Tutto sul 5G, benefici, vantaggi ed evoluzione

Come funziona la rete 5G e cosa cambia tra 4G e 5G

Per 5G (acronimo di 5th Generation) intendiamo la quinta generazione delle tecnologie radiomobili cellulari. Seppure il suo nome lasci presagire una certa continuità evolutiva con le generazioni precedenti, ciò non corrisponde pienamente alla realtà.

Rispetto alla terza e quarta generazione delle reti cellulari che hanno favorito la diffusione di Internet nei dispositivi mobile, il 5G rappresenta una certa discontinuità piuttosto netta. E non è una mera questione di velocità di trasferimento dati. Sono tre le dimensioni evolutive che hanno reso unico questo passaggio generazionale:

• Maggiore velocità di accesso alla rete (enhanced Mobile Broad Band - eMBB) fino ai 10 Gb/s;
• Maggiore affidabilità e minore latenza (Ultra Reliable Low Latency Communications - URLLC) fino a 1-2 ms;
• Aumento del numero di connessioni a dispositivi con basso consumo energetico (massive Machine Type Communications - mMTC) - 1 mln di dispositivi per km^2.

Si tratta di tre dimensioni fisiche solitamente incompatibili tra loro, che richiedono un’articolata gestione delle risorse radio, perché siano allocate ai diversi servizi in base alle esigenze. Le proprietà di bassa latenza, maggiore affidabilità e connettività, rendono il 5G in grado di abilitare punti di lavoro multipli e un numero elevato di nuove applicazioni. Tale evoluzione tecnologica è sintetizzata al meglio dal triangolo di applicazioni e servizi del 5G riportato qui di seguito.

L'evoluzione delle reti mobili dall'1G al 5G

PRIMA GENERAZIONE - Il primo standard di trasmissione di telefonia mobile, trasmetteva i dati utilizzando trasmissioni dati analogiche per servizi voce. Tra le caratteristiche principali: possibilità di chiamate vocali in un solo continente, scarsa sicurezza, efficienza dello spettro molto bassa e bassa velocità (2.4kbps).

SECONDA GENERAZIONE - Si basa su tecnologie digitali per il segnale voce, raggiungendo una velocità di 64kbps con una larghezza di banda di 30-200KHz. Ha reso possibili i primi servizi di SMS e MMS. Lo standard 2G più diffuso è il GSM (Global System for Mobile Communications), prima tecnologia a supportare il roaming internazionale.

TERZA GENERAZIONE - Incrementa la velocità, rendendo possibile passare dai 144kbps a 384kbps nelle aree a maggiore copertura. Ha abilitato per la prima volta lo scambio mobile di email, il download, in pratica lo scambio di dati non voce. Consiste in un insieme di differenti standard che possono lavorare insieme.

QUARTA GENERAZIONE - Rispetto al 3G abilita una trasmissione dati più veloce, elevata e meno costosa, nonché applicazioni multimediali avanzate. Tra gli standard 4G più famosi si ricorda il Long Term Evolution (LTE). Tra le caratteristiche principali: velocità di download da 100Mps a 1Gbps, sicurezza maggiore.

Le caratteristiche principali del 5G

Una delle novità principali del 5G è dunque quella di essere un sistema tecnologicamente più complesso rispetto al passato. Tale complessità, se da un lato aumenta le sfide infrastrutturali relative a copertura, frequenza e connessione, dall’altro apre ad opportunità di business a malapena immaginabili con gli standard 4G. In questa parte della guida ci soffermiamo sulle principali novità architetturali relative al 5G. Conoscerle ci aiuterà a comprendere il reale potenziale di queste reti.

L'evoluzione degli Standard 5G

Le prime reti commerciali 5G in Italia sono state lanciate nel 2020 sulla base dello standard 3GPP (Third Generation Partnership Project). L’evoluzione del 5G è tuttavia solo all’inizio e solo una parte dei servizi che possono essere abilitati da questa tecnologia sono già disponibili sul mercato. In sintesi, individuiamo 4 fasi salienti che contribuiranno alla piena standardizzazione nel periodo 2020/2026.

1. FASE 1 - RELEASE 15
   Include fondamentalmente i servizi di eMBB, oltre che ovviamente la definizione di tutto l’impianto architetturale della rete 5G, nonché alcuni meccanismi per la suddivisione della rete in più reti virtuali.
2. FASE 2 - RELEASE 16
   Include principalmente il servizio URLLC che abiliterà le applicazioni industriali più avanzate, i meccanismi di funzionamento del 5G per l’utilizzo in banda non licenziata (5G NR-U), le reti 5G private e una prima versione dei servizi di localizzazione basati sul segnale 5G.
3. FASE 3 - RELEASE 17
   Questo terzo stadio di evoluzioni del 5G include l’arrivo di una nuova interfaccia radio per i servizi mMTC e l’importante supporto dei servizi a ritardo garantito (Time Sensitive Communications).
4. FASE 4 - RELEASE 18
   Nel 2021 è stata aperta la fase di definizione della prima versione del cosiddetto 5G Advanced con tutta una serie di direzioni di miglioramento ed espansione della tecnologia che promettono di spostare ancora più avanti il confine delle prestazioni raggiungibili.

Quanto è diffuso il 5G in Italia?
Copertura, provider e progetti delle aziende

Dopo la teoria, è il momento di capire cosa stia accadendo nella pratica. Il nostro paese è pronto ad accogliere la portata rivoluzionaria del 5G? Nonostante la forte attenzione mediatica, sono ancora poche le imprese italiane pienamente interessate alle potenzialità tecnologiche del 5G. Leggermente più ricettive le aziende ICT alle quali, non a caso, spetta il ruolo di promotrici di un mercato basato sulle nuove reti.

Nel 2020 gli operatori di telecomunicazione si sono concentrati sull’aumento della copertura 5G del territorio italiano, arrivando a un valore complessivo dell’ordine di una decina di punti percentuali in 5G Non Standalone (Utilizzo solo dell’interfaccia radio della rete 5G mentre ci si appoggia alla rete 4G - con LTE - per la segnalazione di accesso e per i servizi e funzionalità delle Core Network) e al 95% della popolazione servita in Dynamic Spectrum Sharing (ossia la possibilità per un operatore TLC di usare lo spettro di frequenze del 4G per la tecnologia radio 5G).

Sono state 122 le sperimentazioni condotte in Italia a fine 2020. Le più diffuse sono legate al monitoraggio da remoto utilizzate soprattutto in ambito smart city e in agricoltura. Altri ambiti di applicazione sono la sanità, la manutenzione predittiva nelle grandi infrastrutture distribuite, l’industria dell’intrattenimento, il turismo e la video sorveglianza.

Per quanto riguarda i progetti commerciali a fine settembre 2021, l’Osservatorio ne ha individuati, sul territorio italiano, una decina. La maggior parte è stata realizzata in sinergia con alcuni Comuni di grandi dimensioni e riguarda ambiti applicativi abbastanza eterogenei, ad esempio soluzioni per migliorare la sicurezza delle persone alla guida, veicoli a guida autonoma e strade intelligenti in grado di interagire coi veicoli, monitoraggio di asset distribuiti lungo il territorio (es. illuminazione pubblica della città, gestione dei rifiuti, Smart Grid).

Per meglio comprendere il livello di diffusione del 5G in Italia, l’Osservatorio 5G & Beyond ha realizzato diversi contenuti multimediali volti a raccogliere le evidenze, le analisi e le tendenze più salienti sul tema.

Le possibili applicazioni del 5G

L’introduzione del 5G nel panorama delle tecnologie radiomobili permetterà il miglioramento di servizi già esistenti ma anche l’erogazione di servizi innovativi, alcuni dei quali non realizzabili con le tecnologie attuali. Tale rivoluzione non riguarderà dunque soltanto gli ambiti spiccatamente digital-based quali Smart City, Entertainment, Domotica e Mobility. Anche le sfere economiche più tradizionali (Agricoltura, Retail, Sanità, Istruzione) gioveranno delle caratteristiche di affidabilità e velocità di trasmissione e calcolo proprie delle reti 5G.

A partire da tali presupposti, l’Osservatorio 5G & Beyond ha identificato 8 classi di soluzioni che beneficeranno (o stanno già beneficiando) della spinta innovativa del 5G. Tali soluzioni combinano le caratteristiche distintive della rete 5G con le peculiarità di altre tecnologie già consolidate. Su tutte droni, sensori, realtà aumentata, realtà virtuale e algoritmi di intelligenza artificiale. Si parla di robot collaborativi, sistemi per il monitoraggio da remoto di intere città, veicoli a guida autonoma e molto altro.

Tali soluzioni, come anticipato, trovano applicazione in quasi tutti i comparti economici e produttivi. Nel quadro successivo abbiamo provato a riassumere quali saranno i settori più impattati dal 5G e attraverso quali innovazioni.

I benefici del 5G, alcuni esempi

Più che soffermarsi sui presunti e infondati pericoli del 5G è bene comprendere perché e quanto sia importante investire su una rete 5G. Comprendere cioè quali siano i benefici concreti che il 5G offre ai lavoratori, alle aziende, ai vari settori produttivi e, in senso più allargato, all’intero sistema economico. Toccando svariati ambiti applicativi, come visto nel quadro precedente, i vantaggi sono svariati ed è difficile inquadrare benefici comuni a tutte le applicazioni.

Per descrivere i concreti vantaggi delle reti 5G, possiamo analizzare un’applicazione del 5G dagli sviluppi più interessanti, quella del pilotaggio da remoto dei grandi mezzi. Prendiamo come esempio la possibilità di pilotare da casa una gru per il carico e scarico di navi merci in un porto, attraverso un modulo di controllo basato su 5G che esegue il controllo in tempo reale delle operazioni di carico e scarico, di raccolta di dati tramite sensori e telecamere impiantate sul veicolo e nel cantiere e prende decisioni operative basate sull'elaborazione analitica in tempo reale. L’esempio è calzante e appaiono evidenti i principali benefici.

Il 5G per il pilotaggio da remoto:

• maggior produttività e velocità di movimentazione del mezzo;
• maggior sicurezza del pilota, che evita condizioni di potenziale pericolo (come la salita fino alla cabina di comando della gru);
• maggiore soddisfazione del pilota, grazie alle migliori condizionale lavorative;
• minori emissioni di CO2 e altre componenti inquinanti.

Il 5g è pericoloso per la salute?

Dopo aver definito al meglio le caratteristiche e le applicazioni del 5G, è doveroso chiudere la guida chiarendo alcune fake news relative alla presunta pericolosità delle antenne e delle reti 5G.

Il 5G non è pericoloso per la salute e non è in nessun modo legato alla pandemia da Covid-19.

Dal punto di vista fisico, l’interazione tra le onde elettromagnetiche dei sistemi radio e il corpo umano non dipende dalla tecnologia, ma solo dalla potenza e frequenza usate. Per questo, il 5G non è sostanzialmente diverso dalle generazioni precedenti o da altre tecnologie radio. Le linee guida internazionali, particolarmente cautelative, confermano poi che i limiti utilizzati finora sono assolutamente adeguati a proteggere la salute della popolazione esposta. Organismi come l’Organizzazione Mondiale della Sanità e la Commissione Europea hanno inoltre pubblicato analisi dettagliate nelle quali confermano che non ci sono evidenze di pericolosità se l’esposizione si mantiene nei limiti suggeriti dalle linee guida.