Le reti cellulari - Terza parte

Dopo aver introdotto, nella scorsa puntata, uno schema "di massima" del network GSM ed aver analizzato il primo step del sistema (la Mobile Station), ci accingiamo ora a descrivere i due passi successivi, ovvero la Base Station Subsystem che, a sua volta è costituita dall'insieme di una o più BTS (Base Transceiver Station) controllate da una BSC (Base Station Controller) e il Network Subsystem che esegue tutte le operazioni di amministrazione autenticazione e gestione degli utenti.

Base Transceiver Station

Concettualmente, una BTS rappresenta l'entità funzionale costituita dall'insieme dei ricetrasmettitori e da tutti gli apparati di supporto che forniscono la copertura radio di una singola cella. In termini più pratici la BTS è, usualmente, un traliccio sul quale sono collocate una serie di antenne atte a trasmettere e a ricevere.

Caratteristiche costruttive

Le antenne utilizzate nelle BTS non sono tutte dello stesso tipo. Vi sono principalmente due tipologie di antenne: le antenne omnidirezionali e le antenne direzionali; entrambe hanno vantaggi e svantaggi. Vediamole insieme:

- Antenna omnidirezionale:

è la tipologia di antenna più semplice utilizzata per una BTS. Una BTS con che utilizza antenne omnidirezionali monta, nel caso più semplice, un'antenna adibita a ricevente e una adibita a trasmittente: in questo modo la BTS viene installata al centro della cella di competenza e le antenne sono in grado di irradiare il segnale in modo uniforme e in tutte le direzioni. Questo tipo di BTS rappresenta la soluzione ottimale per la copertura di zone con bassa intensità di traffico telefonico, come le zone rurali pianeggianti o le zone scarsamente popolate limitrofe alle autostrade.

Le onde elettromagnetiche sono soggette, come ogni tipo di onda, ad una serie di fenomeni fisici detti di riflessione, rifrazione e diffrazione. In modo particolare il fenomeno fisico della riflessione genera un particolare tipo di problemi di dissolvenza del segnale, indicati come problemi di fading. Alla luce di quanto appena detto, per ottenere un generale miglioramento del segnale in ricezione, si adotta la tecnica cosiddetta dell' "Antenna Diversity": vengono installate due antenne riceventi poste ad una distanza ben precisa l'una dall'altra (un multiplo dispari di un quarto di lunghezza d'onda); queste antenne possono essere installate tra di loro orizzontalmente o verticalmente. Nel primo caso la facilità di installazione è maggiore, nel secondo caso vengono, invece, incrementate le prestazoni.

Grazie alle antenne direzionali si può inoltre ricorrere, per aumentare l'efficienza del sistema, al procedimento cosiddetto dello "splitting" che rappresenta ciò di cui abbiamo parlato nella prima puntata di questa guida, ovvero alla suddivisione delle celle in celle ancora più piccole. L'aspetto negativo di questa pratica è rappresentato dal fatto che venendo a creare altre celle, si presenta la necessità di dover installare ulteriori antenne omnidirezionali portando, come conseguenza, all'aumento dei costi e delle interferenze cocanale.

- Antenna direzionale:

una valida alternativa all'impiego dello splitting è rappresentata dal sectoring. Vengono, in pratica, utilizzate delle antenne che anzichè trasmettere in tutte le direzioni, trasmettono in un lobo di radiazione ben definito. L'area coperta da ognuna di queste antenne può, a tutti gli effetti, essere considerata come una cella. La soluzione maggiormente utilizzata con questo tipo di antenne è quella per la creazione di un sito chiamato Clover; ovvero tre celle governate da una BTS, posta al centro di esse, che monta un'antenna direzionale ricevente per cella (le antenne sono due per cella nel caso in cui venga impiegato la pratica dell'Antenna Diversity). L'impiego di questa tipologia di antenna consente la riduzione delle interferenze cocanale.

Lo svantaggio che si incontra nell'utilizzo di questo tipo di antenne è rappresentato dal fatto che le antenne direzionali creano interferenze nella direzione del massimo irraggiamento; in pratica bisogna evitare che due antenne direzionali siano installate in modo tale irradiare il segnale l'una verso l'altra in modo diretto. Per ovviare a questo inconveniente si adotta una soluzione, chiamata Tilting, che consiste nell'orientare di pochi gradi verso il basso le antenne. In questo modo è possibile anche determinare il raggio d'azione dell'antenna: maggiore è l'angolo di Tilting, minore sarà il raggio di copertura.

Soluzione con antenne omnidirezionali: una antenna al centro di una cella che copre in modo omogeneo e uniforme tutta l'area circostante.	Soluzione di tipo Clover: una serie di antenne direzionali poste al centro di tre celle coprono in modo direzionale l'area verso la quale sono puntate.