"Scheda informativa" GSM

Transcript

1 "Scheda informativa" GSM Versione 0.4: 22 maggio 2001 FM/GF doh

2 Faktenblatt GSM 2/ Introduzione Il GSM (Global System for Mobile Communications) è un sistema digitale di telefonia mobile della seconda generazione (2G) estremamente potente e complesso, che offre molti servizi, buone caratteristiche d'utilizzazione e grande sicurezza. A metà degli anni '80, in Europa, negli USA e in Giappone fu introdotto un gran numero di sistemi di telefonia mobile analogici della prima generazione (1G) incompatibili tra loro. Gli standard più noti erano: AMPS (negli USA e in Canada), TACS (in Inghilterra, Italia e Austria), Radiocom 2000 (in Francia), C 450 (in Germania e Portogallo) e NMT (in tutti i Paesi nordici, nel Benelux e in Svizzera). La crescita di questi sistemi di telefonia mobile analogici convenzionali ha ben presto reso necessario pianificare un sistema digitale dotato di capacità nettamente più elevate. Questo nuovo sistema mirava inoltre ad essere compatibile a livello internazionale, così da sostituire il patchwork delle diverse reti analogiche. Dal 1982 al 1990, l'etsi (European Telecommunications Standards Institute) ha elaborato lo standard GSM, in collaborazione con l'industria europea e i gestori delle reti. Si tratta del primo standard mondiale sulla telefonia mobile digitale dotato di caratteristiche moderne e creato in primo luogo per essere utilizzato al di là delle frontiere (roaming). Il sistema GSM era originariamente destinato ai servizi di telefonia vocale. Tuttavia, si è rapidamente delineata una domanda crescente di nuovi servizi di trasmissione dati più veloci e lo standard GSM è stato dotato di nuove funzionalità quali l'hscsd (High Speed Circuit Switched Data), il GPRS (General Packet Radio Service) e l'edge (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Questi servizi permettono una velocità di trasmissione dati più elevata e costituiscono le basi per servizi innovativi. 2 Sviluppo in Europa In un Momorandum of Understanding (MoU), i gestori di reti di 13 Paesi europei hanno concordato nel 1987 il seguente piano di sviluppo minimo: 1991: messa in servizio di una rete GSM pilota in ogni Paese 1993: copertura delle capitali compresi gli aeroporti internazionali 1995: copertura di tutti i principali assi stradali e delle grandi città. Tuttavia, questo piano è stato rapidamente superato grazie al successo folgorante del GSM nella maggior parte dei Paesi. Già alla fine del 1993, si è raggiunta la soglia del milione di clienti della telefonia mobile. A metà del 1994, più del 50% delle zone popolate in Europa erano coperte dal GSM. Alla fine del 2000, nei 15 Stati dell'ue vi erano ca. 130 milioni d'utenti di telefonia mobile (nel mondo ca. 450 milioni). Se si considera che nei 15 Paesi dell'ue vi sono ca. 375 milioni di abitanti, il tasso di penetrazione medio raggiunge il 35%.

3 Faktenblatt GSM 3/ Concessioni in Svizzera In Svizzera, la prima rete GSM è stata commercializzata con il nome di Natel D nella primavera del 1993 in occasione del Salone dell'automobile di Ginevra dall'ex Telecom PTT (oggi Swisscom). All'epoca, la Telecom PTT era l'unico operatore di telefonia mobile in Svizzera, poiché la comunicazione mobile era un servizio di monopolio che solo questa società poteva fornire. La liberalizzazione del mercato delle telecomunicazioni e l'entrata in vigore, nel 1998, della modifica della legge sulle telecomunicazioni hanno gettato le basi per la concorrenza nel campo delle reti di telefonia mobile in Svizzera. Già nell'autunno del 1997, sulla base dei preparativi svolti dall'ufcom, la ComCom (Commissione federale delle comunicazioni) decideva di bandire una gara per due altre concessioni di telefonia mobile basate sullo standard GSM. In seguito, cinque candidati hanno inoltrato nove domande di concessione. Mediante una procedura d'aggiudicazione in base a determinati criteri, sono state quindi attribuite due concessioni a due nuovi operatori di telefonia mobile: Diax e Orange. Le due nuove reti sono state rapidamente costruite. Diax ha potuto mettere in servizio la propria rete già alla fine del 1998 mentre Orange a metà del Alla fine del 2000, è stato possibile attribuire ai tre operatori di telefonia mobile in Svizzera frequenze supplementari provenienti dalla cosiddetta banda "E-GSM". All'inizio del 2001, il numero complessivo degli utenti di telefonia mobile in Svizzera si aggirava attorno ai 4,6 milioni. Questa cifra corrisponde a un tasso di penetrazione pari al 66%. Le quote di mercato sono così ripartite: Swisscom 67%, Diax 16% e Orange 17%. Le ampiezze di banda attualmente (2001) a disposizione degli operatori GSM in Svizzera sono illustrate nella Tabella 1Tabella 1Tabella 1 riportata qui di seguito. Tabella 1: Ampiezze di banda per gli operatori GSM in Svizzera (inizio 2001). Operatore Frequenze nella banda dei 900 MHz a) Frequenze nella banda dei 1800 MHz Totale Swisscom 2 x 13,6 MHz 2 x 12,2 MHz 2 x 25,8 MHz Diax (TDC Switzerland AG) 2 x 15 MHz 2 x 11,8 MHz 2 x 26,8 MHz Orange 2 x 2,2 MHz 2 x 24,8 MHz 2 x 27 MHz Totale 2 x 30,8 MHz 2 x 48,8 MHz 2 x 79,6 MHz Osservazioni: a) Incluse le frequenze nella banda E-GSM900 (banda d'estensione GSM): Diax 2 x 4,4 MHz, Orange 2 x 2,2 MHz 4 Servizi È stata creata una vasta gamma di servizi per il sistema GSM. In questa breve sintesi sono elencati solo i più importanti. TELESERVIZI: SERVIZIO DI TELEFONIA: servizio di telefonia vocale normale che permette di ricevere da ed effettuare chiamate verso utenti mobili o fissi in tutto il mondo. SERVIZIO D'EMERGENZA: componendo il numero 112 è possibile chiamare in ogni Paese una centrale nazionale d'emergenza.

4 Faktenblatt GSM 4/14114 SERVIZIO MESSAGGI BREVI (SMS): offre la possibilità d'inviare brevi messaggi alfanumerici di al massimo 160 caratteri. FAX: permette l'invio e la ricezione di fax con una velocità di 2,4-9,6 kbit/s. SERVIZI DI SUPPORTO: TRASMISSIONE DI DATI SU LINEA COMMUTATA 1 : trasmissione di dati su linea commutata, sincrona o asincrona, trasparente e non trasparente, con una velocità di 1,2-9,6 kbit/s. HSCSD: servizio di trasmissione dati su linea commutata con una velocità che può raggiungere i 57,6 kbit/s (cfr. capitolo 6.2.1). GPRS: servizio di trasmissione dati a commutazione di pacchetto 2 con una velocità che può raggiungere i 171,2 kbit/s (cfr. capitolo 6.2.2). SERVIZI SUPPLEMENTARI: CALL OFFERING: servizi di deviazione o di trasferimento delle chiamate entranti. - Call Forwarding Unconditional (Service 21): attivando questo servizio è possibile trasferire le chiamate entranti verso un numero nazionale o estero programmato dall'utente. - Call Forwarding on Mobile Subscriber Busy (Service 67): se l'utente chiamato è occupato, la chiamata successiva viene deviata verso un numero programmato. - Call Forwarding on No Reply (Service 61): trasferimento di chiamate verso numeri nazionali ed esteri programmati, se l'utente chiamato non risponde. L'utente mobile può programmare un trasferimento differito da 5 a 30 secondi. - Call Forwarding on Mobile Subscriber Not Reachable (Service 62): trasferimento di chiamate verso numeri nazionali ed esteri programmati, se l'utente mobile chiamato non è raggiungibile, ossia se l'apparecchio non è acceso oppure si trova in una zona in cui non vi è copertura. CALL RESTRICTION: questi servizi permettono di limitare o bloccare le chiamate entranti o uscenti. A tal fine è necessario che il gestore della rete programmi il servizio in questione e che l'abbonato mobile lo attivi/disattivi. - Barring of All Outgoing Calls: permette di bloccare tutte le chiamate uscenti nazionali e internazionali (eccetto le chiamate d'emergenza). - Barring of Outgoing International Calls: permette di bloccare tutte le chiamate internazionali uscenti. - Barring of Outgoing International Calls exept to the Home PLMN Country: permette di bloccare le chiamate come sopra, ma se l'utente mobile si trova all'estero può comunque chiamare la Svizzera. - Barring of all Incoming Calls: tutte le chiamate entranti vengono deviate su un testo registrato (ad es. "Attualmente non è possibile ricevere chiamate a questo numero"). 1 Per la trasmissione su linea commutata, il di trasmissione viene utilizzato esclusivamente da un'applicazione. Tutta l'ampiezza di banda del è esclusivamente a disposizione di quest'applicazione. 2 Nella trasmissione a commutazione di pacchetto, un di trasmissione disponibile viene utilizzato contemporaneamente da più utenti. Per ogni utente viene creato un di trasmissione virtuale. L'ampiezza di banda disponibile del viene attribuita agli utenti in modo statistico, ossia in funzione dei bisogni.

5 Faktenblatt GSM 5/ Barring of all Incoming Calls when Roaming outside the Home PLMN: quando l'utente si trova all'estero, le chiamate entranti non vengono trasferite, ma vengono deviate su un testo registrato (ad es. "Attualmente non è possibile ricevere chiamate a questo numero"). CALL COMPLETION: questi servizi offrono possibilità supplementari per il trattamento delle chiamate. - Call Waiting: durante una comunicazione telefonica, l'utente può essere informato di un'altra chiamata entrante. - Call Hold: l'utente può mettere in attesa una chiamata per poter rispondere ad un'altra o per stabilire una nuova comunicazione. Questo servizio è spesso utilizzato con il "Call Waiting". NUMBER IDENTIFICATION: questi servizi permettono ai gestori delle reti o agli utenti d'identificare l'abbonato chiamato o che chiama. - Calling Line Identification Presentation (CLIP): permette all'utente chiamato di vedere il numero di chi chiama al momento della chiamata. - Calling Line Identification Restriction (CLIR): permette a un determinato utente d'impedire l'identificazione del suo numero presso l'utente chiamato. - Connected Line Identification Presentation (COLP): permette all'utente che chiama di vedere il numero dell'utente chiamato. In caso di deviazione o trasferimento tale numero può divergere dal numero composto. - Connected Line Identification Restriction (COLR): permette a un determinato utente d'impedire che l'utente che chiama possa vedere il numero chiamato. LOCATION SERVICES: i servizi di localizzazione vengono utilizzati per determinare la posizione di un cellulare all'interno di una rete di telefonia mobile. Per il momento è possibile solo determinare in quale cella si trova l'utente. I nuovi servizi di localizzazione permetteranno, entro la fine del 2001, di raggiungere una precisione della posizione di 125 m (deviazione standard). Questi servizi possono essere impiegati per diverse applicazioni. - Determinazione della posizione in caso d'emergenza: se si effettua una chiamata d'emergenza da un cellulare, le autorità di sicurezza possono determinare la posizione di chi chiama. Dal 1 ottobre 2001, questo servizio sarà previsto dalla legislazione degli Stati Uniti. - Fatturazione in base al luogo: i gestori hanno la possibilità di far dipendere le tariffe di conversazione dal luogo geografico in cui si trova chi chiama (Location based Charging). È ad esempio possibile fatturare tariffe più basse a casa o in ufficio che nel resto della rete (home and office zone calls). - Servizi commerciali: sorveglianza di bambini; gestione di parchi di veicoli (ad es. migliorare le corse dei taxi); localizzazione dell'albergo più vicino; della pizzeria o della stazione di servizio più vicine; determinazione di posizioni; navigazione; localizzazione di cellulari rubati, ecc.

6 Faktenblatt GSM 6/ Obblighi in materia di protezione dell'ambiente 5.1 Protezione dalle radiazioni non ionizzanti (RNI) Sia le antenne delle stazioni di base sia i cellulari emettono nell'ambiente radiazioni non ionizzanti. Per quanto riguarda l'intensità delle radiazioni dei cellulari, non vi è in Svizzera alcuna disposizione di protezione obbligatoria. La radiazione delle stazioni di base, invece, è limitata dall'ordinanza sulla protezione dalle radiazioni non ionizzanti (ORNI). L'ORNI contiene, da un lato, i requisiti applicabili ai singoli impianti e, dall'altro, limita la radiazione ad alta frequenza totale e dunque, indirettamente, l'utilizzo dello spettro delle frequenze. L'ORNI stabilisce che, in luoghi ad utilizzazione sensibile, le radiazioni di un singolo impianto di radiocomunicazione mobile non devono superare il valore massimo dell'impianto. Sono considerati luoghi ad utilizzazione sensibile i locali situati in edifici, destinati regolarmente al soggiorno prolungato di persone, i terreni da gioco per bambini definiti come tali nella legislazione sulla pianificazione del territorio e le superfici di parcelle non occupate da costruzioni che possono essere utilizzate a scopi simili. Il valore limite dell'impianto è stabilito per l'intensità del campo elettrico e si situa di regola a 4 V/m per gli impianti GSM900, a 6 V/m per gli impianti GSM1800 e a 5 V/m per gli impianti che emettono sia nella banda dei 900 MHz sia in quella dei 1800 MHz. Spetta all'autorità preposta alle costruzioni del Comune o del Cantone verificare il rispetto di questo valore limite dell'impianto. A tale scopo, il concessionario compila per ogni trasmettitore che intende costruire, spostare o modificare, una scheda dei dati sul sito contenente i parametri tecnici relativi all'impianto e una stima dell'intensità delle radiazioni nei luoghi abitati che si trovano nelle vicinanze. Questa scheda dei dati sul sito è parte integrante della domanda di costruzione e può essere resa pubblica dall'autorità preposta alle costruzioni. La "Scheda dei dati sui siti delle stazioni di telefonia mobile e delle stazioni di base WLL", si trova sul sito Internet dell'ufafp ( ). Per poter rispettare il valore limite dell'impianto, è necessaria una certa distanza tra il trasmettitore e i luoghi ad utilizzazione sensibile. Tale distanza dipende in gran parte dalla potenza d'immissione e dalla direzione delle radiazioni dell'impianto come pure dalla topografia del luogo. Per la radiazione totale ad alta frequenza, inclusa quella degli impianti di radiodiffusione, di radiocomunicazione a scopo professionale e per radioamatori, l'orni esige una limitazione ovunque possano intrattenersi persone (anche solo brevemente). I valori limite in questione, i cosiddetti valori limite d'immissione, vengono raramente raggiunti o superati e comunque ciò accade solamente nelle immediate vicinanze di un trasmettitore. Nella scheda dei dati sul sito, il concessionario fornisce la prova che i valori limite d'immissione non vengono superati. 5.2 Protezione della natura e del paesaggio, pianificazione del territorio La costruzione di nuove reti di telecomunicazione implica obbligatoriamente l'installazione di nuove infrastrutture come ad es. le antenne. Per trovare un equilibrio effettivo tra gli interessi della costruzione di reti di telecomunicazione e della relativa offerta di servizi di telecomunicazione e le esigenze della protezione della natura e dell'ambiente e della pianificazione del territorio, un gruppo di lavoro della Confederazione e dei Cantoni (DATEC/DTAP) si è occupato, in collaborazione con i gestori delle reti di radiocomunicazione, della questione relativa al coordinamento delle procedure per la pianificazione e per i permessi di costruzione d'infrastrutture di radiocomunicazione. Le raccomandazioni sono pubblicate sul sito Internet dell'ufcom (

7 Faktenblatt GSM 7/14114 Inoltre, sono stati inseriti degli obblighi nelle concessioni dei gestori, i quali sono tenuti, ove possibile, ad utilizzare in comune le ubicazioni delle antenne situate al di fuori delle zone edificabili. Per la costruzione di nuove ubicazioni occorre rispettare le norme legali relative alla pianificazione del territorio, alla protezione della natura e del paesaggio. Il 30 ottobre 1998, l'ufafp (Divisione Paesaggio) ha pubblicato una scheda informativa relativa alla presa in considerazione delle esigenze della protezione della natura e del paesaggio come pure la salvaguardia della foresta durante la costruzione di antenne per le radiocomunicazioni mobili ( 6 Tecnologia 6.1 Il GSM tradizionale Il GSM è un sistema interamente digitale, ossia tutti i segnali vengono trasmessi sotto forma digitale anche sulla tratta radio. Questo permette un utilizzo combinato del GSM per la voce e/o i dati. Inoltre, sono integrate al sistema misure di sicurezza altamente sviluppate contro le truffe e le intercettazioni. Il collegamento tra il cellulare (SM) e la stazione di base (BTS) è definito come l'interfaccia radio. I dati sono inviati sul radio sotto forma di brevi pacchetti (burst), che sono inseriti nel quadro di otto intervalli di tempo (slots). In questo modo, durante una comunicazione un solo cellulare e una sola stazione di base occupano un intervallo di questo tipo su una determinata frequenza portante, ossia un logico. Il trasmettitore viene perciò inserito e disinserito circa 217 volte al secondo durante una comunicazione (cfr. Figura 1Figura 1Figura 1). Questo sistema d'accesso al è denominato TDMA (Time Division Multiple Access). Normalmente, in una cella della stazione di base sono emesse più frequenze portanti con la struttura TDMA della Figura 1Figura 1Figura 1. In ogni cella, la stazione di base trasmette il di controllo al cellulare nel primo intervallo di tempo su una frequenza portante determinata. I restanti sette intervalli di tempo di questa frequenza portante possono essere utilizzati per le conversazioni. Questo di controllo viene utilizzato per trasmettere ai telefoni cellulari i dati del sistema della rete e per permettere la sincronizzazione tra i telefonini e la stazione di base. Questa frequenza portante viene trasmessa costantemente a piena potenza dalle stazioni di base, affinché i telefoni cellulari possano trovare la cella quando vengono accesi, in caso di roaming o di hand-over. Anche se nella cella non è in corso alcuna conversazione, questa frequenza portante viene emessa a piena potenza per tutti gli otto intervalli di tempo. Scansione del trasmettitore per il 1 1 quadro TDMA (4,615 ms), corrisponde ad una frequenza degli impulsi di 217 Hz 1 intervallo di tempo (0,577 ms) Figura 1: Il sistema d'accesso al TDMA del GSM.

8 Faktenblatt GSM 8/14114 Il tipo di modulazione utilizzato è il GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Esso ha il grande vantaggio di permettere l'installazione di trasmettitori semplici e relativamente economici. Nella seguente Tabella 2Tabella 3Tabella 2 sono elencati i principali parametri radio del sistema GSM. Tabella 232: Principali parametri radio del sistema GSM. Parametro Valore Spaziatura tra i canali delle frequenze portanti Frequenze per i sistemi GSM pubblici 200 khz Spaziatura duplex GSM900: 45 MHz GSM1800: 95 MHz Potenza d'emissione della stazione di base Potenza d'emissione massima del telefono cellulare (tipica) P-GSM900 (2 x 125 frequenze portanti): cellulare emette (uplink): MHz stazione di base emette (downlink): MHz E-GSM900 (2 x 50 frequenze portanti supplementari rispetto a P- GSM900): cellulare emette (uplink): MHz stazione di base emette (downlink): MHz GSM1800 (2 x 374 frequenze portanti): cellulare emette (uplink): 1'710-1'785 MHz stazione di base emette (downlink): 1'805-1'880 MHz La potenza d'emissione irradiata varia da 1 W a più centinaia di W ERP per portante ad alta frequenza. In genere, vengono utilizzate più portanti ad alta frequenza su una stazione di base. GSM900: GSM1800: 2 W 1 W Sensibilità della ricevente sul piano dinamico telefono cellulare: -102 dbm stazione di base: -104 dbm Tipo di funzionamento Sistema d'accesso ai canali Duplex TDMA Modulazione GMSK (BT = 0,3) Tasso d'emissione binario del Velocità massima di trasmissione dati, non protetta (grande velocità) Questa velocità corrisponde alla velocità netta (cfr. sotto) più la protezione contro gli errori (codifica del ) sull'interfaccia aerea Velocità di trasmissione dati netta (con diverse codifiche del ) Questa velocità è a disposizione dell'utente o dell'applicazione Portata 270,833 kbit/s 22,8 kbit/s TCH/F2.4: TCH/F4.8: TCH/F9.6: TCH/F14.4: ca. 30 km 2,4 kbit/s 4,8 kbit/s 9,6 kbit/s 14,4 kbit/s Un elemento importante per la trasmissione digitale della voce sull'interfaccia aerea del GSM è il codificatore/decodificatore di voce integrato al telefono cellulare. Il segnale vocale analogico del microfono è scansionato 8000 volte al secondo e trasformato in un segnale digitale. Questo segnale è inviato al codificatore di voce, che lo codifica a una velocità di base di 13 kbit/s. In seguito, questo segnale è trasmesso tramite l'interfaccia aerea con l'aggiunta della codifica del (protezione contro gli errori sull'interfaccia aerea) con una velocità binaria lorda di 22,8 kbit/s.

9 Faktenblatt GSM 9/ I nuovi servizi di trasmissione dati HSCSD, GPRS e EDGE Per soddisfare la domanda di velocità di trasmissione nettamente più elevate rispetto ai 9,6 kbit/s offerti inizialmente dal GSM, questo sistema è stato considerevolmente ampliato. Il principio di queste nuove funzionalità HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) e GPRS (General Packet Radio Service) è il bundling dei canali: a una determinata comunicazione vengono attribuiti più intervalli di tempo (cfr. Figura 1Figura 1Figura 1, pagina 78). In questo modo è possibile aumentare nettamente la velocità di trasmissione dati del singolo utente. Oltre al bundling dei canali, vengono contemporaneamente introdotte nuove codifiche del (protezione della trasmissione sull'interfaccia aerea) e con EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) perfino un nuovo tipo di modulazione. Dunque la velocità di trasmissione dati massima possibile sull'interfaccia aerea può essere adattata in modo ottimale alle condizioni di trasmissione del momento (interferenze, distanza tra la stazione di base e il cellulare, ecc.). Il bundling dei canali in uplink, ossia l'occupazione simultanea di più intervalli di tempo da parte dell'utente, comporta l'aumento della potenza d'emissione media del telefono cellulare durante un collegamento HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) Come indicato dal nome, HSCSD è un servizio di trasmissione dati su linea commutata. Questo sistema permette a un solo utente d'occupare fino a quattro intervalli di tempo di una frequenza portante. Dato che la velocità netta di trasmissione dati per intervallo di tempo è di 9,6 kbit/s o di 14,4 kbit/s (a dipendenza della codifica del ), i singoli utenti hanno a disposizione fino a 57,6 kbit/s (cfr. Tabella 3Tabella 5Tabella 3). Questo servizio di trasmissione dati è relativamente semplice da installare nelle reti GSM esistenti, poiché l'attuale rete centrale GSM è già adatta a servizi di trasmissione dati su linee commutate che funzionano con una velocità di 64 kbit/s. Tuttavia, gli utenti necessitano di nuovi telefonini e di nuove schede per il computer GPRS (General Packet Radio Service) In teoria, il servizio di trasmissione dati a commutazione di pacchetto GPRS permette di raggiungere velocità di trasmissione fino a 171,2 kbit/s. Tuttavia, sono necessarie condizioni di propagazione ottimali. In pratica invece, le velocità di trasmissione previste nelle reti si situeranno, per lo meno inizialmente, molto al di sotto di questo limite superiore teorico. Attualmente (inizio 2001) la velocità di trasmissione dati proposta è di ca. 40 kbit/s, il che significa che "solo" tre canali o intervalli di tempo sono aggregati con una codifica del CS-2 (cfr. Tabella 3Tabella 5Tabella 3) per un determinato collegamento. Al riguardo, i telefonini costituiscono un fattore limitante. Invece di mettere un a disposizione di un solo utente durante tutta la durata della conversazione, il GPRS permette di sollecitare la capacità del radio solo se vi sono effettivamente dati da trasmettere. In questo modo viene aumentata l'efficienza spettrale del sistema. Tutti gli utenti possono dunque disporre contemporaneamente e in ogni momento della capacità della rete. Possono inoltre essere introdotti nuovi modelli per il calcolo delle tariffe. Un utente può ad esempio essere in permanenza collegato a un server in modo logico (modalità always-on), ma pagare solo per i dati che gli vengono effettivamente trasmessi fisicamente (tariffe a volume). Viene dunque eliminato il lungo processo di stabilimento e di chiusura della comunicazione. La modalità always-on prevista con il GPRS permette di estendere il GSM all'internet mobile. Come per l'hscsd, anche per il GPRS è necessario introdurre nuovi telefoni portatili e nuove schede per il computer. Ma contrariamente all'hscsd, il GPRS necessita di nuovi elementi anche per la rete fissa per supportare i servizi di trasmissione a commutazione di pacchetto.

10 Faktenblatt GSM 10/14114 Nel 2001, i nuovi servizi GPRS conquisteranno le reti di telefonia mobile. L'associazione GSM, che riunisce i gestori delle reti GSM, prevede che il GPRS sarà introdotto nella prima metà del 2001 in più di 100 reti GSM EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) L'introduzione dell'edge, prevista per l'inizio del 2002, permetterà di triplicare tutte le velocità di trasmissione dati grazie a una migliore tecnica di modulazione (8-PSK). L'EDGE sarà certamente utilizzato principalmente con il GPRS (cfr. sopra). Questi servizi si chiameranno dunque EGPRS (Enhanced GPRS). I vantaggi dei tipi di modulazione e delle codifiche del dell'edge possono essere anche sfruttati con l'hscsd (cfr. sopra). In questo caso si parla di ECSD (Enhanced Circuit Switched Data). Con questo sistema è possibile raggiungere la velocità di trasmissione dati massima di 57,6 kbit/s con meno di quattro intervalli di tempo. Per i servizi di trasmissione dati su linea commutata, questa è la velocità di trasmissione dati massima a causa di limitazioni nella rete fissa. Non è ancora possibile valutare se l'edge o l'egprs verranno veramente introdotti. Le opinioni dei fornitori di questi sistemi sono infatti divergenti.

11 Faktenblatt GSM 11/14114 Tabella 353: Esempio per velocità di trasmissione dati di HSCSD, GPRS e EDGE (ECSD e EGPRS). Servizio Codifica del Modulazione Velocità di trasmissione dati netta per intervallo di tempo Velocità massima di trasmissione dati HSCSD (trasmissione su linea commutata) GPRS (trasmissione a commutazione di pacchetto) ECSD (EDGE) (trasmissione su linea commutata) EGPRS (EDGE) (trasmissione a commutazione di pacchetto) TCH/F9.6 9,6 kbit/s 4 x 9,6 kbit/s = 38,4 kbit/s TCH/F14.4 GMSK 14,4 kbit/s 4 x 14,4 kbit/s = 57,6 kbit/s CS-1 (Code rate 0,5) 9,05 kbit/s 8 x 9,05 kbit/s = 72,4 kbit/s CS-2 (Code rate 0,67) 13,4 kbit/s 8 x 13,4 kbit/s = 107,2 kbit/s GMSK CS-3 (Code rate 0,75) 15,6 kbit/s 8 x 15,6 kbit/s = 124,8 kbit/s CS-4 (Code rate 1) 21,4 kbit/s 8 x 21,4 kbit/s = 171,2 kbit/s TCH/F ,8 kbit/s 2 x 28,8 kbit/s = 57,6 kbit/s TCH/F PSK 43,2 kbit/s 1 x 43,2 kbit/s = 43,2 kbit/s MSC-5 (Code rate 0,37) 22,5 kbit/s 8 x 22,5 kbit/s = 180 kbit/s MSC-9 (Code rate 1) 8-PSK 59,2 kbit/s 8 x 59,2 kbit/s = 473,6 kbit/s Osservazioni: a) Per i servizi di trasmissione dati su linea commutata, la velocità massima su interfaccia aerea è di 57,6 kbit/s. 7 Frequenze Il sistema di telefonia mobile GSM è utilizzato in due bande di frequenza: in quella dei 900 MHz (GSM900) e in quella dei 1800 MHz (GSM ). Nella Tabella 2Tabella 3Tabella 2 a pagina 89 sono elencate tutte le possibili bande per le reti pubbliche di telefonia mobile GSM. In linea di massima, per i sistemi pubblici di telefonia mobile sono disponibili 2 x 35 MHz nella banda dei 900 MHz e 2 x 75 MHz nella banda dei 1800 MHz. "2 x" significa che l'ampiezza di banda è disponibile sia in uplink (dal telefonino alla stazione di base) sia in downlink (dalla stazione di base al telefonino). In Svizzera, tuttavia, queste bande non sono ancora interamente disponibili. In quella dei 1800 MHz, infatti, 2 x 25 MHz saranno ancora occupati da altri servizi fino al 2002 mentre in quella dei 900 MHz, una gamma di 2 x 2,8 MHz (incl. spaziatura di protezione) resterà riservata al telefono senza filo CT1+ fino alla fine del 2005 (cfr. Figura 2Figura 3Figura 2). 3 Inizialmente, il GSM era stato introdotto nella banda di frequenza 1800 MHz sotto il nome di DCS1800 (Digital Cellular System at 1800 MHz). Tuttavia, dato che, frequenze a parte, questo sistema presenta le stesse funzionalità del GSM900, nel 1997 è stato ribattezzato GSM1800.

12 Faktenblatt GSM 12/14114 CT1+ GSM900 CT1+ GSM MHz 25 MHz Uplink Downlink Uplink Downlink 35 MHz 35 MHz MHz 75 MHz 75 MHz MHz Per il momento non ancora disponibile in Svizzera per il GSM Figura 232: Frequenze per il GSM in Svizzera. 8 Reti Nella Figura 3Figura 5Figura 3 sono riportati gli elementi più importanti delle reti GSM. La centrale MSC (Mobile Switching Centre) è il cardine del sistema di telefonia mobile. Essa infatti instrada e trasmette le chiamate dal punto di partenza a quello d'arrivo. La MSC è collegata ad altre MSC's della stessa rete o ad altre reti GSM ed è la centrale di commutazione verso la rete pubblica. Le principali banche dati HLR e VLR registrano informazioni sugli utenti. La principale funzione del BSC (Base Station Controller) è quella di gestire i dati per la mobilità. Un utente mobile può passare a piacimento dalla zona di copertura di una cella a quella di un'altra. Questo procedimento, che permette di evitare interruzioni di comunicazione, è denominato "hand-over". La BTS (Base Transceiver Station) è in primo luogo responsabile per l'emissione e la ricezione di segnali radio da e verso i telefoni cellulari. Interfaccia aerea HLR VLR SM BTS A bis BSC A MSC ISDN / PSTN A Abis BTS BSC MSC HLR VLR ISDN SM PSTN Interfaccia tra MSC e BSC Interfaccia tra BTS e BSC Base Transceiver Station - Stazione di base Base Station Controller - Modulo di controllo della stazione di base Mobile Switching Center - Centro di commutazione radiotelefonico Home Location Register - Archivio dati degli utenti locali Visitor Location Register - Archivio dati degli utenti di passaggio Integrated Services Digital Network Stazione mobile (telefono cellulare) Public Switched Telephone Network Figura 353: Configurazione della rete GSM con le principali interfacce aeree (molto semplificata). Le reti di telefonia mobile GSM sono costruite sotto forma di reti cellulari. Un sistema cellulare è concepito come un insieme di celle contigue che garantiscono assieme la

13 Faktenblatt GSM 13/14114 copertura di una determinata zona. In questo modo gli utenti mobili hanno la possibilità di muoversi liberamente all'interno di una zona senza annuncio di cambiamento di rete e senza interruzioni percettibili della comunicazione. Il raggio delle celle dipende dal terreno, dalla densità del traffico e dalla potenza d'emissione e oscilla di solito da alcune centinaia di metri a qualche chilometro.

14 Faktenblatt GSM 14/ G 2G 3G 8-PSK AMPS UFCOM DTAP BT BTS UFAFP ComCom CT1+ ECSD EDGE EGPRS E-GSM ERP ETSI GMSK GPRS GSM HLR HSCSD ISDN SM MSC ORNI NMT P-GSM PLMN PSTN SMS TACS TCH/F TDMA UMTS Abbreviazioni Sistemi di telefonia mobile della prima generazione (ad es. TACS, C 450, NMT) Sistemi di telefonia mobile della seconda generazione (ad es. GSM) Sistemi di telefonia mobile della terza generazione (ad es. UMTS) 8 Phase Shift Keying Advanced Mobile Phone Service Ufficio federale delle comunicazioni Conferenza svizzera dei direttori delle pubbliche costruzioni, della pianificazione del territorio e della protezione dell'ambiente Banda passante del filtro Base Transceiver Station (stazione di base) Ufficio federale dell'ambiente, delle foreste e del paesaggio Commissione federale delle comunicazioni Cordless Telephone ( MHz in coppia con MHz) Enhanced Circuit Switched Data (HSCSD plus EDGE) Enhanced Data rates for GSM Evolution Enhanced GPRS (GPRS plus EDGE) Extended GSM900-Band (compresa la banda P-GSM900) Effective Radiated Power (potenza irradiata equivalente) European Telecommunications Standards Institute Gaussian Minimum Shift Keying General Packet Radio Service Global System for Mobile communications Home Location Register (archivio dati degli utenti locali) High Speed Circuit Switched Data Integrated Services Digital Network (rete digitale integrata nei servizi) Stazione mobile (telefono cellulare) Mobile Switching Centre (centro di commutazione radiotelefonico) Ordinanza sulla protezione dalle radiazioni non ionizzanti Nordic Mobile Telephone Standard o Primary banda GSM900 Public Land Mobile Network (rete radiomobile terrestre pubblica) Public Switched Telephone Network (rete pubblica telefonica commutata) Short Message Service (servizio messaggi brevi) Total Access Communications System Full rate Traffic Channel ( di traffico a velocità piena) Time Division Multiple Access Universal Mobile Telecommunications System DATEC Dipartimento federale dell'ambiente, dei trasporti, dell'energia e delle comunicazioni VLR Visitor Location Register (archivio dati degli utenti di passaggio) WLL Wireless Local Loop (anello locale senza filo)