AUTORI

Giulio Gnoato
Principal @Bip xTech
and Telecommunications
Networks Expert

La tecnologia 5G non promette solo un aumento di banda agli utenti per le reti mobili. Può essere una rivoluzione che farà esplodere il mondo dell’IoT e genererà infiniti nuovi casi d’uso rendendo interattivi e comandabili tutti gli oggetti di uso comune. Nel 2019 sono stati lanciati i primi servizi commerciali, ma questi benefici per ora non sono molto visibili e alcuni iniziano a domandarsi come mai. Questo primo articolo tratta delle principali innovazioni tecnologiche apportate dal 5G, dello stato dell’arte per la loro introduzione e delle loro implicazioni, mentre nel prossimo articolo vedremo quali potranno essere i servizi abilitati dalla nuova tecnologia e quali cambiamenti e sfide dovrà affrontare il mercato.

Se avete comperato un telefono mobile di alta gamma negli ultimi mesi, avrete sicuramente notato tra le sue caratteristiche il supporto della tecnologia 5G, se poi abitate in una grande città, quando lo avete acceso avrete notato nella parte altra del display l’illuminarsi del simbolo 5G, ad annunciare l’entrata in quella che tutti dichiarano essere la nuova era dei servizi di telecomunicazione. Se avete fatto questa esperienza con una qualche aspettativa, forse oggi siete un po’ delusi o comunque dubbiosi. L’esperienza che ne avrete tratto non è così diversa da quella che avevate con il vecchio telefono e sulla vecchia rete. Dov’è la realtà virtuale, dove sono le funzionalità che abiliteranno l’auto a guida autonoma? Il 5G è forse una trovata di marketing per operatori che faticano a sostenere il loro punto prezzo?

In realtà, vi possiamo dire che la storia delle comunicazioni mobili effettivamente si arricchisce, nel 2019, di un nuovo capitolo col lancio dei primi servizi basati su tecnologia di 5° Generazione. Come la tecnologia 2G ha visto l’introduzione della messaggistica SMS, il 3G, alla fine del XX secolo, la connessione internet e il 4G la diffusione delle app basate sui servizi Cloud, la storia dei servizi basati su tecnologia 5G è però ancora tutta da scrivere.

Dietro ai servizi innovativi di cui il mercato, sia consumer che enterprise, potrà usufruire, si trova, infatti, un mosaico complesso composto da tecnologie e relativi standard, da asset costosi quali innanzitutto le frequenze trasmissive e da un complesso ecosistema di attori tecnologici e commerciali, per cui, sebbene a fine 2020, nel mondo, vi siano stati 106 lanci commerciali di servizi 5G ed è previsto che nel 2025 il 20% delle connessioni mobili saranno 5G con picchi del 40-50% nelle regioni più avanzate[1], a oggi è ancora difficile individuare quali delle tante opportunità tecnologiche e commerciali si affermeranno e in quali tempi.

I servizi 5G attualmente lanciati usano infatti la cosiddetta modalità non-stand-alone in cui la componente radio 5G (NG-RAN) viene “agganciata” alle reti core 4G esistenti e quindi ancora non sfrutta tutte le novità tecnologiche apportate dal 5G.

In questo modo il mercato comincia ad “assaggiare” i primi strumenti del 5G consentendo agli operatori di diluire gli investimenti.  La parte core della rete 5G che incorporerà tutte le tecnologie innovative e sarà in grado di offrire i relativi servizi più innovativi verrà introdotta progressivamente dagli operatori a partire dalla seconda metà del 2021 e la disponibilità dei relativi servizi a valore aggiunto seguirà molto la domanda che da qui ad allora verrà raccolta o stimata.

Per questo è importante iniziare a parlare oggi di 5G, anche se le relative tecnologie non sono ancora pienamente dispiegate: è dalla domanda che sapremo produrre e che sapranno produrre i nostri clienti che nascerà la pianificazione degli operatori, che porteranno le tecnologie che ci servono in primo luogo dove le avremo chieste.

E, soprattutto, in un settore che raccoglierà una parte rilevante dei fondi per la ripresa, il famoso recovery fund, avere una pianificazione degli investimenti oculata nonché guidata da una domanda consapevole è una chiave per evitare ritardi indesiderati e sprechi inaccettabili.

Ma partiamo da una disamina delle tecnologie innovative che compongono il 5G.

Una tecnologia innovativa

Gli obiettivi migliorativi di 5G, rispetto a quanto reso disponibile dall’ultima release di LTE (4G) sono particolarmente ambiziosi, con aumento di 1 o 2 ordini di grandezza dei principali parametri caratteristici di una rete mobile.

Figura 1: Confronto tra tecnologia 4G (IMT Advanced) e 5G (IMT 2020) (Fonte: ITU)

Ma quali sono le soluzioni innovative del 5G, progressivamente introdotte dal 2019 con i numerosi rilasci progressivi che ci accompagneranno per molti anni a venire?

Innanzitutto, 5G introduce, gli scenari d’uso, cioè la capacità di supportare sulla stessa rete classi di servizi totalmente differenti:

• eMBB (enhanced Mobile Broadband): servizi broadband con caratteristiche di banda disponibile radicalmente migliorate, un’evoluzione dei tradizionali servizi mobili consumer degli operatori ma con banda per utente che potrà arrivare a 20 Gb/s.
• mMTC (massive Machine Type Communications): capacità di raggiungere un elevatissimo numero di dispositivi a bassa velocità, per applicazioni IoT mobili diffuse, realmente pervasive.
• urLLC (ultra reliable Low Latency Comms): comunicazioni ad altissima affidabilità e bassissima latenza per applicazioni industriali, reti mission critical o di sicurezza, applicazioni critiche come la telesurgery.

Numerose tecnologie ed architetture innovative vengono introdotte per abilitare questi scenari e supportare i relativi servizi:

• Network slicing: l’idea di base è quella di virtualizzare porzioni di rete che condividono la medesima infrastruttura fisica di accesso e trasporto, per supportare diversi scenari applicativi, come visto prima, oppure diversi clienti o operatori virtuali (MVNO) adattando e differenziando le caratteristiche della rete, viste dagli utenti, in maniera finora nemmeno concepibile. La flessibilità e sicurezza offerta dal concetto dello slicing potrebbe rendere le Private Mobile Networks una reale alternativa alle reti aziendali fisse.
• Mobile Edge Computing: si tratta di distribuire la potenza di calcolo sulla rete mobile (ad esempio ponendola in corrispondenza delle antenne) avvicinandola ai terminali in modo da abilitare applicazioni a bassissima latenza e scenari in cui un pre-processing dei dati, ad esempio in presenza di numerosissimi sensori, ottimizza l’architettura di servizio. La potenza di calcolo distribuita dovrebbe poi essere utilizzata dai principali Cloud Provider per portare i loro servizi direttamente vicini ai terminali condividendo i costi e abilitando scenari IoT innovativi.
• Beamforming[2] e massive MIMO[3] (Multiple Input Multiple Output): costituiscono l’ulteriore evoluzione della tecnologia delle antenne adattative, già massicciamente utilizzate nelle ultime release WiFi e permetteranno, insieme all’utilizzo di frequenze > 6Ghz di raggiungere elevate performance in termini di banda agli utenti.
• Virtualizzazione di rete: 5G introduce massicciamente tecnologie di virtualizzazione di rete, standardizzate, a livello sia di core network sia di accesso radio (O-RAN), consentendo anche la realizzazione completamente in cloud di intere componenti. Queste tecnologie cambieranno completamente il modo con cui si costruiscono le reti mobili, favorendo l’ingresso di nuovi player, velocizzando drammaticamente l’introduzione di nuovi servizi e ottimizzando i costi di gestione grazie alla diffusione pervasiva di tecniche di automazione e AI.
• Nuove bande di Frequenza: I diversi scenari visti prima (eMBB; mMTC; uRLC) vengono ottimizzati dall’utilizzo di differenti bande di frequenza, alcune ancora non disponibili:
• i servizi di tipo mMTC useranno prevalentemente frequenze inferiori a 1 GHz non ancora disponibili in vari paesi perché spesso utilizzate da servizi televisivi (in Europa, inclusa l’Italia, verranno liberate entro il 2023).
• I servizi ultra-broadband (eMBB) beneficeranno dell’utilizzo di frequenze superiori ai 6Ghz (in Italia è stata assegnata la banda a 26 GHz) che però, avendo un raggio di propagazione limitato ed essendo bloccate dagli ostacoli, quali i muri, avranno necessità della costruzione di una costosa rete capillare di antenne. Queste frequenze verranno utilizzate anche per i servizi di accesso fissi (FWA), alternativa alle connessioni in fibra domestiche o enterprise. Un esempio di uso di queste frequenze è costituito dal servizio UltraWideband di Verizon, lanciato recentemente sulle frequenze a 28 e 39 Ghz, disponibile in alcune zone urbane degli Stati Uniti, con la promessa di una banda massima di 2Gb/s.
• In Europa i servizi 5G vengono attualmente lanciati utilizzando le frequenze a 3,5 Ghz, con prestazioni comparabili rispetto agli esistenti servizi 4G.

Figura 2: Utilizzo delle bande di frequenza e assegnazione in Europa (Elaborazione BIP su dati UE)

Questi sono gli strumenti di cui potremo fruire, per capire cosa ne potremo fare vi diamo appuntamento al prossimo articolo che, come già anticipato, farà una carrellata delle nuove classi di servizi abilitate dal 5G.

Bip xTech e il 5G

xTech è un Centro di Eccellenza del Gruppo Bip, con una lunga storia nella definizione di strategie, analisi dei servizi, progettazione e governance di soluzioni in ambito TLC.

I nuovi use case che il 5G abiliterà a livello di reti private, di soluzioni OT e IoT e di servizi alla clientela finale dovranno essere analizzati tenendo presenti gli obiettivi di business, il mercato e la tecnologia in rapido mutamento e sempre con uno sguardo a come valorizzare ed integrare gli asset aziendali.

Noi siamo, come sempre, a fianco dei nostri Clienti per aiutarli a cogliere le opportunità offerte dal 5G, anche in virtù delle nostre forti competenze su Intelligenza Artificiale e Cloud, che sempre più si fonderanno con le tecnologie trasmissive per rivoluzionare la gamma di servizi a disposizione delle aziende.

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Se siete interessati a saperne di più sulla nostra offerta o volete avere una conversazione con uno dei nostri esperti, si prega di inviare una e-mail a bipxtech@mail-bip.com con “tecnologia 5G” come oggetto, e sarete contattati prontamente.

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[1] Dati GSMA, Ottobre 2020
[2] Tecnica per concentrare in una specifica direzione l’energia elettromagnetica, senza utilizzare una specifica antenna, ma combinazioni di micro-antenne fisse, dette array. La direzione del raggio può essere dinamicamente cambiata, modificando il segnale che arriva alle antenne, senza azioni meccaniche.
[3] L’utilizzo di più antenne in trasmissione ed in ricezione, insieme a particolari tecniche di codifica, permette di creare più percorsi spaziali in cui trasmettere informazioni diverse, moltiplicando la capacità del canale (Throughput, MB/s).