5G IN VISTA, ECCO COME FUNZIONERA’ E QUANDO ARRIVERA’

  Introduzione

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Dal primo telefono cellulare alle reti 4G, la comunicazione mobile è cambiata molto in pochi anni. Siamo ormai alla quarta generazione “G”, e stiamo già assistendo ai primi prototipi delle reti 5G, che promettono velocità da 100 a 1000 volte superiori a quelle 4G.

Prima di tutto bisogna capire che le reti 5G sono ancora molto premature, e che le autorità non hanno ancora definito alcuno standard.

Cos’è il 5G?

Il termine 5G sta per “quinta generazione”, e per generazione si riferisce all’insieme di requisiti, per dispositivi e reti, che determinano la compatibilità con un certo standard.

Le reti di seconda generazione (2G) nacquero nel 1991 come un insieme di standard che regolavano la telefonia mobile, senza particolari preoccupazioni riguardo la trasmissione dati. Con la terza generazione, 3G, ci si concentrò sulla voce ma anche su Internet in mobilità, videochiamate e TV in mobilità. La 4G fu progettata per migliorare in aspetti come la telefonia via IP (VoIP), la videoconferenza e il cloud computing, oltre che sul video in streaming e il gioco online.

Secondo Ted Rappaport, direttore del centro di ricerche NYU Wireless(Scuola Politecnica di Ingegneria, Università di New York), la quinta generazione potrebbe essere fino a 1000 volte più veloce del 4G. In effetti potremo vedere velocità di “10 gigabit al secondo o anche di più, con uno o anche diverse centinaia di Mbps al margine della cella”, ha detto Rappaport.

Oltre all’aumento di velocità e throughput, con la 5G arriveranno anche comunicazioni più efficienti tra diversi dispositivi. I dispositivi 5G potrebbero individuare e sfruttare la giusta frequenza per ogni tipo di messaggio, rendendo così più efficiente la comunicazione. Ci sono quindi due diversi spiriti che animano lo sviluppo del 5G: da una parte si punta al “semplice” incremento delle prestazioni, e dall’altra a una più ampia “iperconnessione” che vede un collegamento globale di miliardi di persone e dispositivi (Internet of Things).

Come funzionerà il 5G?

Extremely high frequency, o onde millimetriche, vale a dire onde radio tra 30 e 300 GHz, la banda di frequenza più alta possibile. Le telecomunicazioni moderne oggi usano le frequenze basse, vicino alla base del contenitore. Non c’è alcun traffico sopra i 24 GHz oggigiorno, perché quelle onde hanno dimensioni molto piccole e tendenzialmente funzionano su brevi distanze.

Sviluppi recenti però stanno cambiando il panorama, come dimostra per esempio una ricerca pubblicata nel maggio 2013 da ricercatori della NYU (Università di New York) su IEEE Access, che spiega come sia possibile usare le onde millimetriche per trasmissioni a lungo raggio. Successivamente, nell’ottobre 2014, Samsung dimostrò di poter arrivare a 7,5 Gpbs usando una rete a 28 GHz – numeri che si traducono in 940 MB scaricati in un solo secondo, in condizioni ideali.

Una volta chiarito che la via delle alte frequenze è percorribile e approvata dalle autorità, gli operatori del settore possono e potranno cominciare a sviluppare componenti specifici, come moduli radio e processori, necessari per sfruttare le nuove reti.

La velocità non è tutto

Al momento si prevede che nel corso dei prossimi anni riusciremo a sfruttare frequenze tra i 6 e i 100 GHz, usando lo stesso approccio MIMO (Multiple Input Multiple Output) che troviamo in molti router wireless moderni. L’idea è di usare dozzine di antenne per coprire grandi distanze con velocità fino a 100 Gbps.

Smartphone e tablet tuttavia non sono l’unico argomento, perché è sicuramente possibile collegare edifici, automobili e altri oggetti. Secondo Shayan Sanyal (Bluwan) queste grandi installazioni MIMO potrebbero collegare celle, e in questo modo la rete 5G potrebbe fare da supporto al network 4G, andando a rimpiazzare i più costosi collegamenti in fibra ottica e i collegamenti radio ad hoc usati oggi. “Potremmo usare questa tecnologia per creare reti molto dense, ci aiuterebbe a risolvere un problema molto vecchio”, ha commentato Sanyal.

Sarebbe un approccio radicalmente diverso rispetto a quello odierno. Oggi abbiamo delle torri centrali che emettono un segnale a ombrello su aree relativamente vaste; i telefoni vi si collegano direttamente. Con i sistemi 5G avremmo molte piccole celle a garantire la connettività: si collegherebbero alle rete 5G da una parte, e darebbero connettività LTE-A ai dispositivi dall’altra.

Reti eterogenee, tante piccole celle in giro per il mondo

La “rete eterogenea”, o “hetnet” sarebbe costituita da diversi livelli di trasmissione e anche diverse tecnologie wireless combinate. I nostri dispositivi potrebbero muoversi senza problemi da una all’altra e anche gestire diverse connessioni simultaneamente; un network che combina reti cellulari e Wi-Fi, celle grandi e piccole, e nuove tecnologie come sistemi MIMO con tecnologie attuali come LTE. Questo tipo di pensiero è una delle rivoluzioni silenziose più significative nel mondo della tecnologia.

Una rete più lenta

Per la prima volta con il 5G si sta diffondendo un approccio diverso, che sacrifica le prestazioni in favore della scalabilità: potrebbero essere progettate per sostenere migliaia di singoli flussi a basso bandwidth, che costerebbero e consumerebbero meno di una normale connessione 4G.

L’idea di costruire una rete più lenta e a latenza maggiore potrebbe sembrare un passo indietro, una scelta contro intuitiva, ma anche rappresentare una grande occasione per creare una rete Internet mobile più accessibile, che possa collegare i miliardi di persone che non hanno accesso al 3G o 4G o non se lo possono permettere.

È possibile realizzare un 5G che abbia velocità accecanti oppure realizzare un 5G che possa connettere tutte le persone e tutti i dispositivi del mondo, in ogni caso la futura definizione di 5G potrebbe includere diversi tipi di rete, ognuno con diversi scopi per realizzare entrambi i propositi.

Quando avremo il 5G?

La Corea del Sud ha affermato che mostrerà pubblicamente le reti 5G in occasione delle Olimpiadi Invernali di Pyeongchang, previste per i 2018. L’obiettivo commerciale è invece fissato per il 2020. Allo stesso tempo, Huawei e MegaFon (Russia) contano di avere reti 5G funzionanti in tempo per la Coppa del Mondo FIFA del 2018. Anche il governo giapponese spera di poter far usare le reti 5G in tempo per le Olimpiadi di Tokyo 2020. Anche in Italia in lavori sono stati avviati, in particolare da parte di Telecom in collaborazione con Huawei.

Gli obiettivi sono simili negli Stati Uniti, dove è previsto un incontro a settembre 2015, incentrato proprio sugli standard (da definire) delle nuove reti.

Ma determinare come sarà il 5G non sarà davvero possibile almeno fino al 2016: ci sarà un periodo di ricerca e sviluppo e le specifiche, le funzioni e i meccanismi definitivi del 5G arriveranno verso la fine del 2019. Solo nel 2020 o 2021 che cominceremo a vedere una vera diffusione commerciale del 5G.

In realtà queste previsioni sono invece fin troppo ottimistiche considerato lo stato attuale dei lavori. Possiamo dire con serenità che il futuro di questa tecnologia è ancora incerto, ma non è una cosa negativa. Quando gli addetti ai lavori avranno dissipato i molti dubbi esistenti oggi, sapremo cosa sarà il 5G dal punto di vista tecnico, ma anche che cosa vuole farne il mondo.

Cosa succederà al 4G?

Così come oggi continua a esistere il 3G, in futuro il 4G continuerà a funzionare senza problemi mano a mano che si diffonde il 5G. I produttori di dispositivi e gli operatori continueranno a sviluppare novità e a lavorare sul 4G LTE, e le due tecnologie saranno parallele per molti anni.

Molto probabilmente le tecnologie più vecchie come 3G e 2G saranno già obsolete e non saranno compatibili con il 5G.

Al momento il data rate massimo teorico con reti LTE è di 75 Mbps in upload e 300 Mbps in download. La tecnologia LTE-Advanced porta questi limiti a 1,5 Gbps e 3 Gbps combinando frequenze da più canali.

Alla fine dell’anno scorso erano già in corso test avanzati, e almeno in alcuni mercati dovrebbe diventare una realtà entro la metà del 2015. Come spiegato Roberto Di Pietro (Qualcomm) questo approccio rappresenta il futuro prossimo in Italia : nel nostro paese faremo di necessità virtù pur di sviluppare queste reti anche in un contesto geologico complesso come il nostro.

Dove arriverà prima il 5G?

Non sono solo Corea e Giappone a lavorare attivamente sulle reti di prossima generazione. Anche Germania e Regno Unito hanno fatto grandi promesse ai residenti, è l’Unione Europea ha siglato un accordo specifico proprio con la Corea del Sud per uno sviluppo congiunto della nuova tecnologia. La Finlandia ha già avviato test preliminari nella città di Oulu, e anche gli Stati Uniti dovrebbero essere tra i primi paesi ad avere questa novità.

Con l’arrivo delle reti 5G potrebbe anche risolversi il problema della compatibilità internazionale. Oggi non è affatto scontato che un telefono 4G LTE europeo funzioni in Cina, in Giappone o nel Sudest Asiatico in generale perché si usano frequenze diverse e non tutti gli smartphones sono universalmente compatibili.

Con la tecnologia 5G, invece, si stanno facendo sforzi globali per evitare che il problema si ripeta: stanno infatti lavorando per armonizzare lo spettro e gli standard a livello internazionale, così da permettere un accesso globale più semplice.

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Fonte articolo: http://www.tomshw.it/articoli/cos-e-il-5g-come-funziona-e-quando-arrivera-65235

Fonte immagini: http://www.broadcom.com/blog/wp-content/uploads/2013/06/120104_broadcom_5G_logo_MASTER_RGB1.png

Lavoro di Alessandro Canziani e Luca Alberti