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24/11/2021

Le tecnologie 5G: i tratti essenziali

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"Questo è il bello dell'anarchia di Internet...manifestare la propria irrilevanza" Umberto Eco


A cura di Luca Piccirillo

Indice

Introduzione
I vantaggi della connettività 5G
Il 5G e i miglioramenti attesi
Come funziona una connessione in 5G?
Quali sono gli svantaggi del 5G?
Le limitazioni tecniche del 5G


Introduzione

Con la sigla 5G si fa riferimento all'ultima generazione delle tecnologie per connessioni mobili su reti cellulari. L'idea di questa evoluzione è stata proposta per la prima volta dalla NGMN Alliance, che si occupa di gestire e standardizzare le tecnologie relative alle reti mobili, il 3 gennaio 2009. Dal momento che la tecnologia è progredita così rapidamente negli ultimi decenni, non sorprende che quest'ultima versione di dispositivi connessi senza fili si concentri su una maggiore scalabilità, flessibilità ed efficienza.

Uno degli aspetti più importanti delle connessioni basate su tecnologie 5G, che le differenzia dalle generazioni precedenti è la reattività, soprattutto in termini di latenza, e densità di utenza servibile. Per combattere i tempi di risposta più lenti sperimentati con le tecnologie 4G e precedenti, il 5G affronta questi problemi di latenza rendendo più efficiente il trasferimento delle informazioni a parità di banda. Questo significa che i dati del traffico possono essere inviati e ricevuti più rapidamente, rendendo i tempi di risposta complessivi molto più veloci e con meno intoppi di trasmissione.

I vantaggi della connettività 5G

Oltre alla reattività e all'efficienza, le tecnologie 5G puntano a costi inferiori rispetto alle generazioni precedenti di reti cellulari per singola utenza connessa. Questo cambiamento è necessario in ottica di crescita dell'IoT (Internet of Things). Per esempio, controllare i dispositivi della casa intelligente con un'applicazione richiede una connettività capillare e largamente disponibile. L'uso del più recente aggiornamento della tecnologia offre opportunità di risparmio non soltanto ai proprietari di aziende ma anche ai singoli consumatori.

Le reti 5G possono essere coesistere con altri servizi internet Wireless, incluse case, aziende e spazi pubblici, come aeroporti o caffè. Ancora adesso, diverse aziende stanno sviluppando questa nuova versione della connettività mobile grazie all’ausilio di standard globali stabiliti dal consorzio 3GPP (3rd Generation Partnership Project).

In termini tecnici, il 5G aiuterà a ridurre drasticamente i tempi morti di attesa in trasmissione offrendo una latenza che è meno di un millisecondo, o circa cinquanta volte meno della latenza media di 50 millisecondi su 5G.

Il 5G e i miglioramenti attesi

Secondo una valutazione generale, il 5G sarà un grande miglioramento rispetto alle generazioni precedenti perché offrirà una connessione versatile e configurabile che a seconda degli scenari potrà essere o ad alta velocità per broadband (da 5 a 10 volte maggiore. In più), o soprattutto in termini di efficienza energetica per narrowband. Questa ultima versione, in particolare, renderà possibile il funzionamento dei dispositivi IoT in una gamma ancora più ampia di luoghi: un intero edificio di uffici, aree molto distanti tra loro, e altre circostanze complesse (ad esempio con alimentazione a batteria), attraverso l’impiego di speciali celle dedicati.

L'impatto del 5G sulle aziende e sui consumatori sembra essere noto e diffuso. Le velocità più elevate aumenteranno la produttività dei dipendenti che operano sul campo, allo stesso tempo, si apriranno nuove opportunità di intrattenimento in movimento per gli utenti. È un momento eccitante per la connettività wireless!

In definitiva, le connessioni 5G sono destinate ad essere veloci, efficienti e convenienti. Come già anticipato, esse sono progettate specificamente per affrontare alcune delle sfide delle connessioni 4G, specialmente in tema di versatilità e scalabilità.

Come si funziona una connessione in 5G?

Il 5G prevede anche un nuovo sistema Wireless per la comunicazione. La sua altissima efficienza trasmissiva consente una connessione con bassa latenza per un vasto numero di dispositivi contemporaneamente agganciati, il che rende questa nuova generazione di tecnologie ideali per reti di dispositivi IoT. La maggiore funzionalità del 5G ha un aumento di costo molto basso rispetto al 4G e offre miglioramenti significativi in termini di rapporto costo per periferica coperta. Per ottenere questa maggiore capacità, i dispositivi utilizzano alternativamente onde millimetriche o frequenze più basse.

Per quanto riguarda la velocità, il 5G può teoricamente raggiungere anche i 10 Gigabit al secondo. Tuttavia, i potenziali più riconosciuti di questa connessione presumono che la velocità in modalità broadband sia tipicamente 10 volte maggiore a quella del 4G. Pertanto, se consideriamo, ad esempio, di passare da 25 Megabit al secondo per il 4G a 250 Megabit al secondo per il 5G, allora è possibile scaricare un film in qualità Blu-Ray da 30 GigaByte in soli 15 minuti, rispetto alle 2 ore e mezza delle precedenti versioni.

Quali sono gli svantaggi del 5G?

Al momento non ci sono evidenze specifiche sugli svantaggi del 5G. Questo dato non esclude possibili svantaggi in futuro, ma al momento non vi sono dati ufficiali sulle eventuali potenzialità di pericolo per la salute degli utenti. Si rileva in particolare che questa nuova tecnologia radio, rispetto alle versioni precedenti, abbia una maggiore capacità di penetrazione nei tessuti umani. In verità, tale effetto è decisamente più limitato con la rete 5G, rispetto al passato. La stessa, infatti, presenta una forza di incisione sulla pelle molto blanda, e confinata al solo strato superficiale, pertanto manca dell'energia necessaria per provocare danni al DNA. Per tale ragione è il caso di ritenere che la connessione 5G, a causa dell'effetto capillare dell'antenna, dell'intensità del suo segnale e della frequenza utilizzata, sia da considerarsi con effetti negativi addirittura inferiori alle precedenti tecnologie.

Le limitazioni tecniche del 5G

Sotto il profilo tecnico, l’attuale limite del Wireless è che in modalità broadband le onde ad altissima frequenza non possono penetrare i muri così bene come le connessioni cablate. Per questo motivo, sarà particolarmente importante assicurarsi che le antenne 5G dedicate a connessioni ad altissima capacità di banda (ad esempio per scenari FWA), mantengano la linea di vista con i dispositivi con cui stanno comunicando per ottenere la migliore connettività possibile. Viceversa, nel caso di scenari narrowband per IoT a bassa frequenza il problema della copertura non sussiste, ma subentrano complessità tecniche nel rendere i chip a basso consumo compatibili con le grandi necessità computazionali imposte dagli algoritmi di multiplazione ad alta efficienza spettrale. Nel frattempo, alcune delle tecnologie comprese nella quinta generazione e già disponibili per il dispiegamento sul campo vengono via via implementate in appoggio alle core network LTE di precedente generazione (4G).

In questo frangente potrebbe diventare necessario per gli utenti avere più di un singolo modem cellulare nel proprio dispositivo (ad esempio smartphone) o router (ad esempio CPE residenziale) per l’ottenimento di una connessione di alta qualità per attività come lo streaming di video ad alta definizione, anche simultaneamente su diversi dispositivi. Questo problema potrebbe potenzialmente portare in queste prime fasi a costi aggiuntivi o a disagi legati al setup di questo tipo di servizi.

Possiamo dedurne che attualmente non ci sono svantaggi precisi associati all'uso ed allo sviluppo di soluzioni che nel prossimo futuro si avvantaggeranno del 5G. Gli standard sono in corso di ultimazione, la tecnologia esiste e le sue caratteristiche hanno già iniziato a raggiungere i prodotti di consumo.

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