MONICEM Monitoraggio e Controllo dei Campi Elettromagnetici alle radiofrequenze

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1 MONICEM Monitoraggio e Controllo dei Campi Elettromagnetici alle radiofrequenze WP4 Preparazione di linee guida sui metodi e tecniche per la minimizzazione del CEM a parità di efficienza del servizio Luciano Tarricone

2 Struttura del Workpackage Principali aspetti tecnologici Telefonia Mobile Linee guida su metodi e tecniche di minimizzazione del CEM Nuove Tecnologie: WiMAX Principali aspetti tecnologici del WiMAX e possibile impatto sulle linee guida Nuove Tecnologie: DVB (H, T, S) Principali aspetti tecnologici del DVB e possibile impatto sulle linee guida Conclusioni

3 Telefonia Mobile WP2 WP3 WP4 Tecniche e metodiche finalizzate al miglioramento delle reti esistenti. Installazioni analizzate singolarmente. Pianificazione ottima di sistemi di telefonia mobile. Ottimizzatori ad hoc che minimizzino il CEM a parità di efficienza e considerino la presenza di eventuali zone critiche (ospedali, luoghi di interesse pubblico etc.)

4 INPUT Archivio Sorgenti Banda Numero antenne Guadagno Diagrammi Radiazione Tilt Potenza in ingresso Dati di Localizzazione Attuale Posizione Sorgenti Zone interesse Zone Critiche Telefonia Mobile OTTIMIZZATORE Parametri Efficienza Impatto Ambientale Copertura Rapporto Segnale/Interferenza (C/I) Distanza SRB e baricentro del traffico OUTPUT (nuova) posizione delle sorgenti (nuovo) tilt Disponibilità di sw per stima EM! (nuova) potenza in ingresso

5 Telefonia Mobile: Linee Guida PRE REQUISITI Dati di Localizzazione Archivio Sorgenti Piani di Sviluppo Amministrazioni Locali Gestori Telefonia Mobile

6 Telefonia Mobile: Linee Guida PROCEDURE PER LA MINIMIZZAZIONE a) Interventi tecnici sugli impianti preesistenti (ottimizzazione contemporanea di altezza, angolo di puntamento, potenza di ingresso e tilt, mantenendo la qualità del servizio offerto). Richiede collaborazione gestori Impatto trascurabile sui costi Impatto nullo su percezione del rischio Richiede collaborazione gestori b) introduzione di impianti miniaturizzati (micro celle e picocelle) a sostituzione o integrazione di impianti preesistenti. Impatto non trascurabile sui costi Necessita piano informativo per evitare aumento percezione rischio Particolarmente adatto in zone urbane

7 Nuove Tecnologie: WiMAX WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access Il WiMAX è una tecnologia emergente, di recente standardizzazione, della quale è possibile prevedere una diffusione massiva nell immediato futuro. La conoscenza delle frequenze e delle potenze in gioco, del tipo di modulazione e dell occupazione in banda, nonché della struttura delle installazioni, permette di stimarne l impatto sulle politiche di minimizzazione dei CEM.

8 Struttura del Workpackage Il contesto applicativo del WiMAX è quello dei servizi wireless a banda larga ed in particolare delle reti wireless WMAN (Wireless Metro Area Network). Le WMAN sono collegamenti punto-multipunto destinati ad applicazioni in spazi aperti e con utenti potenzialmente in movimento. WiMAX permette, di fatto, la fruizione di servizi broadband, come il wireless broadband internet, anche a grande distanza dalla trasmittente, in assenza di line of sight e in movimento.

9 Nuove Tecnologie: WiMAX WiMAX si basa su un emendamento dello standard IEEE STD , l IEEE e-2005, nel quale si definisce la tecnologia di accesso OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Pensato per combattere il Digital Divide ma con prospettive anche verso il mobile. In sintesi: modulazione OFDMA a 256 portanti, delle quali 8 sono utilizzate come portanti pilota, 192 come portanti dati e 56 sono inutilizzate. gli 8 canali pilota sono modulati BPSK, mentre le portanti di traffico possono essere modulate in BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM. standard flessibile: la banda del segnale può variare da un minimo di 1.25 MHz a 20 MHz (utile per limitare gli effetti del multipath).

10 Nuove Tecnologie: WiMAX Possibilità di operare in presenza e assenza di Line of Sight (LOS). Copertura per raggi dell ordine delle decine di Km. Valor medio del channel power modellabile sulla base della sola distanza. Varie velocità di trasferimento e differenti livelli di qualità del servizio. Possibilità di gestire (con differenze) utenti fissi (802.16d) e mobili (802.16e).

11 Nuove Tecnologie: WiMAX Caratteristiche utili dal punto di vista dell esposizione a campi EM: Frequenze licenziate (in Italia) (3.4 GHz GHz) sia per servizi fissi che mobili. 3 blocchi di frequenze (21+21 Mhz ciascuno) Frequenze per servizi non licenziati: range GHz. Sistema di tipo cellulare (necessità di gestire le interferenze con le celle adiacenti con l utilizzo di tecniche di sectoring e di frequency reuse)

12 Nuove Tecnologie: WiMAX Il valor medio del channel power può essere modellato sulla base della sola distanza. Modelli realistici per tempo, frequenza e correlazione spaziale possono essere derivati da modelli statistici di canale, quali Rayleigh, Ricean e Nakagami; Lo standard permette l utilizzo di varie tecniche di diversity sia per il fading a banda stretta che per quello a banda larga. Potenze attese da 5 a 20 W per canale (1 canale per settore delle SRB).

13 Nuove Tecnologie: WiMAX Impatto sulle politiche di minimizzazione: La complessità della modulazione alla base del WiMAX, le frequenze in gioco e l infrastruttura basata su una suddivisione cellulare dello spazio, devono essere tenute in conto in vista della definizione di tecniche di minimizzazione dei campi elettromagnetici ad-hoc per il tipo di tecnologia sotto esame. I modelli di radiopropagazione comunemente utilizzati per altre tecnologie wireless devono essere ripensati alla luce dello standard OFDMA, e non solo in termini di frequenza di lavoro. La validazione del modello, ad esempio, richiede tecniche di misura che sono non ovvie.

14 Nuove Tecnologie: DVB DVB: Digital Video Broadcasting Gli scenari relativi ai sistemi di broadcast televisivi più tradizionali sono ormai ben noti. Il DVB è di certo la tecnologia emergente che più potrebbe impattare sulle politiche di minimizzazione. DVB T (Terrestre) Digital Video Broadcasting DVB H (Handheld) DVB S (Satellitare) DVB C (Via Cavo)

15 Nuove Tecnologie: DVB DVB: Digital Video Broadcasting Gli scenari relativi ai sistemi di broadcast televisivi più tradizionali sono ormai ben noti. Il DVB è di certo la tecnologia emergente che più potrebbe impattare sulle politiche di minimizzazione. DVB T (Terrestre) Digital Video Broadcasting DVB H (Handheld) DVB S (Satellitare) DVB C (Via Cavo)

16 Nuove Tecnologie: DVB In tutti i sistemi DVB, codifica di sorgente e multiplazione si basano sullo standard MPEG-2 che genera in uscita un segnale di multiplazione di trasporto con pacchetti di lunghezza fissa di 188 byte (1 byte di sincronismo, 3 di prefisso - contenenti gli identificatori di pacchetto e 184 byte utili). Il multiplex è flessibile e consente di convogliare in un singolo flusso numerico segnali relativi a un gran numero di programmi televisivi, ciascuno comprendente le relative informazioni video, audio e dati.

17 Differenze TV Analogica e DVB Per ogni canale televisivo è necessario un rispettivo sistema di telecomunicazione. La qualità della ricezione dipende dalla potenza del segnale ricevuto. All aumentare della distanza, diminuisce la qualità. Il multipath causa forti distorsioni. Trasmettitori adiacenti devono operare a frequenze diverse Diversi programmi radio e TV possono condividere lo stesso sistema di telecomunicazione. La transizione tra copertura e assenza di copertura è molto brusca. La qualità del segnale è la stessa in tutta la regione di copertura (brick wall effect). Il multipath non deteriora la qualità del segnale. Trasmettitori adiacenti possono utilizzare la stessa frequenza

18 DVB-T Il sistema DVB-T è, contrariamente ai DVB-C e DVB-S, multi portante COFDM per contrastare gli effetti del multipath del segnale in ambiente terrestre (assente nei sistemi via cavo e satellitare). La protezione contro gli errori è realizzata mediante la concatenazione di un codice esterno a blocco di tipo Reed-Solomon (che opera sui pacchetti MPEG-2 da 188 byte) e di un codice interno convoluzionale (con possibilità di scegliere tra diversi rapporti di codifica da 1/2 a 7/8). MODULAZIONE: COFDM (coded orthogonal frequency division multiplex)

19 Nuove Tecnologie: DVB-H È una evoluzione dello standard DVB-T, che consente di ricevere segnali televisivi e applicazioni multimediali su dispositivi palmari. I problemi del consumo delle batterie e dell effetto doppler (assenti nel DVB-T) vengono ridotti grazie ad alcune variazioni al livello fisico del DVB-T e all introduzione di nuove caratteristiche nel livello datalink. Anche il DVB-H adotta la tecnica multi portante COFDM (con modulazione QPSK/16QAM/64QAM per portante). Rispetto al DVB-T, però, il DVB-H aggiunge ai modi 2k e 8k anche il modo 4k (dimensione FFT pari a 4096) per la realizzazione di reti in grado di sopportare ritardi superiori a quelli del modo 2k ma con maggiore tolleranza all effetto doppler rispetto al modo 8k.

20 Nuove Tecnologie: DVB-H CODIFICA DI CANALE: il DVB-H può utilizzare un ulteriore codice correttore per migliorare la codifica come richiesto dalle condizioni di mobilità e dall uso di antenne integrate dei terminali portatili. L MPE-FEC è un ulteriore codice esterno di tipo Reed-Solomon che oltre a migliorare la protezione dagli errori di trasmissione introduce il time interleaving che rende efficace il codice anche in presenza di lunghe sequenze di errori. Per ridurre il consumo di energia del terminale mobile e per migliorare la ricezione in movimento, si utilizza il frequency handover tra celle e il modo 4k già citato.

21 Nuove Tecnologie: DVB Caratteristiche utili dal punto di vista radioprotezionistico: Bande di frequenze DVB-T: MHz (VHF-III) e MHz (UHF-IV/V). DVB-H: MHz (VHF-III) e MHz (UHF-IV/V) e MHz (Banda L). Potenze in gioco e modalità di diffusione DVB-T: Sistema di diffusione simile a quello per la TV analogica con potenze di trasmissione inferiori (comunque dell ordine delle centinaia di Watt) DVB-H: Sistema di diffusione simile a quello della telefonia cellulare (sistema a picocelle) e spesso coincidente. Potenze nell ordine della decina di Watt.

22 Nuove Tecnologie: DVB Impatto sulle politiche di minimizzazione: Le tecniche di minimizzazione adatte per gli impianti di TV analogica, sono facilmente esportabili a siti in grado di trasmettere anche segnali DVB-T. Quelle utilizzate per gli impianti di telefonia cellulare, viceversa, sono potenzialmente utilizzabili anche per il DVB-H. In entrambi i casi, la maggiore complessità dello spettro del segnale DVB, impone una rivisitazione (o una ri-validazione) dei modelli di radiopropagazione comunemente utilizzati per altre tecnologie wireless.

23 CONCLUSIONE Identificazione prerequisiti: archivio delle sorgenti EM, regolamenti comunali, piani di espansione, disponibilità di sw per stima predittiva Interventi tecnici su impianti preesistenti o adozione di impianti di nuova generazione Adozione di politiche di pianificazione ottima Tenere in debita considerazione gli sviluppi delle tecnologie emergenti, quali WiMAx e DVB(-H)