5G, la rivoluzione dai tempi lunghi

9 May 2017

 Il 5G fra promesse e realtà. Ecco perché la quinta generazione mobile, essenziale per il futuro dell’IoT, non è dietro l’angolo.

Quando parliamo di 5G ci riferiamo alla quinta generazione della tecnologia di rete mobile. Semplice, no? Ma perché il tema che tiene banco in tutte le discussioni nell’industria di telecomunicazioni? Probabilmente perché a esso è legato il futuro di IoT e quindi dell’Industria 4.0.

5G e trasformazione digitale

Il paradigma digitale è alla base delle profonde trasformazioni in atto in tutti i settori industria. Cambia il modo di produrre, distribuire e consumare. Cambia il modo stesso di lavorare delle persone. Questa trasformazione determina la necessità di evolvere la connettività wireless verso la nuova generazione. L’obiettivo è estendere la capacità delle reti a banda larga e mettere a punto funzionalità nuove. Si tratta cioè di fornire finalmente l’infrastruttura e la connettività necessaria per Internet of Things.

I casi d’uso relativi alla necessità di una nuova generazione di connettività sono numerosi: dalla gestione di una densità di traffico in continua espansione (si prevedono oltre 28 miliardi di dispositivi connessi e 50 ExaByte di traffico al mese entro il 2021) al controllo delle auto driverless, alla connettività sui mezzi ad alta velocità.

Qui di seguito una tabella esemplificativa di requisiti riportata in un rapporto di Ericsson:

5g requirements

A queste esigenze possiamo aggiungere l’incombente saturazione dello spettro delle bande di frequenza disponibili, dovuto all’aumento esponenziale del numero di dispositivi connessi ogni anno.

Partendo da queste premesse si è andata evolvendo la definizione di specifiche per una nuova architettura che potesse soddisfare questi requisiti, e al contempo permettere futuri sviluppi incrementali invece che per “rivoluzioni” come accaduto per i precedenti standard (fa eccezione 4G LTE advanced che sta di fatto tracciando la via per 5G).

Non è solo una questione di velocità, ma di servizi

Siamo già abituati a vedere una nuova generazione di connettività mobile circa ogni 10 anni, e il 5G in teoria non dovrebbe fare eccezione. Quindi perché tutta questa eccitazione?

Certo, uno dei capisaldi della nuova generazione sarà l’incremento di velocità, che si stima in teoria fino a 20 Gbps. Ciò significherebbe centinaia di volte 4G, il cui limite teorico è sui 300 Mbps (sebbene nella realtà raramente superi i 15). Il 5G Innovation Centre ha raggiunto velocità anche superiori in ambienti di test speciali, addirittura fino a 1 Tbps (terabit al secondo), più 60.000 volte più veloce di 4G.

Peraltro è improbabile che questo genere di velocità venga replicato in ambienti reali: DOCOMO e Huawei hanno raggiunto velocità nell’ordine degli 11 Gbps in un ambiente di test “real world”, che è  già una velocità impressionante.

Ma la velocità è solo un aspetto della faccenda. I casi d’uso riportati nella tabella di sopra possono grossolanamente essere classificati in termini di requisiti per tre tipi fondamentali di comunicazione: IoT massiva, comunicazione ultra affidabile a bassa latenza e banda larga mobile estesa.

5g-use-cases

Massive Machine Type Communication (mMTC)

Conosciuta anche come IoT massiva, disegnata per la copertura estensiva con centinaia di migliaia di dispositivi per Km2, dispositivi generalmente a bassa tecnologia, spesso alimentati a batterie o energia alternativa. Esempi di questa categoria di servizi includono smart agriculture, logistica, tracciamento e gestione flotte.

Critical Machine Type Communication (cMTC) o uRLLC

Anche conosciuta come Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC); qui si tratta di applicazioni mission critical, dove sicurezza e bassissima latenza (< 10 ms) sono imperative, come la distribuzione di energia in smart grid, aeroporti, automazione industriale, chirurgia.

Enhanced Mobile Broadband (eMBB)

Per assicurare il drastico aumento di velocità, la bassa latenza e inoltre l’aumento di copertura attese, l’architettura di rete prevederà l’installazione di un’enorme quantità di celle (le alte frequenze di trasmissione soffrono di notevole degrado con la distanza e ostacoli). Questa densità di celle permetterà inoltre alle reti 5G di riconfigurarsi automaticamente a seconda del traffico.

A sua volta questa capacità di riconfigurarsi via software consentirà l’implementazione di quella che viene definita Software Cognitive Radio. Si tratta di una tecnologia che, tramite algoritmi di machine learning, è in grado di sfruttare eventuali “buchi” inutilizzati nello spettro delle frequenze, riciclandoli per le comunicazioni.

 

Roadmap: a che punto siamo

Ma a che punto siamo con lo sviluppo commerciale di queste tecnologie? La verità è che si prevedono tempi lunghi. La rivoluzione del 5G non è proprio dietro l’angolo. L’immagine qui sotto sintetizza la roadmap al momento ipotizzabile.

roadmap

La ricerca e le sperimentazioni in ambito 5G sono iniziate nel 2010, con la release 10 di LTE Advanced; la definizione dello standard è invece di fatto iniziata lo scorso anno con la decisione riguardante le caratteristiche principali di 5G, il completamento della prima parte delle specifiche è atteso entro la fine del 2018, mentre la finalizzazione definitiva dovrebbe avvenire per la fine del 2020.

I primi deployment commerciali in Europa non sono previsti prima del 2020, mentre data la pervasività e la scala del progetto saranno verosimilmente richiesti diversi anni ancora per completare la copertura 5G, almeno in Italia.

roadmap

Vista di dettaglio della timeline di 5G

La quinta generazione delle reti mobile senza dubbio promette una rivoluzione senza precedenti nelle comunicazioni, e nelle intenzioni dovrebbe servire da abilitatore per la definitiva esplosione di IoT, Industrial IoT e Industry 4.0.

Con un fatturato previsto dell’ordine del miliardo di dollari (vedi sotto) per il business legato all’indotto di 5G, gli operatori hanno iniziato o stanno iniziando a muoversi, e Stando a un’indagine di Ericsson, la maggior parte degli operatori ha in piano di passare al 5G. ad esempio il 90% degli operatori americani infatti dichiara di avere già in piano di adottare il 5G nei prossimi anni, con o senza timeline definita, seguiti dall’80% di quelli sudamericani e dal 67% degli europei.

5g-business

Il quadro generale che esce da questa indagine è che la grande maggioranza degli operatori sono fortemente convinti dell’importanza del 5G e si stanno muovendo molto aggressivamente, avendo iniziato già le sperimentazioni nel 2016.

 

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