I dispositivi wireless sono incredibilmente comodi e il loro vantaggio principale è l'assenza di cavi. Ciò è particolarmente vero nel mondo dell'elettronica di consumo, dove cuffie e auricolari wireless sono ormai di uso comune. La tecnologia Bluetooth ne ha rivoluzionato l'utilizzo, offrendo la mobilità, la praticità e la semplicità estetica che gli utenti apprezzano.
Tuttavia, nulla è perfetto e la comodità della tecnologia wireless ha un costo. I dispositivi connessi in modalità wireless trasmettono informazioni attraverso un mezzo come l'aria, il vuoto o l'acqua. Questo dà origine alla più grande minaccia per la comunicazione wireless: l'interferenza, che degrada le prestazioni wireless dei dispositivi elettronici, con conseguente riduzione delle prestazioni e rischio di perdita di connessione. Questo non accade con i dispositivi cablati, dove le informazioni vengono inviate e ricevute tramite cavi metallici o ottici schermati.
Le tecnologie wireless utilizzano diverse bande di frequenza per comunicare. Queste bande di frequenza possono essere ulteriormente suddivise in numerosi canali di comunicazione, che fungono da percorsi indipendenti per lo scambio di informazioni. Sono caratterizzati dalla loro frequenza centrale e dalla larghezza di banda.
Nelle reti cellulari, i canali di frequenza sono assegnati agli operatori di rete mobile (MNO), che pagano alle autorità di regolamentazione delle telecomunicazioni una licenza che garantisce loro l'accesso e i diritti di utilizzo. Questo sistema è progettato per distribuire equamente le risorse di frequenza tra gli operatori mobili concorrenti. Le autorità di regolamentazione delle telecomunicazioni impongono pesanti sanzioni agli operatori che utilizzano frequenze diverse da quelle assegnate per i propri servizi. Pertanto, è fondamentale garantire che non vi siano trasmissioni radio non autorizzate sulle frequenze assegnate in nessun punto della catena di comunicazione. Questa regolamentazione implica che lo spettro autorizzato sia progettato per ridurre al minimo la possibilità di interferenze.
La minaccia di interferenze è molto maggiore nelle reti wireless a corto raggio (SRW). Le tecnologie più note in questa categoria sono le reti locali wireless (WLAN) e il Bluetooth. Entrambe operano nelle cosiddette bande di frequenza ISM (Industrial, Scientific, and Medical), condividendo parte delle risorse di frequenza. A differenza delle frequenze delle reti cellulari, le bande ISM non sono soggette a licenza ma sono regolamentate. Come suggerisce il nome, le bande ISM erano originariamente destinate a scopi industriali, scientifici e medici. Tuttavia, ora è chiaro che le bande ISM possono essere utilizzate anche per connettere dispositivi wireless in case, uffici, automobili e altri luoghi.
Le bande ISM più importanti sono quelle a 2,4 GHz e 5,0 GHz. La banda a 2,4 GHz è utilizzata da entrambe le tecnologie SRW menzionate, mentre la banda a 5,0 GHz è utilizzata esclusivamente dalle reti WLAN. La banda ISM a 5,0 GHz offre un numero significativamente maggiore di canali ed è generalmente molto meno congestionata. Questo la rende il canale consigliato per le aree densamente popolate dove si prevede la presenza di molti dispositivi connessi attivi. L'unico svantaggio è la portata inferiore delle reti che operano sulla banda a 5,0 GHz rispetto a quelle sulla banda a 2,4 GHz, poiché la lunghezza d'onda del segnale più corta si traduce in una minore copertura. Le reti WLAN che utilizzano la banda ISM a 2,4 GHz dispongono solo di tre canali non sovrapposti, aumentando ulteriormente il potenziale di interferenza. Una possibile soluzione in queste bande è l'utilizzo di meccanismi come LBF (Listen Before Talk), AFH (Adaptive Frequency Hopping) o DFS (Dynamic Frequency Selection).
Canalizzazione WLAN a 2,4 GHz, solo 3(4) canali non sovrapposti
Molti dispositivi utilizzano simultaneamente diverse tecnologie wireless. Uno smartphone ne è un ottimo esempio. Può connettersi a una rete WLAN per accedere a Internet e, allo stesso tempo, scambiare informazioni con uno smartwatch Bluetooth, rimanendo accessibile tramite rete cellulare per le chiamate vocali. Test approfonditi sono fondamentali per garantire un'esperienza utente ottimale con tutte le tecnologie wireless. Tuttavia, è importante notare che i diversi standard e le diverse versioni di queste tecnologie aumenteranno la complessità complessiva di qualsiasi test.
Finora, il dibattito si è concentrato sulle interferenze dovute alla limitata disponibilità di risorse di frequenza. Le interferenze possono derivare anche da una progettazione inadeguata del front-end radio. Ciò può causare emissioni indesiderate nello spettro di frequenza, provocando interferenze su altri canali. La radice di questi problemi risiede spesso in una scelta inadeguata dei materiali, in un posizionamento errato dei componenti o semplicemente nell'utilizzo di componenti difettosi. Per mitigare questi problemi, sono stati stabiliti limiti normativi per la trasmissione e la ricezione dei segnali.
In Europa, questi limiti sono definiti nelle norme EN (European Standards) elaborate dall'ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Oltre a definire i limiti, le norme EN dell'ETSI specificano anche le procedure di prova e molti altri requisiti. La conformità alle norme garantisce che il prodotto soddisfi i requisiti di sicurezza, salute, compatibilità elettromagnetica e utilizzo efficiente dello spettro radio. Un prodotto può essere commercializzato in Europa solo dopo aver superato con successo tutti i test richiesti.
L'organismo di regolamentazione equivalente negli Stati Uniti è la FCC (Federal Communications Commission), e i prodotti di radiocomunicazione venduti in quel paese devono essere conformi ai suoi requisiti. Agenzie di telecomunicazioni simili esistono in tutto il mondo.
In sintesi, le cause principali delle interferenze sono due: la presenza di molti dispositivi che utilizzano gli stessi canali radio, i quali sono più soggetti alle interferenze, e una progettazione inadeguata del prodotto wireless finale, che può causare una perdita di potenza su un canale radio diverso da quello previsto. È fondamentale garantire il corretto funzionamento dei dispositivi e la coesistenza armoniosa delle tecnologie radio. In caso contrario, il costo complessivo di sviluppo di un prodotto potrebbe aumentare considerevolmente.
Anritsu, azienda specializzata in apparecchiature di test e misurazione, offre soluzioni per testare e misurare la qualità e le prestazioni dei dispositivi wireless in tutte le fasi di sviluppo. La sua offerta spazia dagli analizzatori di spettro e generatori di segnale ai simulatori di rete, noti anche come call box.
Per la validazione SRW, Anritsu offre un tester WLAN, l'MT8862A, e un tester Bluetooth, l'MT8852B. Il tester WLAN è compatibile con tutti gli standard precedenti, incluso il più recente IEEE 802.11ax (noto anche come Wi-Fi 6), con supporto per la più recente espansione Wi-Fi 6E a 6 GHz. È dotato di numerose funzionalità ed è progettato per affrontare qualsiasi futura sfida di test WLAN. Il tester Bluetooth è uno strumento robusto e collaudato che supporta il test dei due principali tipi di Bluetooth: Bluetooth Classic e Bluetooth Low Energy.
Gamma SRW adatta per test di coesistenza
Anritsu offre numerosi strumenti per il test delle tecnologie cellulari. L'analizzatore di comunicazioni radio MT8821C supporta le tecnologie cellulari di vecchia generazione fino al 4G, incluse le tecnologie cellulari IoT Cat. M e NB-IoT.
Esiste anche il tester di segnalazione MD8475B, noto anche come simulatore di stazione base. Come l'Anritsu MT8821C, supporta le tecnologie cellulari precedenti fino al 4G, ma si concentra maggiormente sul test del livello applicativo piuttosto che sulle prestazioni RF.
Per la tecnologia 5G, è disponibile la stazione di test per comunicazioni radio MT8000A. Può operare in modalità SA (Stand Alone) e NSA (Non-Stand Alone) e supporta test RF e di protocollo nelle bande di frequenza FR1 (Sub-7 GHz) e FR2 (mmWave). La modularità di questa piattaforma garantisce un'elevata scalabilità, dalla semplice simulazione e test di rete a schemi MIMO di ordine superiore e aggregazione di portanti per raggiungere velocità di trasmissione estremamente elevate.
