Simulazione cellulare di small cell

È possibile costruire una rete mobile economicamente sostenibile e altamente performante utilizzando solo le small cell? Su richiesta della città di San Gallo, un gruppo di esperti Swisscom ha progettato in stretta collaborazione con i tecnici dell’amministrazione comunale una copertura radiomobile 5G per il centro cittadino basata unicamente sulle small cell. In questa intervista Gabriel Schneuwly, responsabile del design della rete mobile in Swisscom, commenta vantaggi e svantaggi di una rete di small cell.

Da Armin Schädeli

2 luglio 2020

Iniziamo dalla fine: che conclusioni trae Swisscom da questo progetto?

Un aspetto interessante è che tutti i gestori di rete, ovunque nel mondo, adottano sostanzialmente la stessa topologia. Un po’ dappertutto, le reti hanno una struttura che combina macrocelle, ossia le tradizionali antenne che sono sotto gli occhi di tutti, con le small cell. Il compito delle small cell è garantire una capacità supplementare in punti specifici della rete, dove le macrocelle non riescono a soddisfare la domanda. La simulazione che abbiamo condotto insieme agli esperti di San Gallo dimostra che la nostra strategia di estensione della rete è corretta. Per quanto le small cell siano probabilmente destinate ad avere un peso maggiore in futuro, una rete composta unicamente da small cell avrebbe svantaggi significativi. Infatti sarebbe segnata da una peggiore copertura indoor, una maggiore vulnerabilità, un drammatico aumento dei costi e incertezze legate alle fasi di realizzazione e ottimizzazione.

I sostenitori delle reti di small cell ne lodano le minori radiazioni. Non è un vantaggio importante?

Innanzitutto, va detto che queste «radiazioni» sono campi elettromagnetici che trasmettono le informazioni. Insomma, un segnale utile al 100% e non un effetto collaterale indesiderato. In Svizzera abbiamo dei valori limite che impongono restrizioni molto rigorose a questi campi. Qualsiasi rete li deve rispettare, sempre e ovunque a prescindere dalla sua struttura.

Ma in giro si sente dire ben altro!

Anche la letteratura sostiene che una rete composta solo da small cell potrebbe offrire agli utilizzatori un’ulteriore lieve riduzione delle già bassissime immissioni. Va però ricordato che probabilmente la copertura indoor di una rete di sole small cell sarebbe notevolmente peggiore. E questo fa aumentare l’esposizione degli utilizzatori alle radiazioni emesse dall’apparecchio personale, che dovrebbe intensificare la potenza di trasmissione. Per i non utilizzatori, in una rete formata solo da small cell ci sarebbe addirittura un lieve aumento dell’esposizione media. Di conseguenza, la nostra simulazione non ha potuto dare una risposta definitiva a problematiche dettagliate legate alle immissioni. Si è concentrata prevalentemente su fattibilità tecnica e sostenibilità economica.

E quali sono le conclusioni dello studio?

Per raggiungere una copertura di rete del 99.1 percento nel centro di San Gallo (come quella che noi di Swisscom offriamo ai nostri clienti anche in altre località), nello scenario migliore sono necessarie almeno 166 small cell per ogni operatore mobile nell’area oggetto dell’indagine. E questo solo per il 5G. Oggi, per coprire la stessa area e fornire i servizi di telefonia mobile sulle tecnologie 2G, 3G e 4G sono sufficienti in tutto 12 antenne con macrocelle tradizionali. In termini economici, significa che una rete formata solo da small cell sarebbe molto più costosa di una rete ibrida convenzionale. Se poi si tiene conto anche della qualità e della realizzazione, con i requisiti per l’ottenimento dei permessi e il posizionamento delle antenne, una rete di questo tipo non è realisticamente possibile. Ci sarebbero così tanti buchi nella copertura che sembrerebbe un formaggio Emmental, e i throughput massimi sarebbero inferiori. Utilizzando le small cell, novità tecnologiche come le antenne adattive, il beamforming o anche la carrier aggregation sono irrealizzabili o subiscono forti limitazioni. Per quanto riguarda la performance, quindi, una rete di questo tipo non tiene sicuramente il passo dell’odierna infrastruttura ibrida. Per compensare questa arretratezza tecnologica e «riempire i buchi» bisognerebbe progettare ulteriori antenne con macrocelle. Quindi finiremmo per tornare a una rete ibrida, come quelle che abbiamo oggi. Però con diversi anni di ritardo.

Cosa comporterebbe per i clienti una rete formata solo da small cell?

Una conseguenza sarebbe una copertura cellulare indoor nettamente peggiore, in particolare negli edifici di più piani. Le cantine rimarrebbero quasi interamente tagliate fuori dal resto del mondo. Però si tende a dimenticare che i cellulari vengono utilizzati addirittura molto più spesso all’interno di abitazioni e uffici, ovvero indoor, piuttosto che all’esterno. Per i nostri clienti, quindi, si tratterebbe di una grave limitazione. Outdoor, saremmo costretti a convivere ogni giorno con lacune nella copertura di rete e colli di bottiglia nelle capacità. Un altro aspetto importante è la stabilità: una rete di small cell è più vulnerabile. E gli ultimi mesi hanno dimostrato quanto sia importante avere reti stabili per una società funzionante.

Non è che Swisscom vuole semplicemente evitare un aumento dei costi di realizzazione?

Naturalmente, anche questo aspetto ha il suo peso. Però siamo un’azienda fondata su principi economici ed è nostro obbligo fornire ai clienti i servizi migliori possibili, naturalmente rispettando tutti i requisiti legali e regolamentari. Noi di Swisscom dobbiamo fare il nostro dovere e dimostrare che un miglioramento trascurabile sarebbe ottenibile solo a fronte di un aumento spropositato dei costi. È un fatto di responsabilità e anche di sostenibilità per un’azienda.
Per costruire una rete di small cell è necessario installare un gran numero di celle. E i costi, come già detto, sarebbero molto più alti sia in fase di realizzazione che di esercizio. Dai nostri calcoli è emerso un rincaro compreso tra 2.8 e 4 volte. Insomma, più costi per una rete che offrirebbe ai clienti un risultato peggiore. Non è un caso, quindi, che finora nessun provider al mondo abbia deciso di puntare su una rete formata solo da small cell.

Informazioni generali sul progetto congiunto

Da anni, la città di San Gallo si impegna per uno sviluppo urbano sostenibile puntando tra le altre cose su un’infrastruttura di comunicazione efficiente e innovativa che deve essere di alta qualità, veloce, affidabile, su misura per la domanda e a basse immissioni. Per quanto riguarda quest’ultimo criterio, Swisscom ritiene che la telefonia mobile in Svizzera sia sempre «a basse immissioni» tenuto conto dei valori limite elvetici, severi come in nessun altro paese. Ulteriori sforzi in questo senso comporterebbero limitazioni tecniche e non sarebbero giustificati dai risultati della ricerca medico-scientifica.

La Public WLAN della città di San Gallo, che offre una connessione internet in alcune parti del centro cittadino, è diventata famosa perché ritenuta da molti una soluzione «intelligente» per rispondere all’aumento dei volumi di dati. Gli argomenti avanzati per propugnare una rete formata da small cell sono: integrazione quasi invisibile nel panorama urbano, e potenze contenute con basse immissioni.A lungo, però, è stato ignorato il fatto che la telefonia mobile ha esigenze di qualità e performance molto più elevate rispetto alla WLAN: solo così la rete WLAN cittadina «Wireless St. Gallen» ha potuto essere precipitosamente definita un modello per la telefonia mobile del futuro. Spesso si è dimenticato che si trattava comunque di una semplice rete WLAN e non di un servizio di telefonia mobile. Sulla tecnologia WLAN, funzionalità come controllo del carico, handover, fallback ecc. sono impossibili o molto limitate.

Il concetto è sembrato diventare ancora più popolare dopo che una risicata maggioranza parlamentare si è rifiutata di votare un modesto aumento dei valori limite preventivi in vigore in Svizzera affinché le tecnologie del futuro potessero essere installate anche sulle antenne esistenti. L’«intelligente» rete di small cell sangallese si è trasformata in un’alternativa sempre più realistica anche nelle menti di molti politici e addirittura nei corridoi delle autorità federali.

Lo scorso anno, Swisscom e l’amministrazione comunale di San Gallo hanno infine avviato un progetto congiunto per fare chiarezza. L’obiettivo era giungere a un’analisi oggettiva e basata su fatti incontrovertibili. Il progetto congiunto di valutazione mirava quindi a portare alla luce vantaggi e svantaggi di una struttura di rete priorizzata con small cell rispetto al metodo tradizionale di costruzione delle reti. L’attenzione si sarebbe dovuta concentrare in particolare su argomenti concreti come la fattibilità tecnica nonché i costi di realizzazione e di esercizio.

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