reti
Differenze fra le generazioni delle tecnologie delle reti trasmissive per cellulari
Francesco Melis su smanettando, 20\03\2014, h. 17.52.

Di seguito un estratto, preso da internet ed aggiustato, ove si
illustrano a grandi linee, ed in maniera semplice e comprensibile, le
differenze fra le varie tecnologie trasmissive delle reti per cellulari.

Introduzione
Quello che vi illustreremo in quest’articolo è la differenza tra le
varie connessioni mobile: GPRS, EDGE, 3G, HSDPA ecc..
cosa stanno a significare? Qual’è la differenza in termini di velocità
di trasferimento dati e quindi di connessione internet?
Perchè spesso la connessione internet con il nostro smartphone risulta
lenta?

LE RETI DI SECONDA GENERAZIONE: GPRS VS EDGE.

GPRS
Cos’è il GPRS?
GPRS è l’abbreviazione di General Packet Radio Service e consiste in un
tipo di trasferimento dei dati detto commutazione a pacchetto, così
chiamato perchè i dati vengono divisi per essere spediti separatamente
per poi essere ricongiunti a destinazione. Viene anche detta generazione
2.5 G perchè si pone come il passaggio intermedio tra la seconda (GSM) e
la terza generazione (3G).

Cosa consente di fare il GPRS?
Il GPRS è ormai una tecnologia datata e la navigazione internet tramite
GRPS è piuttosto lenta, limitandola di fatto ai soli siti in versione
mobile. Tramite GPRS infatti risulta difficile anche l’utilizzo di
applicazioni Android e iPhone che necessitano della connessione
internet, come quelli di messaggistica istantanea (Whatsapp).

Quali sono i gestori che utilizzano il GPRS?
La rete GPRS è utilizzata solo da Vodafone, che ovviamente dispone anche
delle più veloci tecnologie basate sulle reti di terza generazione. Può
capitare, in caso di copertura 3G assente o limitata, che il telefono
passi da 3G a GPRS con ovvie ripercussioni sulla qualità della
navigazione, rendendola di fatto inutilizzabile.

Che velocità raggiunge il GPRS?
Il GPRS consiste in un GSM migliorato al fine di mandare e ricevere dati
più rapidamente. Con una connessione GPRS, il telefono è immediatamente
in grado di rispondere ad una richiesta di trasferimento dati con
velocità tipicamente intorno ai 32 – 48 kbps. Questa velocità è
solamente teorica dato che dipende da diversi fattori:

La distanza dalla stazione radio base. La velocità decresce con la
distanza dalla stazione base radio. In aree densamente popolate, come le
grandi città, coperte da una fitta rete di celle radio le velocità
saranno generalmente più elevate rispetto alle zone rurali; questo
perchè la distanza dalla stazione influisce anche sul tipo di decodifica
utilizzato: algoritmi veloci (come CS-4) vicino alle stazioni radio,
algoritmi più lenti (come il CS-1) se si è invece distanti.
Il numero di utenti collegati per cella. In determinate fasce di orario
(come prima di cena) il numero di utenti sarà statisticamente maggiore,
rendendo più lento il GPRS.
La “classe” del cellulare utilizzato. Le classi sono determinate dal
numero delle cosiddette “time slot” (fessure temporali) all’interno del
“time frame” TDMA (cornice temporale). Maggiore è il numero di time
slot, maggiore la velocità possibile.
Il GPRS in Classe 8, detto anche 4R1T, ha 4 time slot per la ricezione e
1 per la trasmissione dei dati. E’ la configurazione impostata di
default sui terminali che utilizzano il GPRS, ed è ideale laddove i dati
sono prevalentemente ricevuti, come nella navigazione web. Questa
configuarazione consente alla connessione GPRS di raggiungere velocità
di 57.6 Kbit/s in download e di 14.4 Kbit/s in upload e mantenere una
connessione permanente ad Internet.
Il GPRS in Classe 10, detto anche 3R2T, ha 3 time slot per la ricezione
e 2 per la trasmissione dati. E’ la configurazione ideale nelle
applicazioni dove lo scambio di dati è bilaterale come l’instant messaging;
Download (kbit/s) Upload (kbit/s)
4R1T 57,6 14,4 Classe 8
3R2T 43,2 28,8 Classe 10

EDGE
Cosa si intende per EDGE?
EDGE è l’acronimo di Enhanced Data rates for GSM Evolution e consiste in
un tipo di trasferimento dei dati 3 volte più veloce rispetto al GPRS,
grazie ad una modulazione di segnale più efficiente che permette di
unire diversi canali GPRS in parallelo. Viene anche detta generazione
2.75 G perchè si pone come il passaggio intermedio tra il GPRS (2.5G) e
la terza generazione (3G). Anche l’EDGE è una tecnologia datata e la
navigazione internet è piuttosto lenta, ma al contrario del GPRS risulta
ancora accettabile, senza limitarla ai soli siti mobile.

Cosa consente di fare l’EDGE?
Con la connessione EDGE sarà utilizzabile un maggior numero di
applicazioni che richiedono la connessione internet e inoltre introduce
due nuove funzionalità: il trasferimento dei dati tramite FTP, le
videochiamate su reti GSM, e il P2P (peer-to-peer) per la condivisione
dei file.

Quali sono i gestori che utilizzano l’EDGE?
La rete EDGE è utilizzata da TIM, Tre e da WIND mentre Vodafone non ha
aggiornato le reti GPRS. Può capitare, in caso di copertura 3G assente o
limitata, che il telefono passi da 3G a EDGE con ovvie ripercussioni
sulla qualità della navigazione.

Che velocità raggiunge l’EDGE?
La rete EDGE consiste in un GPRS migliorato in termini di velocità di
trasferimento di dati. Può portare una larghezza di banda fino a 236.8
kbps con 4 time slot (letteralmente fessure temporali), circa 4 volte
superiore al GPRS, e fino a 473 kbps (supponendo di utilizzare tutti e 8
gli slot). Nella pratica le velocità sono differenti da quelle teoriche
appena indicate e possono variare in un range di 40-180 kbps.

Tecnologia Velocità teorica (download) Velocità effettiva
GPRS 57,6 Kbps 25-40 Kbps
EDGE 236 - 473 Kbps 40-180 Kbps

I fattori che limitano EDGE sono gli stessi del GPRS:

distanza dalla stazione radio base. La velocità decresce con la distanza
dalla stazione base radio, il quale influisce anche sul tipo di
decodifica utilizzato. A differenza del GPRS, che utilizza 4 tipi di
decodifca (da CS-1 a CS-4) la rete EDGE ne utilizza 9 differenti (MCS-1
la più lenta, MCS-9 la più veloce). Questo vuol dire che in aree
densamente popolate, come le grandi città, coperta da una fitta rete di
celle radio le velocità saranno generalmente più elevate rispetto alle
zone rurali;
il numero di utenti collegati per cella; maggiore è il numero di utenti
che la stanno utilizzando e più è lenta la connessione. In determinate
fasce di orario (come prima di cena) il numero di utenti sarà
statisticamente maggiore, rendendo più lento il servizio EDGE.
dal numero di time slot utilizzati all’interno del “time frame” TDMA
(cornice temporale). Maggiore è il numero di time slot, maggiore la
velocità possibile.

LE RETI DI TERZA GENERAZIONE (3G)
Cos’è il 3G?
Il termine 3G sta ad indicare in modo generico agli standard di terza
generazione, ma in particolare è il termine con cui ci si riferisce all’
UMTS. E’ l’evoluzione del GSM: in particolare sfrutta le infrastrutture
del GSM ma tramite una nuova interfaccia di trasmissione, il W-CDMA, il
protocollo basato sull’ accesso multiplo del canale (ovvero che
consentono a più utenti di condividere le risorse di un canale) a
divisione di codice CDMA (Code Division Multiple Access), permette di
raggiungere fino a 2 Mbps (teorici) di velocità di trasmissione.

Cosa consente di fare il 3G?
L’introduzione delle reti 3G ha aperto gli orizzonti alla reale
godibilità di tutta una serie di servizi multimediali a cui siamo
abituati al giorno d’oggi con smartphone, tablet e chiavette internet. I
servizi sono gli stessi offerti dalla connessione EDGE: videochiamate,
MMS e navigazione Web ma è la qualità a fare la differenza. Grazie alle
velocità decisamente superiori rispetto a GPRS/EDGE permette la visione
di video su youtube senza attendere tempi per il caricamento,
videochiamate esenti da fastidiosi rallentamenti, e una navigazione dove
ci si libera dal vincolo di limitarsi ai siti in versione mobile o alle
applicazioni. Ecco quindi che è possibile navigare tramite il telefono
sui siti in versione desktop, caricando con buona velocità anche le
pagine ricche di contenuti, script e immagini.

Quali sono i gestori che utilizzano il 3G?
Il 3G, ovvero l’UMTS, è utilizzato in Italia da tutti i gestori
telefonici. Può capitare comunque che, in caso di copertura 3G assente o
limitata, la connessione passi ad EDGE, nel caso di TIM, 3 e Wind, e al
GPRS con Vodafone (con cui la navigazione risulterà a dir poco lenta)
con ripercussioni inevitabili sulle velocità.

Che velocità raggiunge il 3G?
Ad ognuno dei servizi (voce, videoconferenza e trasmissione dati) è
assegnato uno specifico transfer rate: 12.2 kbps per il servizio voce,
64 kbps per le videoconferenze e le videochiamate e 384 kb/s per le
trasmissioni dei dati (download delle applicazioni, navigazione web
ecc…). In particolare quest’ultima surclassa sia i 14,4 kb/s di un
singolo canale GSM che i 25-40 Kbps del GPRS e i 40-180 kbps dell’ EDGE.

IL 3G SI EVOLVE E NASCE L’ HSDPA.
Cos’è l’ HSDPA?
L’ HSDPA è un protocollo di trasmissione appartenente alla famiglia HSPA
che migliora ulteriormente le prestazioni dell’ UMTS, consentendo di
raggiungere la velocità teorica di 14.4 Mbps e 2 Mbps in upload,
raggiungibili in precedenza solo tramite una connessione ADSL. Viene
anche detto generazione 3.5 G perchè si pone come il passaggio
intermedio tra l’ UMTS (3G) e le reti LTE (4G).

Cosa consente di fare l’ HSDPA?
I servizi che offre l’ HSDPA sono gli stessi della connessione 3G:
videochiamate, MMS e navigazione Web ma la velocità è notevolmente
incrementata rispetto ai 2Mbps teorici dell’ UMTS. Nella pratica però,
soprattutto in Italia, le velocità sono molto al di sotto delle velocità
teoriche.

Secondo i dati pubblicati da Akamai Technologies relativi al 2011, in
base ad uno studio effettuato sul traffico mobile, la velocità media di
connessione si attesterebbe in un range compreso da 3.3 Mbps, per il
provider che offre velocità media maggiore, a 1.3 Mbps per il provider
più lento.

Purtroppo la rapida crescita del traffico mobile (che raddoppia ogni
anno), contribuisce a ridurre le velocità medie e secondo Motorola
quando il servizio avrà diffusione massima, le velocità si ridurranno a
oscillare fra 500 Kbps e 1,5 Mbps. Davvero poco se rapportato a quelle
teoriche.

Nonostante questo l’HSDPA è, ad ora (ma ancora per poco) la tecnologia
di trasmissione dati più veloce nella telefonia mobile. A titolo di
esempio vi linkiamo il seguente video, realizzato tempo fa da
applicando.com, che confronta la diversa velocità tra EDGE 2.75 G (2.5G
nel titolo del video è un errore) e la moderna rete HSDPA. Come potete
vedere i tempi di caricamento di una pagina web ricca di script e
immagini tramite EDGE può richiedere anche decine di secondi.

Quali sono i gestori che utilizzano l’ HSDPA?
L’ HSDPA è utilizzato in Italia da tutti i gestori telefonici.

E’ normale che il telefono/tablet/chiavetta passi continuamente da 3G a
HSDPA e viceversa?
Si. Se ci troviamo in una zona coperta da celle 3G potremo essere
agganciati a:

una cella UMTS, ovvero della generazione 3G, più datata;
una cella HSDPA, ovvero della generazione 3.5G, più recente e veloce;
Nel caso b vedremo comparire sullo schermo la lettera H.

OPERATORI DI TELEFONIA MOBILE E COPERTURA SUL TERRITORIO NAZIONALE
Quale tra TIM, 3, Vodafone e Wind ha in Italia la maggior copertura?
I dati aggiornati al 2011 sulla copertura delle varie compagnie
telefoniche in Italia sono i seguenti:

Wind
copertura UMTS pari a 88,91% della popolazione;
copertura GSM pari a 99,74% della popolazione;

Vodafone
copertura UMTS/HSDPA pari all’85% della popolazione corrispondenti al
40% del territorio;
Copertura GSM/GPRS pari a 99.7% della popolazione corrispondenti al 98%
del territorio;

Tre
copertura UMTS/HDSPA pari a 91% della popolazione;
copertura GSM/GPRS/EDGE pari a 99,8% della popolazione corrispondenti al
98% del territorio; (in roaming con TIM)*

TIM
copertura UMTS pari a 84% della popolazione;
copertura GSM/GPRS/EDGE pari a 99,8% della popolazione corrispondente al
98% del territorio;
* Si ricorda che sul contratto Tre (abbonamento o ricaricabile) è
previsto che il telefono si aggancerà alla rete TIM ogni volta che il
telefono risulterà fuori dalla copertura, dato che Tre non ha il
servizio 2G.

Dai dati emerge quindi che il gestore con la copertura più ampia a
livello di UMTS risulta essere la Tre ma il dato che abbiamo a
disposizione si riferisce alla popolazione e non al territorio. Questo
vuol dire che le stazioni radio potrebbero essere concentrate nelle
grandi città, a discapito di una minore copertura sul territorio nazionale.

Se siete curiosi di avere informazioni riguardo la copertura della
vostra zona con i vari gestori basta andare sul sito di Open Signal
Maps, con il quale è possibile verificare la copertura degli operatori
telefonici delle reti 2G (GPRS e EDGE), 3G (UMTS e HSDPA) e 4G in tutto
il mondo. Il servizio sfrutta in modo intuitivo Google Maps, è
indipendente dai gestori telefonici e si basa sui dati raccolti dagli
utenti dell’applicazione Open Signal Maps, disponibile sia su Android
Market che su App Store. Ci teniamo a sottolineare che il servizio non
ha validità assoluta e può risultare talvolta poco accurato, ma rimane
uno strumento utile di valutazione prima della scelta dell’operatore.

E’ sufficiente selezionare il gestore telefonico di interesse e la
tipologia di rete di cui si vuole conoscere la copertura. A titolo di
esempio qui di seguito si illustrano due screenshots: la prima che
riguarda la copertura delle reti 3G di Tre nell’hinterland milanese, la
seconda la copertura delle reti 3G di Vodafone a Roma.

Sfatiamo ora alcuni dei luoghi comuni riguardo l’intensità della
ricezione e la copertura dei vari gestori telefonici:

“TRE prende solo in città”

Falso. Il fatto che vada in roaming non è dovuto ad una cattiva
ricezione, ma al fatto che Tre non ha il 2G. Quindi mentre TIM, WIND e
Vodafone passano alle reti 2G nelle zone dove il segnale 3G è debole o
assente, Tre si appoggia a TIM.

“Wind prende male”

Falso. Dipende dalla vicinanza dalle stazioni radio: la qualità del
segnale sarà soggetta ad una ampia variabilità a seconda del luogo.
Molto utenti, soprattutto fuori città, lamentano scarse prestazioni in
ricezione con Wind. Altri invece notano in alcuni posti una ricezione
del segnale Wind migliore rispetto a tutti gli altri operatori telefonici.

“Se il 3G prende male il 2G prende bene”

Falso. Non sono correlate e vanno considerate come reti distinte. Può
capitare che ad esempio il 2G prenda male mentre la ricezione del
segnale 3G sia ottima. Ovviamente, considerando che la copertura 2G è
più diffusa di quella 3G, è più probabile che il segnale 3G sia debole e
il telefono passi in automatico alla rete 2G.

LE RETI LTE, FINALMENTE ANCHE IN ITALIA
LTE è l’acronimo di Long Term Evolution, e sta ad indicare la più
recente evoluzione degli standard GSM/UMTS. E’ la generazione 4G, già
disponibile in America, ma pronta al lancio anche qui in Italia, dato
che a settembre 2011 si è conclusa l’asta pubblica per l’assegnazione
delle frequenze destinate all’LTE. Sarà disponibile con tutti gli
operatori (Tim, Vodafone, Wind e Tre) che provvederanno a lanciare il
servizio nel corso del 2012/2013.

Le reti LTE consentono velocità di trasferimento dati in download fino a
326,4 Mbps e in upload fino a 86,4 Mbps grazie a delle innovative
tecniche di modulazione e DSP (Digital Signal Processing). Per far ciò
verranno utilizzate le bande a 800 MHz, che verrano liberate dal
digitale terrestre nel 2013, a 900 MHz e 1800MHz andando a liberare i
canali utilizzati in tecnologia GSM) e 2600MHz (attualmente in mano ai
ministeri della difesa e ai radar).

Le reti LTE sanciranno l’inizio di una nuova esperienza del mobile
internet, fatta di servizi con velocità oltre i 100 Mbps e applicazioni
innovative che potranno sfruttare una velocità di connessione pari, se
non addirittura superiore, a quella a cui siamo normalmente abituati
all’interno delle abitazioni.

Tre Italia sarà la prima ad offrire Internet a banda larga con velocità
fino a 42 Mbps in downlink e fino a 5,76 in uplink su tutta la rete e i
primi lanciare la tecnologia LTE a 100 Mbps, grazie alle frequenze a
1800 MHz ottenute all’asta. Tre non è riuscita però ad aggiudicarsi le
bande a 800MHz, che verranno liberate solo a partire dal 2013. Il
progetto avviato nel 2011 è realizzato da Ericsson che sta aggiornando e
potenziando la rete di 3 Italia con le nuove tecnologie.

E Vodafone non sta di certo a guardare. E’ partita infatti la
sperimentazione della tecnologia LTE, che verrà testata negli stadi di
serie A, a partire dallo stadio di Torino, in cui un gruppo selezionato
di clienti potrà accedere gratuitamente alla connessione super veloce e
testarne le potenzialità.

Insomma, se prima eravamo costretti ad assistere, con un pizzico di
amarezza, all’uscita di nuovi smartphone e tablet con supporto all’ LTE
senza poterne sfruttare i benefici, ora sta diventando una realtà anche
in Italia. Riuscirà la Tre a lanciare il servizio prima dell’uscita
dell’ iPhone 5 e dell’ iPad 3, che supporteranno entrambi le reti LTE?

_______________________________________________