Orizzonte 6G la nuova rubrica curata da Roberto Verdone, professore all’Università di Bologna, Professore Ordinario del DEI – Dipartimento di Ingegneria dell’Energia Elettrica e dell’Informazione, dell’Università di Bologna, e Direttore del WiLab, Laboratorio Nazionale di ricerca sulle comunicazioni wireless facente capo al Cnit, il Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni. Spunti e suggestioni sul percorso di ricerca verso il 6G, il prossimo standard delle telecomunicazioni per alimentare l’interesse e la curiosità verso le Lauree STEM. Per consultare tutti gli articoli clicca qui.
La quarta rivoluzione industriale è nel segno delle telecomunicazioni. La connessione in rete delle macchine, dei robot, offre casi d’uso e nuovi servizi prima inimmaginabili. Tutti si aspettano che il 5G sarà la tecnologia abilitatrice di queste nuove applicazioni. E’ vero, ma solo in parte. Per la metà dei casi d’uso il 5G non basterà. Stiamo costruendo il 6G per colmare il gap.
5G-ACIA
LA 5G-ACIA è l’associazione che raggruppa, oltre ai principali attori delle telecomunicazioni, tutte le più grandi aziende del settore dell’automazione industriale del mondo. Negli anni passati ha prodotto numerosi white paper che illustrano quali sono le caratteristiche richieste da una rete wireless per l’industria, per i principali casi d’uso di interesse di tali aziende.
Ve ne sono alcuni che impongono livelli prestazionali compatibili con le caratteristiche promesse da 5G. Ad esempio, l’uso della realtà aumentata per permettere ad un manutentore di intervenire su una macchina remotamente, con l’ausilio di un robot tele-guidato, utile quando il pezzo su cui intervenire è difficilmente accessibile da un uomo, o pericoloso. Questo caso d’uso, che ha caratteristiche non dissimili, dal punto di vista delle prestazioni richieste, dalle applicazioni della chirurgia remota, richiede latenze (tempi di reazione della rete) di pochi millisecondi e throughput (quantità di dati trasmessi al secondo) superiori ai 100 Mbit/s, anche in un ambiente complesso come quello industriale. Il 5G, nella sua versione URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications), presto disponibile, potrà certamente offrire il giusto livello prestazionale.
Casi d’uso oltre il 5G
Tuttavia, esistono interessantissimi casi d’uso le cui specifiche non sono compatibili con il 5G, nemmeno in versione URLLC. Tra questi, il motion control. Consiste nella possibilità di prelevare mediante sensori da tutti i componenti in movimento di una macchina automatica (pulegge, pistoni, etc) dati utili per il controllo della macchina stessa. Oggi queste applicazioni sono offerte con tecnologie su bus (cavo), che offrono grandissima affidabilità, elevato throughput e soprattutto latenze di pochi decimi di secondo. Quest’ultimo livello prestazionale non è possibile con il 5G. D’altra parte, il vantaggio delle soluzioni wireless è evidente per il caso del motion control: la possibilità di raggiungere pezzi in movimento senza l’uso di cavi. Ecco, dunque, che il 6G deve esser progettato per garantire quelle latenze, di pochi decimi al secondo, impossibili per il 5G.
Nuove bande oltre i 100 Ghz
In quale modo il 6G potrà offrire tempi di risposta delle proprie connessioni wireless di pochi decimi di secondo? Sono due gli elementi fondamentali. Il primo: l’architettura di rete deve “chiudersi” in prossimità dell’impianto industriale; occorre una forte integrazione tra la rete wireless 6G e il sistema di controllo delle macchine automatiche, spinta fino all’opportunità di offrire nella stazione radio base collocata all’interno dello stabilimento anche i meccanismi di controllo delle macchine. Il secondo: la comunicazione wireless deve avvenire a velocità di trasmissione almeno dieci volte superiori rispetto a quelle del 5G; ciò può esser garantito solo con larghezze di banda altrettanto superiori e dunque con l’impiego di nuove bande di frequenza oltre i 100 GHz. E’ prevista per la fine dell’anno 2023 la prossima riunione del WRC (World RadioCommunication Conference) dell’ITU (International Telecommunications Union), che dovrà identificare le bande di frequenze da utilizzare per queste applicazioni. Insomma, tutto il mondo si muove verso il 6G, mentre i nostri operatori dispiegano la rete 5G e mettono in campo nuovi servizi per la prima volta.
Il ruolo del WiLab
Il WiLab, Laboratorio Nazionale di comunicazioni wireless del CNIT*, ha un programma triennale di ricerca orientato ad esplorare i limiti del 5G per casi d’uso industriale e a sviluppare nuove tecnologie e soluzioni architetturali per il 6G. Lo fa nel contesto di una solidissima collaborazione con BI-REX, il centro di competenza del MISE che ha sede a Bologna e consorzia moltissime aziende del settore dell’automazione industriale Italiane, e grazie a finanziamenti di TIM (per il 5G) e di Huawei (per il 6G), due tra i partner industriali del WiLab.
* Il CNIT (Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni) è un ente non-profit riconosciuto dal MIUR, che svolge attività di ricerca, innovazione e formazione avanzata nel settore dell’ICT.
