurato un percorso possono essere prenotate delle risorse

I percorsi possono essere instaurati individualmente ricercando un cammino chesoddisfi dei vincoli o che minimizzi una metrica. Normalmente, questo avviene su richiestadi un nodo di ingresso, il che migliora la stabilità della rete e consente che il trafficomisurato sia incluso nella metrica

Un nodo di ingresso può instaurare un percorso su un cammino prefissato usando informazioni provenienti da un server per la gestione fuori linea del traffico

Diverse classi di QoS possono essere assegnate a giunzioni differenti

I percorsi possono essere scelti usando vincoli e metriche adeguate alla classe di traffico

Il traffico di valore superiore può avere un accesso privilegiato ad alcune risorse

Possono essere pre-configurati percorsi alternativi per quelle giunzioni che richiedono unarapida riconfigurazione. Gli altri attendono di essere re-instradati a seguito di eventuali guasti

Ogni VPN è sicura e può usare i propri protocolli e schemi di indirizzamento interni

L’instradamento esplicito e la prenotazione di risorse permettono all’operatore di garantire e controllare il livello del servizio

Tabella 3 Caratteristiche dell’MPLS (Multi Protocol Label Switching).

Fonte: M. Ali Salman, Rod Webb e Terry Hodgkinson: “The Role of Multi-Protocol Label Switching in the New “Datawave” Network” pp. 119-121. (Atti del congresso).



Conferenze

2. Premiazione degli autori

Seguendo una tradizione ormai ventennaleanche quest’anno sono stati assegnati duepremi: il primo al contributo di maggior rilievo,l’altro conferito alla migliore memoria tra i gio-vani relatori. I premi assegnati dalla FITCEhanno la particolarità di prestare attenzione nonsolo alla originalità dell’idea e all’interessesuscitato tra i congressisti ma anche alla effica-cia con la quale sono illustrati i contenuti deilavori, tenendo presente che l’obiettivo ultimodel Congresso è quello di informare i presentida un punto di vista generale su quanto c’è dinuovo e di interessante nel settore dell’ICT.Sulla base di questi criteri le diverse delega-zioni delle Associazioni nazionali che fannoparte della FITCE hanno conferito il premio dimigliore presentazione a M. Ali Salman (BT)per la memoria The Role of Multi Protocol LabelSwitching in the New Datawave Network. Nellavoro si analizzano le possibilità offerte dallatecnica del MPLS (Multi-Protocol LabelSwitching) per realizzare una infrastruttura direte in grado di gestire sia il traffico real-timedelay-sensitive come quello voce e video, sia iltraffico best effort tipico della navigazione nelWorld Wide Web. Si è voluto infatti mettere inluce nella memoria le modalità per combinare lavelocità della commutazione di circuito alla fles-sibilità e efficienza dell’instra-damento connectionless. Inparticolare Salman ha dimo-strato, con l’aiuto di uno stu-dio, la possibilità offerta dalMPLS di ricorrere agli stru-menti tipici dell’ingegneriadel traffico oltre a consentirealla rete un efficace grado diprotezione (tabella 3).Il premio per la presenta-zione migliore tra i giovanirelatori è stato conferito aMarcel van Sambeek (KPN)per il testo IP Telephony:Replacing the Old World …orCreating the New One? In essol’autore affronta le problematiche connessealla sostituzione di un tradizionale PBX con unPBX basato su IP.Per la seconda volta nelle diverse edizioni delCongresso è stato anche attribuito un riconosci-mento alla “best written memory” cioè allamemoria ritenuta non solo interessante per ilcontenuto in relazione al tema trattato, maanche riportata in un testo sufficientemente

chiaro ed esaustivo, a prescindere quindi dallapresentazione da parte dell’autore. Il premio èstato conferito direttamente dal ComitatoScientifico del Congresso, che ha il compitoprincipale di selezionare tra le memorie perve-nute quelle che saranno effettivamente presen-tate. Questo premio è stato assegnato a SpirosLouvros (Cosmote Mobile Communication)per la memoria A Proposed UMTS ArchitectureBased on ATM Technology.

3. Visite tecniche

È stata organizzata una sola visita tecnica aEnnis, cittadina nei pressi di Limerick, dove èin corso dal ’97 un progetto di estesa e capil-lare informatizzazione della località, denomi-nato Ennis Information Age Town Project.Ai delegati, riuniti in una grande sala per confe-renze, è stato descritto con ricchezza di partico-lari il progetto ed è stata fornita una nutritamesse di dati (contenuti nel sito www.ennis.ie).

4. Eventi sociali

Le Giornate Europee delle telecomunicazioninon hanno solo l’obiettivo di presentare efavorire il dibattito sui principali temi che nel-

l’anno caratterizzano lo scena-rio attuale delle telecomunica-zioni, ma si prefiggono anchedi stimolare l’integrazione e lasocialità tra i partecipanti alCongresso. Da questo punto divista l’atmosfera in generale èstata vivace e calorosa, favoritain questo caso da eccellenticondizioni atmosferiche (quasida Paese latino); un notevolesforzo è stato dedicato da partedegli organizzatori a cercare difavorire la conoscenza e l’ami-cizia dei partecipanti organiz-zando nel dopo congresso quo-tidiano cori, rigorosamente

multinazionali, mentre i delegati sono statiinvitati a cantare canzoni tipiche irlandesi e, inuna serata presso il pub dell’Università, a par-tecipare a un concorso in modo da premiare imigliori a seguito di una serie di “gustose”esibizioni.Altrettanto vivace il Gala Dinner del sabatosera con cui sono terminate le 39e GiornateFITCE. Ai delegati e agli accompagnatori è

Il Presidente dellaFITCE, StefanMaruszczak (a destra) premiaM. Ali Salman (BT).



Conferenze

stato offerto un pomeriggioper il turismo organizzato eciascun autobus ha avutodestinazioni diverse.Gli accompagnatori deicongressisti hanno poigoduto di un proprio pro-gramma di visite alla cittàe ai dintorni.

5. Conclusioni

La maggior parte dei rela-tori ha tenuto presente l’o-biettivo del congressodella FITCE: informarecon chiarezza e completezza tecnici e managersui temi generali e attuali del panoramadell’Information & TelecommunicationTechnology, fornendo così una visione diinsieme senza scendere in particolari che costi-tuiscono il patrimonio degli esperti dei varisettori dell’ICT e che possono essere trattatiin congressi specifici. Del resto, l’intento didare una panoramica ad ampio spettro, ma nonsuperficiale, emerge anche dai temi del “callfor paper” (tabella 1) e dal programma tecnico.È importante, infatti, sottolineare ancora unavolta come il congresso della FITCE nontratta un argomento limitato ma persegue l’o-biettivo di dare spunti di riflessioni a quantioperano con titolo e responsabilità diverse nel

mondo delle tele-comunicazioni suquanto c’è di nuovoe più interessantenel corso dell’annoche precede il con-gresso.Le conferenze deidiversi relatori sisono rivelate per lopiù di livello tec-nico elevato, emolte sono statepresentate da per-sone giovani impe-gnate tutte nellosforzo, in partico-

lare da parte di quelli di lingua madre inglese,di rendere più agevole la comprensione dellapresentazione.La prossima edizione del congresso FITCEdel 2001 si terrà a Barcellona, in Spagna. Perogni ulteriore informazione si rimanda ai sitiInternet della FITCE (www.fitce.org) e dellaAIIT (www.aiit.org).

Stefan Maruszczaksaluta ipartecipanti alle39e GiornateEuropee delleTelecomunicazionidi Limerick.

Antonino Calantoni - Telecom ItaliaFrancangelo Bo - SIEMENS

A Barcellona si svolgerà il prossimo congresso della FITCE. (Nella foto un particolare della cupola della sala del concerto del Palau de la MúsicaCatalana, 1908).



News

LO SVILUPPO DI INTERNET, MASSICCIO QUANTO RAPIDO, HA TROVATO GLIATTORI COINVOLTI IMPREPARATI A STABILIRE UNA NORMATIVA ADEGUATAPER IL FUNZIONAMENTO DI INTERNET IN MODO DA NON LIMITARNE ILPROGRESSO TECNOLOGICO E UN ULTERIORE SVILUPPO COMMERCIALE. ILPROBLEMA DELLA DEFINIZIONE DI SPECIFICHE TECNICHE PER INTERNETMANTIENE QUINDI FINORA UN CARATTERE DI PECULIARITÀ.Due sono fondamentalmente gli aspetti che caratterizzano lastandardizzazione di Internet:• non esiste un unico titolare della normativa ma aspetti diversi della

rete e dei servizi relativi ad Internet sono trattati in Organismi diversi;• l’attività di specifica tecnica è sempre mantenuta in stretta relazione

con gli sviluppi tecnologici e di mercato, diversamente da quantoaccade per gli Organismi di standardizzazione tradizionali.

Sin dalle origini di Internet sono stati istituiti numerosi Organismi pertrattare i diversi aspetti del suo sviluppo; col passare degli anni - esoprattutto con l’inizio dello sfruttamento commerciale della rete - si èreso necessario un processo di riorganizzazione di tali Organismi. Aquesto scopo, nel 1992 è stato istituito l’ISOC (Internet SOCiety);quest’organizzazione internazionale assicura su un piano mondiale losviluppo aperto, l’evoluzione e l’uso di Internet a beneficio di tutti.Sotto il patrocinio dell’ISOC sono stati ridefiniti ruoli e modalitàoperative degli Organismi che si occupano di Internet; tra questi rivesteparticolare importanza l’IETF (Internet Engineering, Task Force) chesviluppa le principali specifiche tecniche di Internet, in particolare gliInternet Standard.L’IETF è un Ente basato sulla partecipazione volontaria di tutti i tecniciinteressati alle problematiche di Internet; in tal modo l’IETF rappresentail punto d’incontro di varie competenze provenienti da diverse realtà el’attività di specifica tecnica è così affiancata da sperimentazionisignificative. L’IETF è organizzato in gruppi di lavoro appartenenti adiverse aree che coprono un po’ tutti gli aspetti di Internet, dal livello ditrasporto a quello dei servizi innovativi.Al momento le tematiche di attualità per l’IETF sono: la qualità deiservizi, la definizione di protocolli, la mobilità e gli accessi wireless, lefunzioni di controllo, il routing, la telefonia su IP.L’IETF si pone anche come l’ambiente migliore per affiancare all’attivitàdi specifica tecnica il coordinamento di sperimentazioni significative.Esempi specifici sono la rete Mbone, realizzata per sperimentare il servizioIP multicast su area geografica, e la rete 6Bone per soluzioni di reti(networking) basate sulla versione IPv6 del protocollo IP.

♦♦ ♦ ♦♦

L’ATTIVITÀ DI STANDARDIZZAZIONE RELATIVA AL SISTEMA RADIOMOBILEFUTURO È INTENSA E VEDE COINVOLTI MOLTI ORGANISMI: QUESTO ALTOINTERESSE È GIUSTIFICATO DAL FATTO CHE QUESTI SISTEMI, DEFINITI “DITERZA GENERAZIONE”, RIGUARDANO LA CONVERGENZA TRA LE DUETEMATICHE PRINCIPALI DELLE TELECOMUNICAZIONI ATTUALI: LATELEFONIA MOBILE E INTERNET.I due sistemi che domineranno lo scenario delle comunicazioni personali delprossimo futuro sono l’IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000), standardizzato dall’ITU e la sua proposta europea UMTS (UniversalMobile Telecommunications System).La pluralità di attori presenti nell’attività ha portato allo sviluppo di altresoluzioni, cosicché IMT-2000 non potrà essere un sistema di terzagenerazione unico (come era nell’intenzione dell’ITU), ma integrerà unafamiglia di sistemi con alto grado di compatibilità, tali da garantire il

EVOLUZIONE DELLANORMATIVA TECNICANELLETELECOMUNICAZIONI

LE SPECIFICHE TECNICHE DIINTERNET

LA NORMATIVA DEL SISTEMAUMTS/IMT2000

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EVOLUZIONE DELLA NORMATIVANEL MONDODELLE SMART CARD


News

roaming mondiale. Avendo questa integrazione come obiettivo, sono staticostituiti consorzi all’interno degli Enti di standardizzazione, inparticolare il 3GPP (Third Generation Partnership Project) e il 3GPP2.Il processo di definizione di una tecnologia radio per IMT-2000 iniziò nel1996 e si è concluso recentemente con l’approvazione dellaraccomandazione IMT.RSPC (Radio Specification) che, non potendodefinire un’unica interfaccia radio per la molteplicità di attori sul mercato,contiene cinque tecnologie che consentono di ottimizzare le prestazionidel sistema in differenti ambienti operativi.Rientra nella famiglia IMT-2000 il sistema UMTS basato sull’evoluzionedella rete GSM e sull’accesso radio UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access).La definizione delle specifiche tecniche comuni e applicabili a livelloglobale per questo sistema rappresenta l’obiettivo del 3GPP, costituito neldicembre 1998 da alcuni SDO (Standards Developing Organizations) asiatici,europei e statunitensi.Il 3GPP2 è stato invece creato da alcuni SDO nell’ottica di definire ilsistema cdma2000, basato sull’evoluzione della core network ANSI-41 esulla tecnica di accesso radio MC-CDMA (Multi Carrier Code DivisionMultiple Access).Sono anche attivi nella definizione dei sistemi di terza generazione alcunigruppi di interesse, del tipo market representative: di particolare rilevanzasono UMTS Forum e GSM Association; l’obiettivo perseguito da questigruppi non riguarda la specifica del sistema, ma la definizione deirequisiti e delle prestazioni per rispondere alle esigenze del mercato.In merito a future evoluzioni, si può affermare che le opportunità dimercato e la maturità delle tecnologie porteranno alla convergenzaUMTS/Internet; molte iniziative sono già state avviate per risolvere leinevitabili problematiche. Tra queste, il 3G.IP (Third Generation InternetProtocol), JIMM (Joint Initiative toward Mobile Multimedia) e MWIF (MobileWireless Internet Forum).Infine, anche gli enti regolamentari che si occupano di assegnazione dellefrequenze e di rilascio delle licenze svolgono un ruolo determinante nellosviluppo dei sistemi di terza generazione.

♦♦ ♦ ♦♦

DALL’ANALISI DELL’UTILIZZO DELLE CARTE PLASTIFICATE IN QUESTIULTIMI ANNI, SI NOTA CHE IL PASSAGGIO DALLA TRADIZIONALE BANDAMAGNETICA AL CIRCUITO INTEGRATO HA AMPLIATO IL CAMPOD’APPLICAZIONE DELLE STESSE CARTE.La presenza del chip consente alle carte un’elaborazione dei datiscambiati con l’esterno; le carte possono perciò essere considerate parteattiva dell’applicazione in cui esse sono utilizzate.Le carte possono essere distinte, in termini di tipo di chip utilizzato, in:• carte a memoria;• carte a microprocessore (smart card);mentre, relativamente al tipo di interfaccia, sono definite come:• carte a contatto;• carte contactless.Le smart card stanno avendo una assai alta diffusione perché sono unmezzo semplice, economico e sicuro per la fruizione dei servizi,particolarmente per quelli che richiedono transazioni economiche; neconsegue l’esigenza di un livello di normativa che dia una verainteroperabilità tra i diversi servizi che si intende utilizzare e che, quindi,limiti il numero di carte in possesso dell’utente.Dal punto di vista normativo, le smart card stanno tuttavia subendo unprocesso di standardizzazione molto lungo, rispetto alle carte magnetiche,

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News

a causa della complessità tecnologica, della rapida penetrazioneapplicativa e, soprattutto, dei forti interessi economici delle varieOrganizzazioni coinvolte. Finora sono stati perciò prodotti soprattuttostandard “de facto” ad opera delle aziende leader del settore.La normativa riguardante le smart card deve ricoprire quattro aspettifondamentali: il livello fisico, il protocollo di trasmissione, il sistemaoperativo e le applicazioni.Per quanto riguarda il livello fisico, i primi standard risalgono al 1987 equindi sono ben consolidati; anche per il protocollo di trasmissione si puòparlare di una base comune a livello mondiale che assicura una completainteroperabilità dei blocchi fisico ed elettrico. Questa standardizzazione èopera dell’attività svolta in ambito ISO e IEC.Più difficile è l’attività di normativa per sistemi operativi ed applicazioni;in questo settore, il comitato JTC1 (Joint Technical Committee 1)dell’ISO/IEC si è occupato di standardizzare un’interfaccia tra la smartcard e il mondo esterno per aumentare l’interoperabilità di normepreesistenti. A livello europeo, poi, il CEN ha realizzato una serie dischemi interoperabili per vari tipi di applicazioni (bancarie, telefoniche,sanitarie e dei trasporti) cercando di superare le molteplici problematichedi interoperabilità che nascono quando, definendo le applicazioni, ognifornitore di servizi tende a rendere unico il suo sistema per cautelarsidalle frodi. L’attività normativa dei Gruppi di interesse, che opera parallelamente agliEnti di standardizzazione, riguarda soprattutto il campo dei sistemioperativi e delle applicazioni e si è sviluppata perché il proliferare disoluzioni proprietarie non interoperabili riduceva la penetrazionecommerciale delle smart card. La tendenza evolutiva riguarda ora le comunicazioni multimediali: lesmart card sono state integrate di recente nell’architettura del WAP(Wireless Application Protocol) ed è nata la specifica WIM (Wireless IdentityModule) dedicata sia alle funzionalità di sicurezza, autenticazione ecrittografia, sia alla memorizzazione di dati utili per la personalizzazionedell’utente e dell’operatore. Inoltre, anche in ambito ETSI e 3GPP si stalavorando nell’ottica di garantire nelle carte un substrato comune perl’interoperabilità tra la carta ed i terminali di terza generazione.

Raffaela Comino

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Libri

i

S. Frova, G. Dossena,A. Ordanini

INFOSTRUTTURE ESOCIETÀDELL’INFORMAZIONEINVESTIMENTI, OCCUPAZIONE,SVILUPPO

Editore: FrancoAngeliMilano, 2000pp. 139, L. 34.000ANIE

quanto non sia oggi; ad esempiogli indicatori relativi agli investi-menti in R&D mostrano inequivo-cabilmente valori medi europeiinferiori a quelli americani, e valorimedi italiani vergognosamentestaccati ed ultimi nell’ambitoeuropeo”.Il libro si propone come stru-mento documentato e ragio-nato per un’analisi qualita-tiva e quantitativa - quasisempre aggiornata al1999 - dei meccanismiche stanno alla basedella new economy.Gli autori esaminanoanzitutto lo scenarioattuale dell’ICT,secondo l’approcciodella technologychain, che consentedi analizzare tuttele componenti dellacatena del valore, dai fornitori diapparati e sistemi agli operatori ditelecomunicazioni, e di apprez-zarne ruolo e importanza, soprat-tutto ai fini della formulazione dipiani e decisioni strategiche dimedio o lungo periodo.Proprio su questo tema si artico-lano le considerazioni tese a spie-gare perché la scelta delle tecnolo-gie e dell’architettura delle reti rap-presenta il primo e fondamentalepasso per chi vuole poi competerecon successo nel mercato dei ser-vizi.L’analisi approfondita delle tecno-logie fornisce poi una preziosachiave di interpretazione anche aimercati finanziari, allorché si tro-vano a dover valutare le possibilitàdi successo di nuovi entranti o dinuove iniziative nel settore.Lo spazio dedicato alla tecnologiaè completato dall’analisi sullostato della convergenza tra teleco-municazioni, informatica e broadca-sting.Il libro affronta successivamente laquestione delle dinamiche occupa-zionali nel mondo dell’ICT; sonoanalizzate le potenzialità del set-tore in termini di creazione di posti

Il l ibro nasce da un’iniziativadell’Associazione NazionaleTelecomunicazioni e Informaticadell’ANIE, che raggruppa le Aziendeoperanti in Italia nella ricerca, svi-luppo, fornitura e installazione diapparecchiature e di sistemi ditelecomunicazioni, di informatica enella realizzazione di applicazioni edi soluzioni software.La ricerca presentata da SandroFrova, Giovanna Dossena e AndreaOrdanini è focalizzata sulle tecnolo-gie della comunicazione e del-l’informazione come motore dellosviluppo economico, il tema cuicon crescente frequenza si alludenei media con il termine new eco-nomy. Gli autori chiariscono il qua-dro in cui nasce il loro lavoro e nespiegano il titolo: “Il lavoro … èconnesso da un filo conduttore incui crediamo fortemente e che rite-niamo sia pericoloso perdere divista: gli investimenti nelle info-strutture. L’information societycrea formidabili opportunità di cre-scita, di sviluppo dell’occupazionee della ricchezza; ma, per quantopossa dif ferenziarsi dal sistematradizionale in termini di immateria-lità, necessita comunque di unadotazione infostrutturale per poterdispiegare le proprie potenzialità”.Infatti, “poiché la spinta primariaviene dall’innovazione tecnologicae dagli investimenti, è indispensa-bile che anche su questi fronti ilvecchio continente sia competitivo,cer tamente più competitivo di

di lavoro e di qualità delle risorseumane, con particolare attenzioneal problema delle competenzerichieste e della loro disponibilità.Gli ultimi tre capitoli del libro siconcentrano sulle azioni da intra-prendere per dotare il nostroPaese di un sistema dell’ICT ingrado di costituire un fattore dicompetitività per le Aziende italiane

e di essere esso stessocompetitivo a livelloglobale.

La dinamica italiana,nel settore ICT, è con-

frontata con la situa-zione degli Stati Uniti,

il Paese più all’avan-guardia nella realizza-

zione di una InformationSociety, soprattutto allo

scopo di mostrare l’in-fluenza di fattori di policy.

Proprio l’impor tanza dellaregolamentazione induce gli

autori a dedicare ad essa uncapitolo; citando infatti le loroparole “…la regolamentazione,indiscussa protagonista di questiultimi anni, rischia di divenire unfattore di freno nello sviluppo delletecnologie e degli investimenti, per-ché caratterizzata da tempi decisio-nali inevitabilmente asincronirispetto a quelli del business. Noiriteniamo che, dopo una primafase in cui, in Italia così come neglialtri Paesi, il compito assolto dairegolatori è stato quello di accom-pagnare i mercati verso la concor-renza, sia ora venuto il momento dialleggerire sostanzialmente lapressione regolatoria, pur mante-nendo la necessaria tutela in ter-mini di antitrust”.Nella par te conclusiva del testosono formulate alcune proposteche possono contribuire a miglio-rare la competitività e lo sviluppodel settore ICT nel nostro Paese.Il testo è ampiamente corredato databelle e grafici, a sostegno delleargomentazioni esposte. Questolavoro può essere utilmente con-sultato per trarne un quadro aggior-nato, con un taglio di tipo econo-

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Libri

i

Enzo Pontarollo

CONVERGENZA TECNO-LOGICA E INDUSTRIADEGLI APPARATI E DEISISTEMI PER LE TELE-COMUNICAZIONI

Editore: FrancoAngeliMilano, 2000pp. 142, L. 34.000ANIE

“L’industria degli apparati e deisistemi per le telecomunicazioniin Italia” (ottobre 1998) già pre-sentato su questa rivista (si vedail Notiziario Tecnico Telecom Italia,Anno 7, n. 3, dicembre 1998,pagine 117-118).In questo testo Pontarollo partedall’esame di un “settore in sub-buglio”, causato dall’avvio del pro-cesso di liberalizzazione e dallapresenza di un mercato molto piùconcorrenziale sia sul piano delletarif fe sia mediante l’of fer ta dinuovi servizi sia anche per i nuovifattori quali il “time-to-market” e ladifferenziazione e segmentazionedell’of fer ta che agiscono in uncontesto tecnologico in grandeevoluzione. Per l’irrompere prepo-tente di Internet nelle reti realizzateper le telecomunicazioni sia per isistemi fissi sia per quelli mobili, siva diffondendo, in particolare, lacommutazione di pacchetto insostituzione di quella a circuito, conl’obiettivo primario del trasporto didati. L’autore sottolinea in propo-

sito che, per l’offerta di servizi,le reti IP consentono

ai gestori dief fettuare inve-

stimenti piùmodesti rispetto a

quelli una voltanecessari per realiz-

zare le reti tradizio-nali per il traspor to

della fonia.Nel testo è anche sot-

tolineato che, rispettoall’ indagine prece-

dente, risultano averassunto una fisionomia

più precisa le tecnologieche assicurano il traspor to delsegnale fonico su IP o la possibi-lità di trasferire dati sulle retimobili. L’UMTS poi è ormai immi-nente e questa nuova rete con-sentirà la trasmissione wireless alarga banda.L’autore analizza i diversi fattoriche condizionano questo scenarioe indica alcuni problemi oggi pre-senti: “la l imitata fecondità

Il libro riporta i risultati diuna ricerca sugli sviluppitecnologici e di mercatopiù significativi che inquesti ultimi tempi sisono presentati e chehanno caratterizzato ilmercato dell’Informationand Communication Technology.Esso nasce da un’iniziativa affi-data a Enzo Pontarollo - profes-sore ordinario di EconomiaIndustriale presso l’UniversitàCattolica del Sacro Cuore diMilano e grande esperto delle tele-comunicazioni - dall’Osservatoriodell’Associazione NazionaleTelecomunicazione e Informatica,costituito nell’ambito dell’ANIE.Lo studio approfondisce un lavoroprecedente dello stesso autore su

imprenditoriale che si riscontra nelsettore in Italia, fa pensare che ilsistema formativo del nostroPaese non riesca più a svolgerequella funzione che … per moltidecenni …hanno saputo svolgereegregiamente i Politecnici, leFacoltà di Ingegneria e Fisica equel reticolo di scuole tecniche eprofessionali che hanno formato ilcapitale umano che ci ha consen-tito di avere un’industria … alpasso con i tempi”. E più avantiosserva che “ … si assiste al ridi-mensionamento o alla scomparsadi un certo numero di Aziende chehanno rappresentato degli straor-dinari incubatori di imprenditoria.Da Telettra o GTE per arrivare aItaltel …” (pagine 88 e 89).Pontarollo si addentra quindi suquesti temi sintetizzando le attualiluci e ombre del settore e approfon-dendo i comparti sui quali occorreoperare: “il sostegno alla ricerca esviluppo così da favorire l’innova-zione; l’incentivazione alla crescitadelle medie e piccole imprese;interventi per attuare investimentidall’estero e per sostenere l’espor-tazione; la necessità di promuoverela nascita della Societàdell’Informazione e lo sviluppo diapplicazioni per l’InformationCommunication Technology”.Il libro è corredato da numerosetabelle e diagrammi che megliochiariscono le osservazioni via viaesposte e contiene un’appendicecon i profili di Aziende del settore.Questo lavoro, ricco di spunti diriflessioni sugli elementi di forza eanche su alcune criticità che con-traddistinguono oggi il settore inItalia, suggerisce al tempo stessole linee di azioni prioritarie perchéil sistema dell’ICT possa svolgereun ruolo trainante che porti allacrescita nel Paese di tutti i settoriproduttivi. Il libro può quindi essereutile per ricavare elementi generaliper gli attuali approfondimenti odibattiti che oggi si svolgono innumerose e differenti sedi.

Rocco Casale

mico, del mondo ICT a livello glo-bale e, in par ticolare, a livellonazionale. La parte che sembra piùoriginale è quella dedicata all’ana-lisi del ruolo di due fattori chiavenello sviluppo del mercato ICT edegli attori che vi operano: l’innova-zione tecnologica e le risorseumane. Il testo può essere quindidi interesse per quanti operano nelsettore e abbiano in par ticolareresponsabilità decisionali o opera-tive che non possono prescinderedalle dinamiche di mercato.

Andrea Baiocchi

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Dallo Cselt

I seguenti sommari sono ripresi dai “Rapporti Tecnici CSELT” di agosto 2000.

G. Bollano, S. Claretto, E. Filippi, A. Torielli,M. Turolla

Integrazione hardware esoftware: moduli di“Intellectual Property” perapplicazioni Internet

l

M. Berekovic, G. Ghigo, C. Heer, A. Lafage,C. Miro, T. Selinger, K. Wels

Progetto ed architettura delco-processore TANGRAMper applicazioni MPEG-4

tG. Cesana, P. Garino, M. Paolini, M. Turolla,S. Vercelli

Esperienze e problematichenello sviluppo di soft coreIP riutilizzabili per i prodottiICT del nuovo millennio

l

M. Paolini, M. Turolla

Una metodologia di proget-tazione di System-on-Chipper i prodotti ICT del terzomillennio

s Chi desidera ricevere copia di questiarticoli può rivolgersi direttamente a:Laura CANTAMESSACSELT, Via Guglielmo Reiss Romoli, 27410148 TorinoTel: 011 - 2285366Fax: 011 - 2285762e-mail: [email protected]

La memoria illustra le tematicheaffrontate nello sviluppo dimoduli di Intellectual Propertyriutilizzabili in differentiapplicazioni e contesti, che fannoriferimento alla libreria CSELTVIP library ™ di moduli soft IP.Si prende lo spunto dallosviluppo di due moduli dellalibreria: il primo effettua latrasformata DCT (usata incodificatori video MPEG), ilsecondo esegue la decodificaViterbi (usato in sistemi dicomunicazione); sono poiriportate alcune dellemetodologie utilizzate perverificare e per validare lacorrettezza di progetto delladescrizione realizzata.In particolare sono descritte lemetodologie di verifica dicompatibilità rispetto ad un datostandard, mediante un ambientedi simulazione e verifica software,e l’approccio di validazionemediante una piattaforma diemulazione hardware. Entrambi imoduli descritti sono statisviluppati nell’ambito dell’attivitàfinalizzata dello CSELT 529.1, dicui è committente la STMicroelectronics.

La crescita continua di Internet edelle applicazioni ad essacorrelate spinge ad adottaredifferenti architetture diinstradamento dove flessibilità ericonfigurabilità sono essenziali.In questo scenario, sistemisti eprogettisti cercano soluzioniadeguate e flessibili, utilizzabilisia per i prototipi che per prodottiavanzati. Il lavoro presentamoduli di IP (IntellectualProperty), hardware e software(VIP Library™), parametrici eprogrammabili riutilizzabili inprogetti di unità di “addresslookup” per veicolare flussi dipacchetti in Internet. La softmacro, denominata IPCAM, èuna Intellectual Propertyinnovativa che mediante unamemoria del tipo a singola portaRAM consente di realizzare unamemoria CAM ternaria (ContentAddressable Memory). Essa sicompone di un modulo hardwareper la ricerca veloce e di unmodulo software per laconfigurazione delle tabelle diinstradamento. La hard macro èuna CAM reale ternariaconfigurabile. Entrambi i modulipossono essere utilizzati perrealizzare un’ampia gamma di“address look-up”. L’efficienzadei core proposti è stata verificatasia su silicio che medianteemulazione hardware.

TANGRAM è un co-processoreper applicazioni MPEG-4.Implementando la composizione(costosa dal punto di vistacomputazionale) di oggetti video diforma arbitraria per la scena videofinale, questo co-processore offreuna soluzione per l’algoritmo piùcruciale di backend del nuovostandard MPEG-4. Il co-processoreTANGRAM consente lariproduzione di scena per il formatovideo CCIR601 con un numeroarbitrario di oggetti video. Ladimensione complessiva di tutti glioggetti resi per una scena puòraggiungere due volte quella delformato CCIR 601.Funzionando a una frequenza diorologio di 100 MHz, il co-processore raggiunge prestazioni dipicco di circa 2 miliardi dioperazioni multiply-accumulate.È stato progettato in tecnologiaCMOS 0,35 micron.Il 60 per cento circa dell’areacomplessiva di 52 mm2 è impiegato per la memoria statica“on chip” di 190 kbit. Il consumodi potenza stimato è di 1 W.

Si descrive una metodologiaefficiente di progettazione basatasul software di co-progettazionePOLIS HW/SW, sulla libreria dimoduli CSELT VIP™ library esulla metodologia di emulazioneCSELT che si avvaledell’ambiente di prototipazioneveloce della Aptix. Questa

metodologia consente di otteneresoluzioni progettuali efficaci intermini di prestazioni, flessibilitàe costi, con una considerevoleriduzione dei tempi di progetto.Metodologia e tool sono stativalutati mediante lo sviluppo divari progetti industriali, il piùimportante dei quali - un serverper nodi ATM - è descritto nellavoro in dettaglio.

16 CSELT 12-12-2000 12:38 Pagina 138


Dallo Cselt

F. Ballesio, M. Giunta, L. Lavezzaro, G. Borio,M. Borsero, G. Lombardo, V. Pozzolo

Misure di disturbi irradiati:confronto tra siti diversi

s

P. Castelli, G. Foddis, M. Molina

Realizzazione di modellidel traffico WWW sfrut-tando il clustering tempo-rale delle connessioni TCPmediante lo strumentoHTML - REDUCE

n

F. Bellifemine, A. Poggi, G. Rimassa, P. Turci

JADE - Software frameworkper la realizzazione disistemi multi-agente

nNel lavoro è presentata unametodologia di analisi di misureche, partendo da tracce a livellodi pacchetto, identifica alcunecaratteristiche statistiche utili percaratterizzare il traffico Web,quali: la dimensione delle pagine,la frequenza di richiesta dellepagine e il “think time”dell’utente tra due richieste dipagine successive. Lametodologia è sviluppata in untool denominato HTML-REDUCE ed è stata applicata a

tracce raccolte sulla reteaziendale dello CSELT. Per ognicaratteristica statisticaidentificata, è cercatal’espressione analitica che meglioapprossima la distribuzioneempirica. È poi presentato unmodello semplificato per ildimensionamento della bandanella direzione server- client,modello che è validato medianteconfronto con simulazionidell’intera pila di protocolli. Ilmodello richiede solo laconoscenza della frequenza dirichiesta delle pagine da parte diun aggregato di cliente e quelladei primi due momenti delladistribuzione delle dimensionidelle pagine.

Sono posti a confronto i risultatidelle misure di emissioniirradiate effettuate in quattro sitidiversi. I diversi siti (area diprova all’aperto, cameracompletamente anecoica, camerasemi-anecoica) sono esaminati allastessa distanza di misura (3 m) e,per una coppia di siti; ilconfronto è poi esteso a duedistanze (3 m e 10 m). Comesorgente delle emissioni è sceltoun generatore di riferimento concaratteristiche di emissionestabili e chiaramente definite.Sono considerate anche leincertezze di misura. I risultatiottenuti dalla sperimentazionesono confrontati anche con quelliottenuti simulando le differenticonfigurazioni di misura con ilcodice NEC.

Nell’articolo è descritta lapiattaforma per sistemi multi-agente JADE, sviluppata dalloCSELT, e il conseguente modellologico e architetturale di agenterealizzato. JADE (Java AgentDevelopment Framework) è unframework software chesemplifica lo sviluppo diapplicazioni di agenti fornendodei servizi di base conformi allostandard FIPA e interoperabilicon altre piattaforme anch’esseconformi allo standard. Il designha privilegiato l’efficienza diesecuzione e di riutilizzo delsoftware a discapito di complessimodelli teorici; il modello diagente risultante è più basilare dialtri descritti in letteratura, masicuramente più efficiente, ed èpiù idoneo per adattarsi alle piùdiverse scelte architetturaliapplicative.JADE è stato interamente

E. Bermani, S. Caorsi, M. Raffetto, D. Roccato

Metodologia di identifica-zione di oggetti cilindricisepolti basata sull’utilizzodi reti neuronali: risultatipreliminari

n

S. Quazza, P.L. Salza

La sintesi vocale, ovverocome dare voce al testo

l

Nell’articolo è presentato unmetodo per l’identificazione dioggetti cilindrici sepolti, basatosull’utilizzo di reti neuronali.Considerando come ingressi dellarete neuronale i valori del campoelettro-magnetico diffusovalutato in diversi punti, ilbersaglio è dapprima identificato,e quindi classificato comedielettrico o come conduttore,confrontando i valori rilevati conun’opportuna soglia.

L’articolo offre un quadro delletecnologie del linguaggiosottolineando l’importanza dellasintesi vocale e la peculiaritàdelle sue problematiche. Sipresenta quindi una rassegnadelle tecnologie per la sintesi dinuova generazione, basandosisul sintetizzatore Actor,realizzato in CSELT negli ultimianni. Maggiore attenzione è

realizzato in linguaggio JAVA, inparticolare l’architettura del sotto-sistema di comunicazione sfruttala moderna tecnologia a oggettidistribuiti di JAVA percomportarsi come un camaleonte,scegliendo al tempo diesecuzione, in modo trasparenteall’applicazione, il migliorprotocollo di trasporto per lasingola situazione.

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Dallo Cselt

D. Albesano, R. Gemello, F. Mana

Studio dell’effetto dell’ag-giunta di nuovi parametrialle traiettorie nello spazioacustico

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P. Bertotto, P. Bielli, G. Richiardi, A. Schiavoni

Distribuzione di campo elet-tro-magnetico generato daun modello di telefono cel-lulare, equipaggiato conun’antenna patch dual-band, all’interno di unmodello anatomico di testaumana

i

antenne patch che irradiano nelladirezione opposta rispetto allatesta, operanti nelle bande GSM900 e 1800 MHz. Tra i differentimodelli di testa, proposti dallaletteratura nel corso degli anni,più efficace è risultato essere,nella rappresentazionegeometrica ed anatomica, quellobasato su acquisizioni di RMN(Risonanza Magnetica Nucleare).Il modello anatomico della testaumana usato in questo lavoro èstato ottenuto attraversoun’acquisizione di MR(Risonanza Magnetica) eseguitasulla testa di un volontario,utilizzando in seguito unprogramma di riconoscimento(basato su reti neuronali) che haconsentito di identificaretrentasei diversi tessutisull’immagine originale in livellidi grigio. Il problemaelettromagnetico (calcolo delcampo elettromagnetico presenteall’interno della testa umanairradiata da un telefono cellulare),è stato risolto utilizzando latecnica FDTD (FiniteDifference Time Domain)corredata di funzionalità chepermettono di simulare fili sottili,cavi coassiali e antenne patch.

Nel riconoscimento vocale, latecnologia più diffusa,denominata HMM (HiddenMarkov Models), è vincolata dallacondizione di indipendenzastocastica dei parametri di input.Questa caratteristica limital’impiego simultaneo di parametriderivati dal segnale vocale condifferenti algoritmi elaborativi.

Le Reti Neuronali Artificiali ANN(Artificial Neuronal Networks)sono invece in grado di includereparametri di input multipli edeterogenei, che non richiedono diessere trattati in modoindipendente, individuando lacombinazione ottimale di questiparametri per la classificazione.Il lavoro ha l’obiettivo di definirelo sfruttamento di questacaratteristica delle ANN permigliorare l’accuratezza delriconoscimento vocale mediantel’uso combinato di parametri diinput derivati da fonti diverse(differenti algoritmi di estrazionedei parametri di input).Nel presente articolo è descrittal’integrazione di due sorgenti diinput: i coefficienti cepstrali mel,gli MFCC (Mel FrequencyCepstral Coefficient) derivatidalla FFT (Fast FourierTransform) ed i coefficienticepstrali RASTA-PLP. I risultatiottenuti provano che questaintegrazione consente di ridurregli errori del 26 per cento su untest-set vocale con qualità di tipotelefonico.

dedicata alle metodologie disviluppo che stannorivoluzionando la tecnologiadella sintesi vocale perconcatenazione di unitàacustiche. Esse si basano sulladisponibilità di ampi lessici,grandi basi dati testuali e vocalie sull’impiego di algoritmistatistici e di analisi del testo edel segnale vocale. Tecniche disegmentazione automatica delsegnale vocale permettono direalizzare ampi dizionari di unitàacustiche contestuali e nonuniformi con processirelativamente rapidi. L’algoritmodi selezione delle unitàacustiche da concatenare siapplica a qualunque base datisegmentata. Grazie alle tecnichedescritte, si è quindi in grado didisporre nel breve periodo diampi repertori di nuove voci elingue, con caratteristiche dielevata qualità acustica e grandenaturalezza.

Il lavoro si occupa dellavalutazione quantitativa delladistribuzione di campoelettromagnetico generato da unmodello di telefono cellulare,equipaggiato con un’antennapatch dual-band, all’interno di unmodello anatomico di testaumana. Per ridurre il livello dicampo elettromagneticoall’interno della testa di unutilizzatore di un telefonocellulare, sono state analizzate

ACCESSO ALLA BIBLIOTECA CSELT

La biblioteca CSELT ([email protected]) ha stipulato un contratto conElsevier per l’accesso via Web alleriviste in abbonamento a CSELT eTelecom Italia. L’accesso è regolatoda password, ma l’accordo prevedeper quest’anno ed in via sperimenta-le, la concessione di password anchea persone del Gruppo Telecom. Gli interessati potranno chiedere lemodalità d’iscrizione a Marco Melloni([email protected]).È anche possibile consultare la biblio-teca CSELT all’indirizzo http://casper.cselt.it:8080/external/Accesso.htmle chiedere documenti o articoli usan-do la E-mail.

[N.d.R.]

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· l Ai lettori L’intera rete di telecomunicazione è oggi interessata da un impetuoso mutamento...

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