Reti 5G: gli ultimi sviluppi sull’evoluzione dell’LTE

Le sperimentazioni sulle nuove reti 5G sono state già avviate ed i risultati sono incoraggianti, nonostante questo la nuova tecnologia non sarà a disposizione dei consumatori prima del 2020.

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Al giorno d'oggi i dispositivi mobile sono più diffusi che mai. Ovunque guardiamo scorgiamo persone intente ad utilizzare i loro smartphone o tablet, per controllare le notizie del giorno, il meteo, o per postare un contenuto sui più famosi social network come Facebook o Twitter. Queste operazioni fanno tutte uso delle reti mobile, il cui segnale è erogato da antenne sparse ormai in tutto il globo. Certe applicazioni fanno un uso più massiccio della rete però, come lo streaming video o il gaming online. Di conseguenza, le compagnie di telecomunicazione devono stare dietro alle sempre crescenti risoluzioni dei video, che portano al doversi servire di una rete via via più veloce. L'evoluzione nel settore è stata piuttosto veloce: basti pensare con 5 anni fa discutevamo sulle prestazioni offerte dal 3G ed attualmente stiamo già parlando del 5G. Purtroppo, il nuovo standard è ancora lontano a vedersi, e con tutta probabilità non vedremo il 5G prima della fine di questa decade. Certo, i test sono già stati avviati in certi paesi, ma prima che sia sufficientemente diffuso passerà molto tempo.

Gli obiettivi del 5G

Del prossimo step evolutivo delle reti mobile si è iniziato a discutere sin dal Mobile World Congress dello scorso anno, con le compagnie Nokia Networks ed Huawei in prima fila. Entrambe sono d'accordo sul fatto che il 5G è ancora lontano dall'arrivare, ma in compenso esso ha il potenziale per cambiare completamente le modalità d'interazione con numerosi dispositivi, dagli smartphone nelle nostre tasche alle automobili che guidiamo. 5G è il termine che sta ad indicare la quinta generazione delle reti mobili; attualmente le caratteristiche e le specifiche sono ancora ambigue, perché la maggior parte delle idee non è ancora stata messa in pratica, ed è quasi tutto sotto stretto riserbo. Per questo motivo nessuno standard è stato ancora stabilito, ma gli obiettivi che l'infrastruttura vuole raggiungere sono più o meno noti. Banalmente, lo scopo principale della rete di quinta generazione è quella di incrementare significativamente la velocità in download ed in upload delle connessioni mobile. Con il 4G il picco è più o meno pari ad 1 Gbps, ma il 5G vuole innalzare questo valore di ben 10 volte. Ottenere una bassissima latenza è un'altra delle priorità di quanti hanno intenzione di progettare le nuove infrastrutture. 4G ha una latenza di 50 millisecondi, quella del 5G dovrebbe essere fissata ad 1 millisecondo. La latenza è una specifica cruciale, che si riferisce al tempo che ogni pacchetto dati impiega per passare da un device all'altro. Tale caratteristica è vitale per le applicazioni industriali e soprattutto per le auto senza pilota, che non possono prescindere dalla bassa latenza. La rete di prossima generazione dovrebbe rendere il mondo più connesso, offrendo una larghezza di banda capace di gestire senza problemi la miriade di device che richiederanno servizi internet. Pensiamo per esempio all'Internet of Things, ambito tecnologico che sarà essenziale nei prossimi anni e che vedrà wearables, elettrodomestici, abitazioni, automobili e tanto altro scambiarsi dati.

Il 5G è un'ardua sfida

Secondo Huawei, il 5G consentirà agli utenti di scaricare un video di 8GB in appena sei secondi. L'odierno 4G impiega circa sette minuti, ma la differenza è abissale se pensiamo ai sessanta minuti necessari all'oramai vetusto 3G. Nokia ha invece affermato che il prossimo step non costituirà solo un brutale aumento delle velocità di trasmissione, ma metterà a disposizione tante funzionalità extra che determineranno molteplici nuovi scenari, i quali attualmente sono considerati fantascienza. L'azienda finlandese ha fatto l'esempio di un'auto senza pilota che, improvvisamente, trova di fronte a sé un incidente occorso ad altri veicoli. Grazie ai sensori 5G piazzati lungo la strada la self-driving car può ricevere immediatamente l'informazione e frenare il prima possibile, al fine di evitare la collisione. E' proprio qui che si rivela essenziale il concetto di bassa latenza che le nuove reti devono garantire. Sfortunatamente, come sappiamo, tutto ciò è ancora lungi dall'essere realtà. Le standardizzazioni non ci sono ancora, ma gruppi di ingegneri stanno già lavorando per costruire una rete che possa cooperare e che sia retro-compatibile con 3G e 4G. A tal proposito appare chiaro che degli standard sono assolutamente necessari per garantire l'operabilità dei dispositivi 5G indipendentemente dal luogo o dalla nazione.
Progettare e mettere in piedi un'infrastruttura con le sopraelencate caratteristiche non è però compito facile. E' già complicato, ad esempio, individuare le locazioni più convenienti per piazzare le nuove antenne e garantire così che lo spettro del segnale sia ottimizzato. Innalzare le velocità di trasmissione si traduce inevitabilmente nell'aumentare le frequenze operative, il che porta - rispetto al 4G - al poter coprire meno campo con una singola antenna. Gli ostacoli come abitazioni, alberi e persino fenomeni atmosferici esercitano un'influenza ancor maggiore su queste, e l'unica soluzione plausibile appare quella di installare le antenne in modo più capillare.

I primi test sulla rete di nuova generazione

Anche in questo caso vale il famoso proverbio "chi prima arriva meglio alloggia". Le compagnie impegnate nel settore delle telecomunicazioni, infatti, stanno già dando battaglia per definire chi per prima potrà fornire servizi 5G. La Corea del Sud è stata la prima nazione a condividere una data preliminare, affermando che vuole realizzare una rete ultra-veloce negli stadi che ospiteranno le prossime Olimpiadi invernali, nel 2018. Anche la Cina e l'Europa stanno facendo qualche passo in questa direzione, ma il paese che più ha a cuore il 5G sembrano essere gli Stati Uniti. Gli USA ospitano alcune delle telco più influenti al mondo, come Verizon ed AT&T. La prima ha già cominciato ad effettuare i test, rendendosi di fatto la prima azienda ad aver avviato qualcosa di concreto in merito alla rete di prossima generazione. "Il futuro ci porterà qualcosa di nuovo, che per adesso non posso descrivere. Non siamo ancora in grado di immaginare tutti i servizi, ma abbiamo alcune idee in mente. Per quanto riguarda l'aspetto tecnico abbiamo ciò di cui necessitiamo." ha dichiarato Roger Gurnani, Chief Information and Technology Architect di Verizon.

Proprio Verizon ha stabilito una partnership con Cisco, Qualcomm e Samsung per stabilire la prima rete 5G e mantenere più facilmente la leadership negli Stati Uniti. AT&T ha invece comunicato il desiderio di mandare avanti un piano che prevede la fornitura di servizi 5G commerciali in alcune aree limitate. Si parla ovviamente di un disegno a lungo termine, visto che per AT&T le fasi di testing in laboratorio partiranno soltanto a metà anno. In seguito, l'azienda condurrà delle sperimentazioni sul campo, ad Austin. Qui, insieme ad Intel, determinerà quali sono gli effetti di vento, pioggia e neve sul nuovo spettro di frequenza. Con tutta probabilità gli U.S.A. saranno teatro di grandi scontri nel passaggio da 4G a 5G, anche per appropriarsi delle prossime antenne. In questo settore Nokia Networks ha grande potere, ma attenzione ad Ericsson che in quanto a know-how è molto vicina all'azienda finlandese.

Qualcomm e il 5G

Anche Qualcomm, una delle aziende leader nei moduli radio dei device mobili, ha discusso del 5G poco tempo fa. Il CTO dell'azienda, Matt Grob, ha spiegato in che modo il prossimo standard comunicativo sarà costruito per far mangiare la polvere all'LTE. Egli ha spiegato che il 5G fornirà alle aziende ed al settore professionale nuovi metodi per accedere ad una rete scalabile, senza limiti e permeata da uno standard che sarà unico in tutto il globo sin dall'inizio. L'enorme scalabilità permette al 5G di lavorare con un gran numero di dispositivi, anche molto differenti fra loro, come i sensori a basso consumo o i servizi broadband tradizionali. Grob ha osservato che sull'attuale 4G "non si possono effettuare operazioni mediche, in campi come quello della chirurgia". Secondo il CTO di Qualcomm le nuove reti potranno beneficiare di una robusta connettività peer-to-peer, merito di un più sapiente uso dello spettro di frequenza. Il solido aumento di performance si avrà implementando tecniche come la densificazione (più celle di piccole dimensioni per aumentare prestazioni e copertura) o la tecnologia MIMO. Queste due porterebbero qualcosa di unificato e scalabile, due aspetti di cui i futuri clienti avranno bisogno. La modulazione del segnale, secondo Qualcomm, dovrà essere l'OFDM, cioè la stessa oggi usata dal 4G; è questo che garantirebbe la retro-compatibità con l'infrastruttura preesistente e i sistemi Wi-Fi odierni. Ad ogni modo, anche Matt Grob è d'accordo sul fatto che il 5G non vedrà la luce prima della fine di questa decade. Quando però sarà realtà, esso rappresenterà sicuramente uno degli aspetti chiave su cui anche Qualcomm dovrà concentrare i suoi sviluppi.

5G LTE Per quanto gli sviluppi siano impegnativi contiamo che le aziende, le telco e le startup porranno, negli anni a venire, la propria conoscenza a servizio del 5G; grazie a ciò siamo sicuri che i problemi di natura tecnica ed economica saranno alla fine risolti. In questa maniera i miliardi di dispositivi connessi e l’Internet of Things dovrebbero veder esaudite le enormi richieste di banda, per dare vita ad una nuova concezione di rete mobile. Anche la sicurezza e la privacy saranno aspetti sicuramente considerati dagli addetti ai lavori, che offriranno nuovi metodi per garantire che le informazioni siano adeguatamente incapsulate e protette. Altra prospettiva da tenere sott’occhio è il consumo delle batterie: al giorno d’oggi utilizzare reti in 4G porta un notevole dispendio energetico, che non sempre i produttori riescono a fronteggiare. A fianco del 5G dovremo quindi assistere ad un miglioramento - software, ma soprattutto hardware - sul consumo della batteria dei nostri dispositivi mobile. Seppur ignoti, i prezzi per stabilire contratti 5G con gli operatori non dovrebbero discostarsi troppo da quelli del 4G attuale. Un costo troppo elevato metterebbe a dura prova i potenziali clienti, che potrebbero decidere di non effettuare l’upgrade. Le tempistiche sembrano essere quindi l’unica grossa incognita della rete di nuova generazione. Non aspettiamoci grandissimi passi nell’immediato, poiché - con una visione ottimistica - il 5G sarà pronto solo nel 2020. Bisogna poi tenere presente che, come per il 4G, sarà necessario un periodo piuttosto lungo per far sì che il nuovo standard si diffonda a un pubblico più ampio possibile.