Cos’è e come funziona il 5G? Il futuro delle telecomunicazioni mondiali dipende da una rivoluzione tecnologica che riguarda tutti noi direttamente e non. Per capire come cambieranno le nostre vite è necessario capire al meglio il funzionamento del 5G.
IN BREVE
Indice
COS’È IL 5G?
Con 5G, acronimo di 5th Generation, si indicano tutto l’insieme di tecnologie, mobili e non, che hanno surclassato, per velocità e prestazioni, la tecnologia di quarta generazione (4G). Dal 2019 tutto il mondo ha iniziato a implementare le proprie tecnologie a favore di una sostituzione del precedente 4G. Il 6 marzo 2020 è stato rilasciato il primo smartphone all-5G, il Samsung Galaxy S20. L’obiettivo del 5G è avere a disposizione una velocità e una capacità di trasferimento dati molto più elevate, con un tempo di condivisione molto più basso rispetto al 4G. Per questioni di completezza, prima di affrontare il tema del 5G è necessario fare un passo indietro e occuparsi di cosa sia il 4G e quali tecnologie e funzionalità rientrano all’interno di questa categoria.
Il 4G
Con il termine 4G si definisce l’insieme di tecnologie in grado di fornire accesso Internet a banda ultra-larga, permettendo all’utente l’utilizzo della TV mobile ad alta definizione, dei servizi di videoconferenza e del cloud computing. Si tratta di una tecnologia che permette la trasmissione dati massima di almeno 100 Mb/s per la comunicazione di mobilità elevata (auto e treni) e 1 Gb/s per la comunicazione in condizioni di mobilità ridotta (utenti stazionari). Oltre alla velocità, la tecnologia 4G offre numerosi benefici in termini di prestazioni: per esso si utilizzano antenne dette “intelligenti” che aumentano la trasmissione dei dati e la portata dei collegamenti, con la possibilità di ridurre i bug grazie a codici di correzione errore. A grandi linee si può affermare che la tecnologia 4G permette agli utenti di usufruire, in modalità mobile, di una velocità di navigazione comparabile alle reti Wi-Fi domiciliari.
Il 5G
A questo punto è possibile definire cosa sia il 5G: esso è la quinta generazione di tecnologie di comunicazione wireless a supporto delle reti di dati cellulari. Si tratta di una tecnologia che permette la trasmissione dati massima di almeno 10 Gb/s per la comunicazione di mobilità elevata (auto e treni) e 20 Gb/s per la comunicazione in condizioni di mobilità ridotta (utenti stazionari). Tal sistema ha soppiantato il suo predecessore anche per quanto riguarda la latenza del segnale, identificando con latenza l’intervallo di tempo che intercorre fra il momento in cui viene inviato l’input e il momento in cui è disponibile l’output. La latenza del 5G non deve superare i 4 millisecondi (ms), un valore cinque volte inferiore a quella del 4G, cui latenza si aggira nell’intervallo di circa 20ms.
COME FUNZIONA IL 5G?
Le reti 5G sono reti mobili digitali, cui servizio viene ripartito da providers in piccole aree geografiche chiamate celle. I segnali analogici che rappresentano suoni e immagini vengono digitalizzati nel telefono e trasmessi come flusso di bit. Tutti i dispositivi collegati a una cella comunicano attraverso onde radio con un sistema di antenne locali e le antenne locali sono, a loro volta, collegate alla rete Internet tramite una fibra ottica ad alta larghezza di banda o una connessione Backhaul wireless. Questa tecnologia comporta una condivisione dei dati, chimata latenza, estremamente veloce. Le reti 5G utilizzano un tipo di codifica chiamato OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), simile alla codifica utilizzata da 4G LTE. Con le stesse onde radio utilizzate dal 4G, grazie a una codifica più efficiente, il 5G può ottenere una velocità di latenza migliore del 30 percento.
Le Onde
Lo spettro di frequenza del 5G è diviso in “onde millimetriche”, banda media e banda bassa. La banda bassa utilizza un intervallo di frequenza simile al predecessore, 4G. L’onda millimetrica 5G è la più veloce, con velocità effettive spesso inferiori di 1-2 Gb/s. Le frequenze sono superiori a 24 GHz, raggiungendo fino a 72 GHz. La portata di queste onde è breve, cosa che rende necessaria la presenza di più celle rispetto al 4G, inoltre queste onde hanno difficoltà a attraversare molti muri e finestre, facendo sì che la copertura interna è limitata; la banda media è la più diffusa e possiede una portata migliore. Nelle reti 5G flussi multipli di dati vengono trasmessi contemporaneamente. In una tecnica chiamata beamforming, il computer della stazione base calcolerà continuamente il percorso migliore per le onde radio per raggiungere ciascun dispositivo wireless e organizzerà più antenne per lavorare insieme come array graduali per creare fasci di onde millimetriche per raggiungere il dispositivo.Il 5G può supportare fino a un milione di dispositivi per chilometro quadrato, mentre il 4G supporta solo fino a 100.000 dispositivi per chilometro quadrato.
USI PRINCIPALI DELLA RETE 5G
L’International Telecommunication Union-Radiocommunication Sector (ITU-R) ha definito tre usi principali per il 5G: la banda larga mobile potenziata (eMBB), le comunicazioni ultra affidabili a bassa latenza (URLLC) e le Massive Machine Type Communication (mMTC). La banda larga mobile potenziata (eMBB) verrà usata in sostituzione delle reti 4g utilizzate nella vita di tutti i giorni, con connessioni più veloci e maggiore portata. Le comunicazioni a bassa latenza (URLLC) sono connessioni ultra affidabili per applicazioni definite “mission-critical” ossia per applicazioni di criticità elevata, che richiedono uno scambio di dati solido e senza interruzioni. Le Massive Machine-Type Communications (mMTC) verrebbero utilizzate per permettere la connessione a un gran numero di dispositivi, si parla di circa 50 miliardi di dispositivi IdC connessi (intendendo con IdC oggetti connessi a internet).
Il 5G nel quotidiano
Il 5G cambierà le nostre vite sotto diversi aspetti. Dal punto di vista video si faranno passi da gigante passando da una risoluzione in 4K ad una risoluzione in 8K. Si potrà assistere a contenuti live con un visore di realtà virtuale: videogiochi, partite di calcio (di cui sarà possibile cambiare l’inquadratura a piacimento) e lezioni interattive saranno alla portata di tutti. Uno degli ambiti dove il 5G sarà maggiormente utile risulta essere la sanità grazie alle possibilità che esso fornisce: la telechirurgia con robot, il teleconsulto e il telemonitoraggio del paziente sono solo alcune delle nuove frontiere che il 5G porta con sé.
Fonte
- 5G
Digitaltrends - What is 5G technology and what will its impact be like in our everyday life?
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