Nella transizione verso una società universalmente connessa, i dispositivi in rete appartenenti al mercato dell’internet delle cose (Internet of Things, IoT) stanno crescendo negli ultimi anni in modo sempre più consistente. A fine del 2015 gli oggetti connessi erano circa 46 milioni di cui 10.3 milioni quelli connessi in Italia tramite rete cellulare, il 29% in più rispetto al 2014 (Osservatorio Internet of Things, “Convegno Internet of Things: il futuro è già presente”). Tra i segmenti verticali più rilevanti il settore delle Smart Car risulta essere il secondo più importante, con 5,3 milioni di auto connesse a fine 2015, dopo il settore dello Smart Metering.
Se fino ad oggi nella maggior parte dei veicoli la connettività è stata garantita grazie a box GPS/GPRS per la localizzazione e la registrazione dei parametri di guida con finalità assicurative, l’aumento del numero di auto nativamente connesse e la concomitante implementazione di funzionalità più estese come la gestione del traffico e la sicurezza potranno essere supportate solo da tecnologie più evolute.
La tecnologia radiomobile di prossima generazione 5G includerà anche comunicazioni Cellular Vehicle-to-everything (C-V2X) e dovrà gestire volumi di traffico maggiori, collegare molti più dispositivi, ridurre significativamente la latenza e portare nuovi livelli di affidabilità. La rete 5G potrà supportare meglio le comunicazioni mission-critical per una guida più sicura e potrà migliorare le soluzioni di connessione in mobilità.
Si prevede che il settore dell’automotive sia un nuovo importante driver per il 5G, con numerosi casi d’uso per le comunicazioni mobili veicolari. Oltre alla fornitura di servizi di intrattenimento che richiedono contemporaneamente elevata capacità e grande mobilità a larga banda con la garanzia di una connessione di buona qualità indipendentemente dall’ubicazione e dalla velocità dell’utente, molte case automobilistiche stanno già introducendo nelle nuove autovetture sistemi di guida assistita. In futuro infatti i moduli wireless consentiranno la comunicazione tra i veicoli stessi, lo scambio di informazioni tra i veicoli e le infrastrutture di supporto e tra i veicoli ed altri dispositivi collegati come ad esempio i pedoni. Molti casi d’uso riguarderanno anche la sicurezza del traffico per la rilevazione da parte delle auto di situazioni critiche per la guida.
L’interesse verso l’introduzione della connettività 5G nell’automotive è attuale sia da parte dell’industria delle auto sia nel settore delle telecomunicazioni. Grazie ad una partnership commerciale e tecnologica tra l’industria automobilistica (Audi, BMW e Daimler) e quella dell’ICT (Ericsson, Huawei, Intel, Nokia e Qualcomm) è nata di recente la “5G Automotive Association” che ha lo scopo di sviluppare soluzioni di comunicazione a bordo dei veicoli, di sicurezza stradale e di integrazione del trasporto intelligente in città.
Dal punto di vista normativo sono in atto importanti cambiamenti in ambito Smart Car. La normativa della Commissione Europea sull’eCall, che prevede che tutti i nuovi modelli di autovetture immessi sul mercato dopo il 31 marzo 2018 siano in grado di effettuare chiamate di emergenza grazie ad una SIM card sempre attiva a bordo, porterà i produttori di auto ad immettere sul mercato solo autovetture nativamente connesse, siano esse di alta gamma, come già sta avvenendo da qualche anno, che appartenenti al mercato di massa. I dati dell’Osservatorio Internet of Things del politecnico di Milano mostrano infatti che già nel 2015 c’è stato un incremento del 135% di auto nativamente connesse rispetto al 2014 (Osservatorio Internet of Things, “Convegno Internet of Things: il futuro è già presente”).
Secondo la Commissione Europea i sistemi di chiamata automatica di emergenza, permetteranno una riduzione dei tempi di intervento in caso di incidente, una riduzione di incidenti automobilistici fatali nonché un risparmio di milioni di euro ogni anno [1]. Oltre ad un miglioramento della sicurezza durante la guida in caso di emergenza, il nuovo servizio di eCall darà la possibilità di supportare al tempo stesso servizi aggiuntivi grazie alla presenza costante di connessione cellulare come ad esempio applicazioni per monitorare informazioni sulla guida in tempo reale, consigli su attività commerciali o ristoranti in base alla posizione o aggiornamenti sulla disponibilità di parcheggi nella zona che si sta visitando.
I sistemi cellulari integrati nel veicolo dovranno quindi presentare caratteristiche fondamentali per la realizzazione di servizi e-Call in termini di:
- complessità ingegneristica – La bassa complessità ingegneristica si traduce in un costo contenuto del dispositivo, requisito necessario nel momento in cui i moduli cellulari dovranno essere integrati in tutte le tipologie di auto, sia in modelli di lusso che nelle auto economiche.
- efficienza energetica – Per quanto riguarda invece l’efficienza energetica, i moduli integrati dovranno presentare bassi consumi di potenza, specialmente in modalità standby, per evitare sprechi di potenza quando l’auto è ferma per lungo tempo. Inoltre è molto importante considerare che i sistemi che verranno integrati nelle auto dovranno avere una batteria con una vita utile simile a quella dell’auto in quanto la sostituzione potrebbe non essere facilmente attuabile.
- ritardi nella comunicazione – I requisiti di ritardo dovranno essere molto stringenti i (al di sotto di 1 ms) al fine di sviluppare applicazioni di emergenza ad altissima affidabilità e che al momento non sono ancora sostenibili neanche dagli attuali standard radiomobili specifici per le applicazioni IoT come il recente NB-IoT (Narrow Band–IoT). Si ricordi che, la tecnologia NB-IoT insieme alla precedentemente completata eMTC (enhanced Machine-Type-Communications), sono soluzioni proposte nella Release 13 dello standard 3GPP. Entrambi gli standard hanno portato molti miglioramenti alla tecnologia LTE per applicazioni IoT, concentrandosi su aspetti quali riduzione della complessità dei dispositivi e quindi del loro costo, riduzione del consumo e quindi aumento di vita delle batterie e miglioramenti di una copertura anche in condizioni difficili di propagazione. Accanto a queste soluzioni, recentemente il 3GPP, al fine di rispondere anche a requisiti stringenti di latenza, sta lavorando alla definizione di una nuova interfaccia radio, 5G NR (5G New Radio) per permettere di abilitare nuovi servizi mission-critical con requisiti stringenti di ritardi e di affidabilità della comunicazione.
Il settore dell’automotive potrà quindi beneficiare nel breve periodo sia dell’evoluzione che sta avvedendo dal punto di vista della tecnologia radio verso la rete di prossima generazione 5G sia dell’introduzione di un nuovo concetto di SIM che rende la tecnologia radio ancora più flessibile. Il processo di standardizzazione promosso da GSMA sulle Embedded-SIM (e-SIM) abilita infatti la configurazione da remoto e il cambio di operatore senza la sostituzione fisica della SIM.
La e-SIM, anche denominata in ambito ETSI con riferimento specifico alla tecnologia Embedded Universal Integrated Circuit Card (eUICC) [2], è un tipo di SIM riprogrammabile, nata in ambito di applicazioni M2M. Tale SIM non è destinata ad essere rimossa o sostituita nel terminale e permette di cambiare le proprie credenziali di sottoscrizione e quindi operatore che fornisce il servizio radiomobile over-the air. Questo nuovo tipo di SIM lavora potenzialmente con ogni operatore in qualsiasi parte del mondo e può supportare sottoscrizioni multiple. In [3] è riportato il concetto base delle eSIM (Figura 1).
Figura 1 – Concetto base della eSIM (Fonte [3])
In risposta al crescente interesse da parte del settore automobilistico ed di altri settori del IoT, la GSMA (GSM Association), che rappresenta circa 800 operatori di telefonia mobile in tutto il mondo, ha iniziato a lavorare sulla specifica delle eSIM. L’obiettivo della specifica GSMA è quello di garantire l’interoperabilità delle soluzioni basate su eSIM. La versione più recente della specifica GSMA rilasciata a maggio 2016 [4] definisce infatti un alto livello di interoperabilità, assicurando la compatibilità tra le SIM card, i sistemi di provisioning ed i dispositivi di tutti i manifatturieri. La specifica GSMA servirà come base per gli standard che verranno emessi da ETSI e 3GPP. Nel frattempo, mentre tali norme ufficiali sono in via di definizione, la specifica GSMA è diventata lo standard de facto.
L’utilizzo di questo tipo di SIM in ambito automotive può portare enormi vantaggi molti dei quali comuni anche ad altri settori dell’IoT. Grazie alle SIM riprogrammabili è possibile per un produttore di automobili distribuire le auto con la SIM integrata nel veicolo nei vari Paesi del mondo lasciando la possibilità al cliente di configurare la sottoscrizione all’operatore di telecomunicazioni locale preferito.
Considerando che le autovetture, come altri dispositivi IoT, tendono ad avere tempi di vita anche decennali, vincolarsi ad un unico operatore potrebbe essere svantaggioso dal momento che in questo modo viene stabilito un legame ad un particolare piano di copertura e di politica dei prezzi.
Inoltre il cambio di operatore, sia per un periodo limitato che definitivo, può avvenire per diversi motivi come ad esempio tariffazione più vantaggiosa, scelta dell’operatore che fornisce migliore copertura in una determinata area o una migliore qualità del servizio. L’utilizzo delle eSIM permette di scaricare il profilo dell’Operatore con cui si vuole stipulare il nuovo contratto in modo veloce e semplice senza dover sostituire fisicamente la SIM. Grazie alle eSIM anche il roaming internazionale è notevolmente facilitato: un utente infatti che con la sua auto si sposta in un altro Paese può scaricare il profilo di un operatore locale evitando di dover svolgere l’operazione di roaming internazionale.
Il grande interesse sia da parte dell’industria automobilistica che da parte del settore delle telecomunicazioni, per lo sviluppo di soluzioni su rete 5G nel settore dell’automotive unito ai concomitanti obblighi della Commissione Europea per l’attuazione della normativa sull’eCall, porteranno quindi il settore automobilistico ad essere quello trainante per lo sviluppo della mobilità connessa del futuro. In questo ambito, il processo di commercializzazione di prodotti tecnologicamente più avanzati subirà un’accelerazione più evidente rispetto agli altri vertical.
- https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/news/ecall-all-new-cars-april-2018
- ETSI TS 103 383 v13.2.0 (2016-05) – “Smart Cards; Embedded UICC; Reuirements Specification (Release 13)”.
- Sierra Wireless White Paper, “The eUICC Opportunity: How to Harness the power of eSIM in the IoT”, Q3 2016,
GSMA Association, “Remote Provisioning Architecture for Embedded UICC. Technical Specification. Version 3.1. 27 May 2016.