WiMAX
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Motivazione: il testo presenta delle ripetizioni, il paragrafo sulla Germania è stato copiato da un altro sito, sarebbe meglio tradurlo dall'inglese.
WiMAX, acronimo di Worldwide Interoperability for Microwave Access, è un marchio di certificazione per prodotti che superano i controlli di conformità e interoperabilità per gli standard della famiglia IEEE 802.16. IEEE 802.16 è il gruppo di lavoro numero 16 dell'IEEE 802, specializzato nell'accesso senza fili a banda larga del genere punto-multipunto.
Indice |
[modifica] Standard
L'attuale standard (IEEE Std 802.16-2004) è stato approvato nel giugno del 2004. Esso rende obsoleta la precedente versione 802.16-2001 e gli emendamenti 802.16a e 802.16c. IEEE Std 802.16-2004 riguarda solo i sistemi fissi. Nel mese di ottobre 2005 è stato ufficialmente approvato con il 98,6% dei consensi, un emendamento 802.16e che aggiunge allo standard componenti per la mobilità.
[modifica] Vantaggi tecnici
WiMAX non si pone in conflitto con Wi-Fi ma ne costituisce il complemento. Dato che le reti IEEE 802.16 utilizzano lo stesso protocollo Logical link control (LLC), standardizzato come IEEE 802.2, possono essere collegate ad esse e servire per incanalamenti comuni. Il Wi-Fi è uno standard pensato per reti casalinghe o comunque interne, mentre il WiMAX per reti esterne, con distanze raggiungibili anche di svariati chilometri.
WiMAX è una tecnologia di rete di area metropolitana (MAN) senza fili che fornirà un'estensione wireless alle connessioni via cavo e xDSL per l'accesso in banda larga del cosiddetto ultimo miglio. Consente la connettività per gli utenti a una stazione base (base station). Le prime 2 fasi di attivazione del progetto, in Italia, prevedono la realizzazione di collegamenti punto-punto, per servire aree non raggiungibili in altro modo dal collegamento a banda larga o più semplicemente per utilizzare un mezzo trasmissivo alternativo al rame e alla fibra. In questo periodo l'utente finale non avrà quindi alcuna interazione con il sistema WiMax, accederà alla rete utilizzando le attuali tecnologie ed eventualmente un collegamento Wi-Fi.
La tecnologia supporta inoltre velocità di trasmissione di dati condivisi fino a 70 Mbit/s. Secondo i proponenti di WiMAX questa ampiezza di banda è sufficiente per supportare simultaneamente almeno 60 aziende con connettività di tipo T1 e ben più di un migliaio di abitazioni con connettività al livello DSL da 1 Mbit/s.
Un aspetto importante di IEEE 802.16 sta nel fatto che esso definisce uno strato MAC che supporta specificazioni di strato fisico multiplo (PHY). Questo è cruciale perché i produttori di apparecchiature per l'utente finale possano differenziare le loro offerte.
Lo strato MAC in WiMAX è significativamente diverso da quello in Wi-Fi (e da quello di ethernet che Wi-Fi ha ripreso). Nel Wi-Fi, il collegamento Ethernet utilizza l'accesso di contenimento - tutte le stazioni sottoscrittrici che vogliono far passare dati attraverso un punto di accesso (AP) competono per ottenere l'attenzione dell'AP e questa viene decisa con scelte casuali. Per contro il MAC in 802.16 è un MAC a schedatura con il quale la stazione sottoscrittrice deve soltanto avanzare una sola richiesta, quella riguardante l'ingresso iniziale nella rete: successivamente la stazione di base le alloca un time slot. Questo può essere allargato o ristretto, ma rimane assegnato alla stazione sottoscrittrice, il che significa che le altre sottoscrittrici non lo utilizzano ma attendono il loro turno. Questo algoritmo di schedatura è stabile nei confronti del sovraccarico e della sovrasottoscrizione (contrariamente a quanto accade allo standard Wi-Fi 802.11). Esso inoltre è molto più efficiente nei confronti della larghezza di banda. L'algoritmo di schedatura consente anche alla stazione di base di controllare la QoS, la qualità del Servizio, bilanciando le assegnazioni tra le necessità delle stazioni sottoscrittrici.
La prima versione dello standard 802.16 pubblicata descrive ambienti operativi ad alte frequenze (tra i 10 e i 66 GHz) in modalità LOS (Line-of-Sight), "A Vista". Il più recente standard pubblicato: 802.16a contempla invece ambienti per sistemi che operano in bande tra 2 GHz e 11 GHz. La differenza più significativa tra queste due bande di frequenza è inerente la possibilità di gestire trasmissioni in ambiente NLOS (Non-Line-of-Sight), "Non A Vista" (differenza sostanziale con il Wi-Fi), per le frequenze più basse della gamma indicata, vantaggio questo non raggiungibile nell’ambito delle bande tra i 10 e i 66 GHz.
[modifica] La versione "mobile" 802.16e
Come detto prima, a ottobre 2005 è arrivato anche lo standard pensato per l'utilizzo di WiMax in ambito mobile. Le caratteristiche principali del documento approvato dall'IEEE sono le seguenti:
- Frequenze radio utilizzate che coprono le bande dei 2,3, 2,5, 3,3, 3,5 e 5,8 GHz.
- Modalità di modulazione con accesso multiplo in OFDM, che suddivide lo spazio di frequenze disponibili in diversi gruppi di portanti con sottocanali e riduce le interferenze per i terminali con antenna omnidirezionale (tipicamente i terminali mobili).
- Scalabilità dell’occupazione dei canali sulla base della disponibilità di banda.
- Supporto di antenne adattative, ossia con la focalizzazione in ricezione e trasmissione effettuate "formando" il fascio radio con mezzi non meccanici ma elettronici.
- Miglioramento nella gestione dell’handoff, ossia il passaggio di un terminale da una stazione base a un’altra senza perdita di connessione.
- Gestione del roaming, ossia la possibilità per un abbonato di un gestore di connettersi tramite un altro gestore.
Al momento WiMax è una tecnologia in corso di "sperimentazione" in Italia, dove è utilizzata unicamente alla frequenza di 3,5 gigahertz.
Tutto ciò dovrebbe consentire a un terminale su veicolo in movimento di rimanere collegato (trasferendo dati) fino a una velocità di circa 120 Km/h, limite dettato dalle caratteristiche del protocollo di handoff. Superando questa velocità si incorre inevitabilmente nella disconnessione del proprio computer. Questo è un grande limite per i pendolari che usano un computer portatile su treni a grande velocità, che non potranno sfruttare il Wi-MAX a meno che non si concedano frequenze inferiori.
[modifica] Aspettative
WiMAX rispetto a Wi-Fi risulta sia più veloce che di maggiore portata. I primi prodotti saranno indirizzati ai network service provider e alle aziende, non ai consumatori. Esso ha un potenziale tale da consentire di allargare a molti milioni gli accessi ad Internet senza fili, di basso costo e di facile attuazione. I proponenti affermano che la copertura senza fili di WiMAX si misurerà in km², mentre la copertura Wi-Fi viene misurata in m². Secondo questi promotori una stazione base WiMAX potrebbe irraggiare connessioni Internet ad alta velocità verso abitazioni e aziende per un raggio di 50 km (31 miglia); queste stazioni di base alla fine copriranno intere aree metropolitane, collocando ciascuna area entro una WMAN e consentendo che all'interno di questa si realizzi una vera mobilità senza fili; questa prospettiva si contrappone a quella dell'hot-spot hopping richiesto da Wi-Fi. I proponenti sperano che questa tecnologia nel giro di pochi anni venga adottata anche per i computer portatili e per i PDA. Occorre però precisare che il vero roaming a banda larga di tipo cellulare senza fili si baserà sullo standard 802.20, peraltro compatibile con WiMAX.
Si deve anche doverosamente notare che la proclamata portata di 50 km, e specialmente l'affermazione che queste distanze possono essere raggiunte anche in mancanza di collegamento a vista, rappresenta, al meglio, un massimo teorico per circostanze ideali. Il merito tecnico di queste affermazioni deve ancora essere verificato nel mondo reale. Nessun test ha dimostrato la fattibilità tecnica o pratica di queste prestazioni.
Lo standard WiMAX si basa principalmente sullo spettro compreso nell'intervallo delle frequanze fra 2 GHz e 11 GHz. La specificazione WiMAX innalza molti dei limiti dello standard Wi-Fi fornendo una maggiore larghezza di banda e cifratura più robusta. Esso inoltre si propone di fornire connettività a punti finali di rete senza connessione visiva in alcune circostanze. I dettagli delle prestazioni in queste circostanze, peraltro, non sono finora chiari e devono ancora essere dimostrati.
Non sono stati ancora verificati i due principali aspetti che differenziano WiMax da HiperLan, raccomandato dalla Commissione Europea e standard che ora va per la maggiore: la mobilità e il "No Line of Sight" (NLOS), ovvero il funzionamento su dispositivi mobili e il superamento dell'attuale vincolo dell'assenza di barriere.
Secondo alcuni sostituirà l'UMTS, anche se siamo lontani da una miniaturizzazione degli apparati WiMax sulle dimensioni e pesi di un cellulare; inoltre le frequenze sopra i 10 Ghz che rientrano nello spettro di frequenza del WiMAX sono già protette da costose licenze. Lo scopo sarebbe difendere le miliardarie licenze UMTS pagate anni fa dagli operatori. Il WiMAX verrebbe utilizzato per la fonia mobile e il traffico Internet ora mosso da UMTS, e la banda restante sarebbe rivenduta dai grandi operatori a piccoli provider per le connessioni wireless.
Secondo altri, non potendosi avere da subito cellulari WiMax, sarà utilizzato come backbone, dorsale di banda larga alla quale allacciare reti HiperLan2, per la sua capacità "dichiarata" di portare 50 e più megabit fino a 50 km dall'antenna WiMax: i grandi operatori lo rivenderanno a piccoli WirelessISP che compreranno banda WiMax anziché allacciare la loro rete wireless al cavo (doppino o fibra ottica).
[modifica] Disponibilità di prodotti
Si prevede che i primi prodotti saranno annunciati nel secondo trimestre del 2005. Nel 2004 alcune grandi città, come Los Angeles, New York, Boston, Providence, Seattle negli USA, Città del Messico in Messico, Dalian e Chengdu in Cina hanno cominciato a implementare reti pre-WiMAX che dovrebbero potersi trasformare in WiMAX a partire dal luglio 2005 quando cominceranno le prove per la certificazione dello standard. L'installazione in Città del Messico, partita alla fine del 2003, ha portato nella sua fase finale all'adozione delle prime applicazioni mobili e alla sperimentazione di soluzioni pre-Wimax in mobilità.
Oltre alle installazioni metropolitane, WiMAX, come Wi-Fi, può essere impiantato da piccoli gruppi di persone. Molti produttori già nel 2004 hanno cominciato a offrire qualche prodotto, di solito a uno stadio di compatibilità pre-standard tale da non poter garantire la interoperabilità tra i sistemi di diversi fornitori in un intero settore di rete. Numerose compagnie hanno in programma per il 2005 la presentazione di compliant chipsets al livello dei FPGA per il 2006 quella dei chipset al livello degli ASIC; questi dispositivi corrisponderanno ad una elettronica digitale compressa tanto da essere adatta a fattori di forma del livello PCMCIA. Insieme a questa riduzione di dimensione fisica, ci si possono ragionevolmente aspettare riduzioni di prezzo, economie di scala e ammortizzazione di costi di ingegnerizzazione non ricorrenti.
Le ultime informazioni parlano dei primi prodotti certificati che dovrebbero essere disponibili nel gennaio 2007, anche se come sempre accade, i mesi precedenti vedranno un proliferare di modelli basati sulle medesime specifiche (almeno così dichiareranno i costruttori).
Aprile 2005: Intel mette in commercio il suo chip WiMax altamente integrato il cui nome in codice è "Rosedale" [2].
[modifica] La situazione in Italia
Anche in Italia è partita la sperimentazione di WiMax ma i tempi necessari per vedere le prime offerte, sono ancora un'incognita. Non si sa nemmeno, con precisione, quando saranno disponibili le frequenze adatte (3,4 GHz - 3,6 GHz), a livello nazionale. Non solo: è ancora da verificare quale sia, nella pratica, l'efficienza del WiMax quando utente e antenna non sono in linea di vista, ma anche quanti utenti potranno essere messi in una cella e se ci sia interoperabilità tra gli apparati di diversi fornitori.
Oltre ad Arezzo, a novembre 2005 si contano circa una cinquatina di sperimentazioni sparse sul territorio nazionale. La prima è partita a Cassina de' Pecchi, dove la Siemens ha i propri laboratori nazionali. Secondo l'azienda, sarebbero già riusciti a dare connettività WiMax a tutti gli uffici di Milano, ma naturalmente sarà necessaria una verifica indipendente, dato che la dichiarazione si basa su esperimenti condotti proprio dalla Siemens.
Più estese invece quelle in Valle d'Aosta: Fastweb, Siemens e Rai stanno sperimentando in località montane, a Champolouc e dintorni. L'obiettivo è dare accesso a banda larga a case e alberghi di zone turistiche come Val d'Ayas. Già a dicembre 2005 partiranno i primi servizi VoIP e accesso a Internet per qualche decina di utenti selezionati. L'infrastruttura è costata appena qualche centinaia di migliaia di euro a Fastweb e Siemens, segno di quanto economico sia sviluppare reti WiMax. Secondo Siemens Italia, occorrono soltanto 400 milioni di euro per coprire l'Italia con il WiMax e risolvere il digital divide, grazie a 3.500 antenne.
Luglio 2006: Il presidente dell'Authority nel corso della relazione sull'attività svolta nel corso del 2005, ha denunciato un ritardo «inaccettabile» sulle frequenze. «È inaccettabile - ha accusato Calabrò - il ritardo nella diffusione della tecnologia radio di accesso denominato Wi-Max, dipendente dal continuo differimento nella messa a disposizione della relativa banda di frequenza da parte dell'attuale detentore». Il principale accusato è il ministero della Difesa, che utilizza attualmente le frequenze destinate al Wi-Max. Il discorso prosegue in questo modo: «Auspichiamo che il Governo assecondando l'impegno del ministro Gentiloni sblocchi finalmente la situazione, consentendo l'assegnazione delle frequenze». Anche se «è necessario un ripensamento generale e profondo della politica di ripartizione dello spettro fra gli utilizzatori, prevedendo una liberalizzazione dell' uso delle frequenze radio; il che tra l'altro comporterebbe un apprezzabile introito per lo Stato».
[modifica] WiMax in Germania
La Germania assegnerà entro la fine dell’anno le licenze per il WiMax.
La Federal Network Agency ha infatti lanciato un’audizione sugli elementi chiave del processo di assegnazione delle frequenze Broadband Wireless Access (BWA), dando modo agli interessati di comunicare i propri commenti entro il 4 agosto. Dopo la valutazione dei commenti, una decisione finale è attesa per ottobre 2006, per poi procedere all’assegnazione delle licenze entro la fine dell’anno.
A dicembre 2005, il governo ha lanciato il processo di assegnazione delle frequenze tra 3,400 e 3,600 MHz per le applicazioni BWA. Alla fine di febbraio 2006, erano state presentate 1.221 richieste per l’implementazione di soluzioni di accesso a internet a banda larga wireless e altre applicazioni.
Poiché le richieste superano sostanzialmente la disponibilità di spettro, l’assegnazione delle frequenze dovrà avvenire con un processo di concessione che, secondo il Telecommunications Act, sarà basato su un’asta o su una procedura di offerta competitiva.
Più nello specifico, particolare attenzione sarà riservata ad alcuni elementi: tra questi, la Federal Network Agency privilegerà la neutralità tecnologica e l’uso delle frequenze per un’ampia gamma di applicazioni e la realizzazione di diversi business model.
Dal punto di vista geografico, la domanda di frequenze BWA è molto variegata. Per questo sono state definite 16 regioni che coprono l’intero territorio della Repubblica Federale tedesca. Sarà possibile presentare richiesta per una sola regione, per più regioni, o per la copertura dell’intero territorio nazionale.
L’assegnazione delle frequenze sarà legata a obblighi di copertura ben precisi: entro il 2009 dovrà essere coperto il 15% dei comuni. Percentuale che dovrà salire al 25% entro il 2011.
Questi obblighi dovrebbero sostenere la diffusione dell’accesso a banda larga, specialmente in quelle regioni in cui l’accesso non è ancora disponibile.
[modifica] Possibili problemi
È chiaro che, a differenza di quanto dichiarato dagli installatori e fornitori di connettività WiMax, l'affidabilità e il mantenimento delle promesse da parte di tale tecnologia deve essere verificato da enti indipendenti per poter stabilire in modo inequivocabile e imparziale se WiMax potrà effettivamente rappresentare la svolta tanto attesa. Un esempio potrebbe essere il seguente: se ci si trova a 50 metri dalla radio base, al secondo o al terzo piano del palazzo con la facciata a vista dell'antenna, è abbastanza ovvio che non nascano problemi di connettività. Ma se invece ci si trova in una stanza che si trova nella facciata opposta, dove l'antenna non è più a vista, forse potrebbero nascere dei problemi, e questo è tutto da verificare.
Il WiMax va quindi messo sotto torchio, in condizioni difficili per la ricezione, dato che poi sono quelle dove più probabilmente verrà usato nella maggior parte dei casi. Ma quindi il WiMax ha punti di debolezza? Fortunatamente no, infatti non è la tecnologia ad essere carente. Il WiMax è uno degli stadi più avanzati delle tecnologie wireless, ed è un ovvia evoluzione rispetto al passato. Il problema risiede nel fatto che putroppo non verrà messa a disposizione tutta la banda di frequenze per scegliere dove usare il WiMax, e questo ne limiterà le prestazioni. Si tratta di un problema politico, infatti in Europa il WiMax si sta attestando su frequenze 3,4-3,6 o 3,4-3,8 GHz. Sono bande residue, che permettono prestazioni limitate. La penetrazione del segnale potrebbe dimostrarsi un problema, ancora tutto da verificare. Negli Stati Uniti verranno assegnate al WiMax le frequenze dell'UHF, usate dalla televisione via cavo (ormai soppiantata dal digitale). In Italia invece, le frequenze UHF, secondo la legge Gasparri, resteranno in mano agli attuali assegnatari che le utilizzeranno, con il digitale terrestre, per moltiplicare i canali. Sarebbero invece l'ideale per il WiMax.
Inoltre, le frequenze 3,4-3,6 GHz potrebbero andare bene per il WiMax da postazione fissa (standard 802.16d), mentre le medesime frequenze non sarebbero adatte per lo standard mobile 802.16e, appena ratificato. Bisognerebbe infatti operare al di sotto dei 2.5 GHz per offrire servizi a banda larga in mobilità, dato che questo tipo di utilizzo è favorito dall'uso di frequenze basse.
[modifica] Tecnologie simili e complementari
WiMAX si differenzia dalle precedenti iterazioni BWA (broadband wireless access) nella standardizzazione. Finora i chipset sono stati prodotti specificamente per ogni fornitore di accesso in banda larga senza fili e questo ha comportato tempi e costi aggiuntivi per il processo.
L'omologo e concorrente di WiMAX in Europa è HIPERMAN. WiMAX Forum è il consorzio che sta alla base della standardizzazione e sta lavorando per rendere 802.16 e HIPERMAN interoperabili e il più possibile vicini. Ogni produttore di hardware per diventare membro del WiMAX Forum deve risultare compliant idoneo ai test di certificazione.
L'industria delle telecomunicazioni della Corea ha sviluppato un proprio standard chiamato WiBro soprattutto con l'appoggio di Samsung che crede molto in tale tecnologia; le prestazioni offerte da questo collegamento sono pari a 1 Mbit/s per dispositivi in movimento ad una velocità di 70 km/h e il servizio è allocato nella banda dei 2,3GHz. Verso la fine del 2004 Intel ed LG Electronics hanno raggiunto un accordo per la interoperabilità fra WiBro e WiMAX.
[modifica] Possibili successori
Volendo allungare lo sguardo ad altre soluzioni che affiancheranno le tecnologie WiMax, anzi a essere più rigorosi, l'emendamento 802.16e, è da segnalare la presenza del progetto 802.11p pensato per dispositivi in movimento fino a una velocità di 200 Km/h. L'adozione di tale tecnologia è legata al settore dei trasporti, alla possibilità di fruire di connessioni a larga banda in movimento e apre interessanti scenari legati alla fornitura di servizi. Per le tecnologie in movimento, l'802.11p non è l'unica alternativa; da anni il progetto legato allo standard 802.20, chiamato anche mo-fi, è rimasto fermo ma ultimamente pare aver trovato nuove energie nei suoi promotori. Il mo-fi utilizza una banda ben inferiore a quella usate dal WiMax, usa un canale per la trasmissione ed uno in ricezione, promettendo collegamenti a dispositivi che si muovono con velocità fino a 250 Km/h. Le caratteristiche di questa tecnologia non sembrano tali da impensierire l'avanzata di WiMax, anche se in questo delicato e promettente settore saranno i capitali investiti a fare la vera differenza.
[modifica] La consultazione pubblica
L'Autorità per le Garanzie nelle Comunicazioni ha aperto una consultazione pubblica sull'argomento WI-MAX [1].
[modifica] Riferimenti
[modifica] Voci correlate
[modifica] Collegamenti esterni
- IEEE WiMAX web site
- The WiMAX Forum web site
- Intel's White Paper: IEEE 802.16 and WiMAX
- Seattle's Pilot of WiMAX
- How WiMAX Works
- WiMax threatened by delays
- Wireless access to the Web could be offered everywhere in Montreal
- Information about WiMax in France
- WiMAX Watch - News, reviews, opinion and updates
- Wireless Libraries
- WiMAX Forum, talk about wimax
- Southern Railway and T-Mobile UK announce Wi-Fi access on trains powered by WiMAX backbone
- Convegno Fondazione Bordoni
