Il 5G sta arrivando, con le prime sperimentazioni che partono già quest’anno. Nella corsa al nuovo paradigma del wireless, le aziende stanno promettendo l’impossibile, il che produrrà inevitabilmente molta confusione nei prossimi anni. In realtà, ad oggi non esiste una definizione condivisa su cosa sia esattamente il 5G, il nuovo paradigma che aprirà la nuova era dell’IoT con nuovi mercati verticali pronti a partire (connected cars, eHealth, energy, industry 4.0). In Itaia, prorogate al 12 giugno le domande per la sperimentazione indetta dal Mise.
1G, 2G, 3G, 4G, 5G
Quel che è certo è che la G di 5G sta per quinta ‘generazione’ e che la tecnologia è wireless. Le generazioni precedenti sono state definite in base alla loro velocità e anche per il metodo di codificazione o ‘interfaccia aerea’, che le rendeva incompatibili con le altre generazioni.
1G era analogica e cellulare. Le tecnologie 2G come il CDMA, GSM e il TDMA sono state le prime in digitale. Il 2G – EVDO, HSPA e UMTS – ha portato la velocità da 200 kbps fino a pochi megabit al secondo. Le tecnologie 4G, come il WiMAX e l’LTE, sono state il passo successivo e hanno portato la velocità di trasmissione a livelli di centinaia di megabits fino al livello dei gigabit.
La 5G evolution non è ancora 5G
Molti carrier stanno sviluppando dei sistemi di trasmissione definiti 5G evolution, che di fatto rappresentano il potenziamento del 4G in ottica 5G. I maggiori carriec Usa svilupperanno queste reti nel 2017. L’obiettivo è sviluppare il Gigabit Lte, compatibile con gli smartphone e con lo spettro esistenti. Di fatto, questo sistema sfrutta le codifiche dell’Lte, con l’ausilio di un numero assai maggiore di antenne e un consolidamento più efficiente dello spettro, per consentire velocità e prestazioni migliori.
L’Lte non uscirà quindi di scena, anzi, perché il 5G viaggerà soprattutto sulla parte alta dello spettro, grazie a torri di trasmissione e antenne molto numerose e dense sul territorio, che si appoggeranno in larga misura sul 4G per garantire un’ampia copertura soprattutto nelle aree rurali.
Il 4G continuerà quindi a migliorare di pari passo con l’avvento del 5G, raggiungendo velocità fino a 1,2 gigabit. Il vero plus del 5G sarà la capacità massiva di trasmissione dati e la bassa latenza, molto inferiore a quella raggiunta dal 4G.
Negli Usa, i primi sistemi 5G per internet domestico saranno in commercio già quest’anno, basati su onde millimetriche e su tecnologia fixed wireless. Il vantaggio principale del 5G per quanto riguarda il cosiddetto ‘home internet’ è la capacità di trasmissione, ed è quindi in questo ambito che partiranno le prime offerte, per soppiantare le vecchie connessioni Dsl a 25Mbps, che secondo stime della FCC rappresentano ancora il 51% delle connessioni casalinghe degli americani.
L’internet in 5G nelle case è più semplice da realizzare rispetto alla fibra ottica casa per casa. Quindi, un sistema che sarà adottato in massa dai carrier sarà portare la fibra fino al cabinet con collegamenti a pochi isolati di distanza e poi fornire al cliente finale il modem che in modalità wireless si connetterà alla fibra.
Okay, ma allora cos’è il vero 5G?
Il 5G è un nuovo sistema di rete che raggiunge velocità e capacità maggiori e tempi di latenza molto inferiori ai sistemi cellulari esistenti. Le tecnologie da utilizzare sul 5G sono ancora in via di definizione, ma ci sono già diversi dettagli accettati da tutti. Di certo, le telco dovranno disporre di 100 Mhz di spettro contiguo per le reti 5G.
Le reti 5G utilizzeranno un tipo di codifica chiamato OFDM, simile a quello utilizzato per il 4G con la differenza che l’interfaccia aerea sarà realizzata per una latenza di molto inferiore e una maggior flessibilità.
Le nuove reti utilizzeranno in maniera precipua frequenze molto alte, in grado di trasmettere enormi volumi di dati, ma soltanto per pochi blocchi alla volta.
Lo standard funzionerà su tutto lo spettro di frequenza, dalle più basse alle più alte,
ma la resa migliore si avrà sulla parte alta dello spettro.
Il 5G potrebbe trasmettere dati anche sulle frequenze non licenziate oggi usate per il WiFi, senza per questo entrare in conflitto con le reti WiFi esistenti.
Si tratta di una soluzione simile alla tecnologia che T-Mobile sta lanciando quest’anno che si chiama Lte-U.
E’ presumibile che le reti 5G saranno realizzate tramite small cells, piccole celle che potranno addirittura arrivare alle dimensioni di un router domestico, piuttosto che attraverso grandi torri di trasmissione che irradiano il segnale a distanze elevate.
Questo in parte per la natura delle frequenze utilizzate, ma molto anche perché in questo modo si espande la capacità di rete.
Ma proprio per la presenza di tante piccole celle, la rete 5G dovrà essere molto più intelligente dei sistemi precedenti, visto che dovrà essere in grado di destreggiarsi e dribblare in un numero molto maggiore di nodi, celle molto più piccole che lungo il percorso dei dati potranno cambiare forma e dimensioni.
Ma secondo Qualcomm, anche con le macro celle esistenti il 5G sarà in grado di aumentare la capacità di ben quattro volte rispetto ai sistemi attuali grazie a porzioni di banda più ampie e tecnologie di antenna più avanzate.
L’obiettivo è mettere a disposizione velocità molto superiori e capacità molto più elevata con tempi di latenza nettamente inferiori al 4G.
Gli enti di standardizzazione coinvolti puntano su velocità fino a 20 Gbps e tempi di latenza di un millisecondo, per consentire lo sviluppo di un’ampia gamma di mercati verticali.
Quaderno FUB: riflessioni e settori Verticali del 5G
Il 5G è per i telefoni, le macchine o le case?
L’auto senza conducente avrà bisogno del 5G per decollare in via definitiva. La prima generazione di auto senza conducente sarà una specie di monade chiusa in sé, ma le prossime generazioni saranno in grado di comunicare e interagire con altre auto connesse e con le smart road, per migliorare la sicurezza stradale e la gestione del traffico. In sostanza, nel prossimo futuro secondo gli esperti tutto ciò che si trova in strada sarà in grado di parlare e comunicare dati, ma per raggiungere questo stadio è necessaria una latenza estremamente bassa.
E’ vero che di fatto le auto scambieranno piccole quantità di informazioni, ma è vero anche che la trasmissione dovrà avvenire quasi all’istante. E’ qui che entra in gioco il tempo di latenza inferiore al millisecondo delle reti 5G, quando un pacchetto dati corre direttamente fra due auto, oppure rimbalza su un lampione prima di arrivare ad una seconda auto.
Un altro aspetto del 5G è che connetterà fra loro un numero molto maggiore di dispostivi.
Oggi, i moduli 4G sono piuttosto cari, consumano tanto e prevedono piani di funzionamento complicati. Per questo gran parte dell’Internet of Things è rimasto bloccato sul WiFi e altre tecnologie domestiche per i consumer, oppure sul 2G per le aziende. Le reti 5G saranno compatibili con device sempre più piccoli, meno cari e disegnati per il risparmio energetico, in grado di connettere molti più oggetti di piccole dimensioni e diversi tipi di sensori a Internet.
E per quanto riguarda gli smartphone? Il cambiamento più evidente legato al 5G riguarda l’arrivo della realtà virtuale e di quella aumentata. Di conseguenza, sempre più gli smartphone si trasformeranno in dispositivi da utilizzare con le cuffie per la realtà virtuale, mentre la bassissima latenza del 5g e le alte prestazioni di velocità delle nuove reti apriranno al consumo di massa della realtà aumentata di Internet.
L’aspetto del 5G legato alle small cells potrebbe contribuire inoltre ad allargare la copertura, visto che le nuove reti spingeranno perché il router di casa diventi il sito di una cella del network.
Timing
Le prime sperimentazioni partiranno quest’anno, il lancio commerciale delle reti è previsto per il 2020 con possibili accelerazioni al 2019 se gli standard saranno pronti. I primi modem 5 G saranno sul mercato già l’anno prossimo, mentre i primi smartphone per la realtà virtuale saranno presumibilmente disponibili nel 2019.