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Reti 5G: cosa sono e come possono essere applicate nell’IoT

La nuova tecnologia di rete mobile ha il potenziale per fornire connettività wireless per una vasta gamma di usi e applicazioni nel settore. È in grado di consentire la comunicazione diretta dal livello di campo al cloud

Partiamo da una definizione sommaria: il 5G è la tecnologia di rete mobile, definita “quinta generazione”, che sostituirà l’attuale 4G LTE, non solo sarà la connessione che utilizzeranno i nostri dispositivi in futuro, ma, soprattutto, rappresenterà la tecnologia che metterà in interconnessione, alla stessa velocità e senza calo di banda, contemporaneamente i tanti oggetti che ogni giorno ci circondano e che utilizziamo (IoT, Internet of things o internet delle cose); basti pensare, per esempio, alla domotica o all’automotive.

Come funziona una rete 5G

Le reti 5G “quinta generazione” sono reti di telefonia mobile e connessione a internet particolarmente veloci e potenti.

Una delle caratteristiche principali di questa rete è quella di permettere molte più connessioni contemporaneamente, con alta velocità e tempi di risposta rapidi. Il 5G permetterà infatti di usare la rete mobile per tutta una serie di servizi che finora sono stati appannaggio di altri mezzi. Sarà preferibile anche alla fibra grazie alla latenza bassa. Potremo giocare online senza problemi, anche in cloud gaming, svincolando l’utente dalla necessità di avere una macchina potente per giocare. E lo stesso vale più in generale per il cloud computing. Immaginate la sua performance per i servizi di streaming, in particolare di video. Contenuti ad altissima risoluzione, fluidi e subito disponibili.

Non si tratta, quindi, della semplice evoluzione dell’attuale rete 4G, ma di nuove caratteristiche tecniche completamente diverse, non solo per la quantità di banda più ampia e per la velocità. Nasce un nuovo modo di gestire le comunicazioni e la copertura, con frequenze, antenne e tecniche di trasmissione dei dati del tutto innovativi.

Vantaggi delle reti 5G e differenze con 3G e 4G

Le alternative attualmente attive a livello di connessione di rete sono il 3G, ossia lo standard di terza generazione, il 4G che ha preso piede nel 2012 e che viene attualmente utilizzato dalla maggior parte degli operatori, ed infine l’attesissima rete 5G, ossia la quinta generazione di connessione.

Non basta, però, comprare uno smartphone o un tablet compatibile 4G per beneficiare della relativa connessione: tutto dipende dalla Sim che si inserisce e da quale contratto viene stipulato con l’operatore telefonico, che in genere sono più alte per il 4G/LTE rispetto al 3G, e nel prossimo futuro ancor più onerose per il 5G.

Oltre all’aspetto economico, la differenza tra 3G e 4G è la velocità: la connessione 3G garantisce velocità di picco fino a 42 Mbps, con quella 4G si arriva a picchi di 100-150 Mbps. Per fare un esempio pratico, quando avvii la riproduzione di un video su rete 3G in genere si dovrà attendere una decina di secondi prima che parta la visualizzazione, con il 4G basta 1 secondo.

Se ne beneficerà maggiormente se si è in possesso di uno smartphone o un tablet di ultima generazione, magari con fotocamere ad alta risoluzione, spesso usati per scattare foto e registrare video caricati online o su cloud. Stesso discorso vale per l’infinità di attività multimediali che si potranno svolgere, per professione o per svago, con smartphone e tablet moderni, dallo streaming di musica a quello video.

È utile sottolineare anche che un telefono dotato di connessione 3G non è in grado di comunicare e connettersi a una tecnologia 4G. Diversamente le nuove generazioni di telefoni sono compatibili dunque con le versioni precedenti. Ciò significa che uno smartphone con tecnologia di connettività 4G LTE sarà in grado di connettersi con un altro con connettività 3G.

Abbiamo detto che quando si parla di connettività di uno smartphone è necessario tenere conto della rete a cui sei collegato e della velocità di connessione di cui si dispone. Se la connettività 4G LTE permetteva una velocità fino a 10 volte maggiore rispetto a quella della connessione 3G, ora il 5G fornirà prestazioni straordinarie.

Stato dell’arte delle reti 5G in Italia

La penetrazione del 5g in Italia sarà lenta, probabilmente ci vorranno diversi anni prima che la rete 5G prenda il posto della rete LTE. Non solo a livello di copertura ma anche di diffusione dei prodotti atti a sfruttarla. Al momento il 5G è in fase sperimentale in alcune città italiane.

OpenSignal prevede, infatti, che l’avvento del 5G in Italia aggraverà le già evidenti disparità che ci sono attualmente. Ovvero, la differenza di velocità delle reti mobili tra le aree urbane più coperte e quelle più isolate si accentuerà; quantomeno per i primi anni, visto che gran parte delle ordinanze comunali hanno vietato l’installazione delle infrastrutture.

L’LTE dovrebbe infatti rimanere la tecnologia dominante fino al 2021, questo per dare il tempo all’infrastruttura 5G di potenziarsi ulteriormente. Secondo altre previsioni, il 5G raggiungerà il 31% del mercato europeo, il 49% di quello USA e il 25% di quello cinese entro il 2025. Sempre nel medesimo anno, solo il 14% delle connessioni a livello globale sarà 5G.

Questo solleva anche un altro problema, ovvero quello della copertura internazionale. Ciascun operatore avrà il suo spettro di bande ma non è detto che tutti gli smartphone 5G le supporteranno fin dall’inizio. Un modello certificato per le reti dell’operatore Verizon negli USA, ad esempio, potrebbe navigare in 4G in Europa? Il tempo sarà un fattore chiave.

Copertura, velocità e frequenze del 5G

In Italia, sette società – Vodafone, TIM, Iliad, Wind Tre, Fastweb, Open Fiber e Linkem – hanno partecipato all’asta per l’assegnazione dei blocchi di frequenze. I blocchi messi all’asta dal ministero dello Sviluppo Economico (MISE) sono stati suddivisi in base alla frequenza: 5 lotti per la banda 700 MHz FDD, 4 lotti per la banda 3.700 MHz e 5 lotti per la banda 26 GHz. I blocchi della banda 700 MHz, considerati i più “ghiotti” per la maggior penetrazione (ideale per l’Internet of Things) sono stati vinti da Vodafone, TIM e Iliad. Quest’ultima, ha ottenuto il blocco da 10 MHz che le era stato riservato con la delibera 231/18/CONS di AGCOM, in quanto nuovo entrante nel mercato italiano.

Complessivamente, questa è la suddivisione dei blocchi 5G nel nostro paese (con relativa spesa per le aziende che hanno vinto l’asta).

Frequenze 5G Banda 700 MHz FDD

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• 700 MHz blocco riservato (10 MHz) Iliad (676.472.792€)

• 700 MHz blocco generico (5 MHz) Vodafone (345.000.000€)

• 700 MHz blocco generico (5 MHz) TIM (340.100.000€)

• 700 MHz blocco generico (5 MHz) TIM (340.100.000€)

• 700 MHz blocco generico (5 MHz) Vodafone (338.236.396€)

Frequenze 5G Banda 3.700 MHz

• 3.700 MHz blocco specifico (80 MHz) TIM (1.694.000.000€)

• 3.700 MHz blocco generico (80 MHz) Vodafone (1.685.000.000€)

• 3.700 MHz blocco generico (20 MHz) Wind Tre (483.920.000€)

• 3.700 MHz blocco generico (20 MHz) Iliad (483.900.000€)

Frequenze 5G Banda 26 GHz

• 26 GHz blocco generico TIM (33.020.000€)

• 26 GHz blocco generico Iliad (32.900.000€)

• 26 GHz blocco generico Fastweb (32.600.000€)

• 26 GHz blocco generico Wind Tre (32.586.535€)

• 26 GHz blocco generico Vodafone (32.586.535€)

Il 5G usa onde radio a (estremamente) alte frequenze, fino a 30 GHz. Le reti attuali sono invece comprese entro i 5 GHz, per fare un parallelo. Sono queste alte frequenze il motivo dell’aumento di velocità ma rendono la propagazione del segnale più difficile, perché sono maggiormente sensibili agli ostacoli fisici. In alte parole, se la potenza del segnale 5G si riduce della metà, le ripercussioni sulla velocità di navigazione sono in proporzione molto più sensibili che non in LTE. Ovvero, se con metà barre in LTE avete una riduzione di velocità di 20 volte, in 5G la riduzione sarà di 200 volte.

Ciò significa che per una copertura capillare ci vorranno molti più ripetitori, anche se con velocità di picco così elevate l’utente potrebbe non accorgersi della differenza.

5G, tecnologia abilitante per IoT e industria 4.0

Abbiamo accennato a come il 5G, rispetto alle reti precedenti abbia una forte attenzione alla comunicazione di tipo macchina e all’Internet of Things (IoT). Le capacità del 5G si estendono quindi ben oltre la banda larga mobile con velocità di dati sempre crescenti. In particolare, 5G supporta la comunicazione con una affidabilità senza precedenti e latenze molto basse, oltre a un’enorme connettività IoT. Molti produttori infatti sono alla ricerca di opportunità per accelerare il proprio business attraverso l’adozione di tecnologie digitali per consentire la prossima era della produzione industriale, nota come “Industria 4.0”, che mira a migliorare in modo significativo la flessibilità, la versatilità, l’usabilità e l’efficienza delle future fabbriche intelligenti. Industry 4.0 integra l’IoT e i relativi servizi nella produzione industriale e offre una perfetta integrazione verticale e orizzontale lungo l’intera catena del valore e attraverso tutti gli strati della piramide dell’automazione.

Tecnologie come robot autonomi e analisi dei big data stanno consentendo alle aziende di fare il salto verso una produzione flessibile e basata sui dati. I produttori devono sviluppare e attuare un’efficace strategia di trasformazione per adottare queste tecnologie ed evitare di perdere terreno nei confronti della concorrenza.

La connettività è un componente chiave di Industry 4.0 e supporterà gli sviluppi in corso fornendo una connettività potente e pervasiva tra macchine, persone e oggetti.

5G ha il potenziale per fornire connettività (wireless) per una vasta gamma di usi e applicazioni nel settore. A lungo termine, potrebbe effettivamente portare alla convergenza delle diverse tecnologie di comunicazione attualmente in uso, riducendo così in modo significativo il numero di pertinenti soluzioni di connettività industriale. Proprio come è in atto una tendenza verso Time-Sensitive Networking (TSN) per soluzioni Ethernet industriali (cablate) consolidate, è probabile che il 5G diventi la tecnologia wireless standard preferita, poiché per prima potrebbe consentire la comunicazione wireless diretta e indiretta dal livello di campo al cloud.

5G e IoT: potenzialità e affidabilità

Le reti 5G dunque offrono enormi vantaggi ai produttori in termini di velocità, latenza, efficienza, affidabilità, capacità e sicurezza dei dati ma il vero punto di forza è dato dal fatto che, dal punto di vista tecnologico, sono state progettate sia per essere veloci e affidabili, come il cavo in fibra ottica, ma anche e soprattutto per garantire la stessa capacità, a un costo inferiore, presentando, tuttavia, una maggiore flessibilità.

Questo consentirà al 5G di migliorare la fornitura di servizi mobili a banda larga, riuscendo altresì a supportare una vasta gamma di nuove soluzioni. Volendo fare solo qualche esempio, le capacità digitali basate su AI, operazioni autonome, realtà virtuale e droni sono solo alcune tra le soluzioni che impiegheranno reti 5G per offrire grandi guadagni in termini di produttività e accelerare l’innovazione.

Per quanto riguarda questo punto possiamo senz’altro affermare che il 5g offre una piattaforma di telecomunicazione ottimale su cui realizzare i vantaggi dell’IoT. Non bisogna, inoltre, dimenticare che l’adozione dell’IoT sta avvenendo a un ritmo molto rapido e numerosi analisti prevedono un raddoppio degli investimenti in questi dispositivi entro 5 anni o anche meno.

Le ragioni di questo incremento sono tante, ma i produttori sono attratti soprattutto dai tempi minori di fermo macchina, dalla maggiore qualità del prodotto, da una manutenzione predittiva e da processi decisionali più informati. Nonostante esistano già sistemi che aiutano a integrare i dispositivi IoT in piattaforme consolidate, il 5G riesce, tuttavia, ad abilitare numerosi casi d’uso precedentemente limitati, a causa del rendimento e delle prestazioni inferiori.

Nella produzione, le tecnologie wireless, poi, hanno svolto un ruolo limitato a causa di vibrazioni, suono, calore e così via. Il 5G dovrebbe eliminare questi problemi.

Il connubio 5G IoT quindi apre scenari finora inesplorati rispetto alle proprie potenzialità e rappresentano, senza dubbio, la prossima frontiera dell’innovazione.

Possibile nocività del 5G

Come accennato, l’introduzione di una nuova tecnologia di radiocomunicazione come la 5G ha generato numerose polemiche sulla sua presunta pericolosità per la salute.

Si tratta di preoccupazioni relative all’aumento dell’elettrosmog, tra l’altro recepite dalla normativa italiana, in quanto è giusto sottolineare che i limiti fissati in Italia sono i più rigidi d’Europa. La tutela della salute deve essere naturalmente prioritaria, occorreranno pertanto investimenti significativi per coniugare sviluppo e benessere umano e ambientale, nel rispetto delle norme.

Le frequenze utilizzate in Italia sono basse, rispetto ai limiti cui può arrivare il 5G.

Ecco perché non ci sentiamo di sottovalutare il problema ma nemmeno di lanciare allarmi. Certamente sarà opportuno approfondire l’analisi dei pro e dei contro, lanciando delle campagne informative per far in modo che le scelte siano sicure e consapevoli, nell’interesse di tutti.

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