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Cosa sono e a cosa servono le small cells nella rete cellulare

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Cosa sono e a cosa servono le small cells nella rete cellulare FASTWEB S.p.A.
small cells
Internet
Funzionali sia nelle aree urbane densamente popolate sia all'interno di grandi ambienti chiusi, le small cells supportano le macro-celle della rete cellulare

Il numero crescente di utenti che ha accesso alla rete mobile ha fatto aumentare in maniera considerevole anche il traffico dati da smartphone e altri dispositivi mobili. Ciò ha rischiato di portare a una veloce saturazione dell'intera banda dati mobile utilizzata dagli operatori. Il tutto a discapito ovviamente degli utenti finali: in caso di banda "piena", le prestazioni dei servizi Internet e telefonia ne avrebbero risentito pesantemente, con velocità di connessione molto basse e chiamate a singhiozzo.

Questo ha portato allo sviluppo di tecnologie per una rete di nuova generazione wireless in grado di dare risposte alle esigenze degli operatori e degli utenti. Si tratta delle small cells, piccoli apparati di telecomunicazione utilizzati sia in maniera complementare sia in maniera autonoma rispetto alle celle radio della telefonia mobile.

Che cosa sono le small cells

 

small cells

 

Le small cells sono nodi di accesso allo spettro radio a basso consumo energetico capaci di operare tanto nelle bande di frequenza libere, quanto nelle bande di frequenza "licenziate". Ben più piccole rispetto alle antenne solitamente utilizzate nella telefonia mobile, hanno una portata che varia, a seconda delle condizioni ambientali, da poche decine di metri sino ad arrivare a coprire un'area dal raggio di 2 chilometri circa. Le small cells sono utilizzate all'interno di strategie di mobile data offloading (detto anche Wi-Fi data offloading) e permettono di rendere più efficiente l'utilizzo delle bande di trasmissione nello spettro radio. Un supporto in più a tutti gli operatori di settore sempre più in difficoltà nel garantire un'adeguata risposta alla crescita esponenziale del traffico dati su rete cellulare. Anche per questo motivo, le small cells hanno assunto un ruolo di primaria importanza sia nello sviluppo di reti 3G, sia nella definizione e nello sviluppo delle reti 4G LTE. Queste garantiscono, infatti, una migliore copertura del territorio e una maggiore efficienza nello sfruttamento del segnale radio.

Gli scopi delle small cells

 

come funziona small cells

 

La tecnologia small cells, dunque, nasce con lo scopo principale di "sgravare" la rete cellulare di parte del traffico dati che, altrimenti, avrebbe rischiato di saturarla e, di fatto, renderla inutilizzabile. Del resto tutto questo rientra nelle già citate strategie di mobile data offloading. Sfruttando dispositivi simili (per funzionamento e in parte anche per potenza del segnale) ai router Wi-Fi, si preferisce far transitare traffico dati "locale" su celle di portata inferiore in termini di copertura spaziale del segnale ma dotate di una maggiore potenza di banda e maggiormente diffuse, liberando così la banda di comunicazione sulle macro celle della rete cellulare "normale".

Tipologie di small cells

 

che cosa sono le small cells

 

Nelle varie fasi di sviluppo di questa rete di nuova generazione i ricercatori e le aziende del settore della comunicazione wireless hanno realizzato celle di diversa grandezza e adatte agli scopi più disparati. Oggi le small cells si dividono in femtocell, picocell e microcell (dai prefissi delle unità di misura femto, pico e micro) a seconda del loro raggio d'azione e di come vengono materialmente impiegate. Le più piccole, le femtocelle, sono utilizzate soprattutto in ambienti casalinghi o nei piccoli uffici per estendere la portata del segnale wireless. Le picocelle, di dimensioni intermedie, oltre a essere utilizzate nei centri commerciali e altre costruzioni di grandi dimensioni, hanno reso possibile la ricezione del segnale cellulare anche all'interno degli aerei, Infine le microcelle, le più grandi tra le small cells, sono apparati a basso consumo energetico che estendono il segnale all'interno di strutture architettoniche più grandi (stadi, parchi, piazze) e sono dotate di sistemi di controllo per aumentare o diminuire, da remoto, l'estensione dell'area coperta.

Usi delle small cells

A seconda della tipologia, le small cells possono essere collocate in quattro scenari "geografici" differenti: nelle abitazioni e piccoli uffici, all'interno di grandi costruzioni, in aree urbane e nelle aree rurali. Nelle dimore, nei luoghi di lavoro raccolti (ad es. piccoli uffici) e nelle costruzioni di una metratura importante l'impiego di un certo numero di femtocelle e picocelle permette di estendere il segnale radio e migliorare la ricezione dei cellulari anche indoor. Nelle aree urbane, invece, le microcelle consentono di deviare parte del traffico dati dalle macrocelle (le antenne responsabili del segnale radio dei nostri cellulari) ed evitare la saturazione della linea. Infine nelle aree rurali l'utilizzo delle stesse microcelle consente di abbattere il digital divide e migliorare la ricezione del segnale cellulare in zone di particolare rilevanza (ad es. un luogo di villeggiatura o un parco divertimenti).

Futuro delle small cells

 

small cells

 

Pur essendo molto importanti già nell'ambito delle telecomunicazioni wireless 3G, le small cells sono fondamentali per la diffusione su ampie fette del territorio della connettività 4G LTE. Il loro vero punto di forza sarà però l'implementazione delle reti di nuova generazione, le cosiddette reti 5G (o reti di quinta generazione), per le quali le small cells rappresentano l'insostituibile struttura portante. Per migliorare le prestazioni offerte agli utenti, infatti, gli operatori del settore hanno già da qualche tempo dato vita alle cosiddette HetNet (crasi di Heterogeneuos Network, "reti eterogenee" in italiano), ovvero un mix di small cells e macro cells che consente di coprire in maniera più efficace e uniforme il territorio, riuscendo ad adattarsi dinamicamente alle mutevoli esigenze delle aree da servire.

Gli sviluppi futuri nel campo dell'accesso allo spettro radio porteranno alla nascita di un'architettura di rete wireless più composita ma non per questo meno efficiente. Miglioramenti negli algoritmi di gestione, infatti, permetteranno di passare facilmente dalla rete 3G, alla rete 4G ed a quella 5G e di modulare la portata del segnale a seconda delle esigenze della clientela. Insomma, la rete di nuova generazione viene pensata e realizzata per adattarsi delle mutevoli necessità degli utenti ed in questo cambio di paradigma la small cells e le reti 5G giocheranno un ruolo fondamentale.

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