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5G, un nuovo standard di comunicazione

La quinta dimensione

Guida altamente automatizzata, Industria 4.0, realtà virtuale: per fare in modo che il futuro digitale diventi realtà, è necessario che miliardi di dispositivi siano in grado di comunicare tra loro in pochi millisecondi. Il prerequisito più importante è dato da una nuova infrastruttura di trasmissione wireless: 5G.


Fontehttps://abouttrust.tuev-sued.de/en/2017/4/die-fuenfte-dimension/

In questi giorni si stanno svolgendo in Corea del Sud i giochi olimpici invernali. Gli organizzatori hanno promesso di far vivere agli spettatori, anche a quelli comodamente seduti sul proprio divano di casa, una sorta di athletic experience. Utilizzando telecamere a tutto campo e l'imaging olografico, il pubblico può vivere quasi in prima persona le prodezze degli atleti in gara: può vedere come un saltatore di sci vola per diverse centinaia di metri in aria oppure un bobbista che scende alla massima velocità dalla pista. Indossando poi un paio di cuffie per realtà virtuale è possibile guardarsi intorno dalla stessa prospettiva dell'atleta. Un primo concreto passo verso il futuro.

Entro il 2020, le prime reti di comunicazione mobile saranno dotate dello standard di rete di nuova generazione denominato 5G, che rappresenta molto più che una semplice espansione degli attuali standard 4G. "Si tratta di creare una rete universale per le comunicazioni wireless per dispositivi con requisiti diversi", afferma Johannes Dommel, un ricercatore che lavora sullo standard 5G all'Istituto Fraunhofer per le telecomunicazioni, Heinrich Hertz Institute (HHI) a Berlino.

La prossima generazione, la quinta, dovrebbe gettare le basi per favorire innovazioni tecniche in alcuni importanti settori come industria, mobilità, energia e salute. La guida altamente automatizzata, ad esempio, richiede che le auto comunichino in modo sicuro tra loro quasi istantaneamente. Nell'area della telemedicina, i medici sarebbero in grado di trattare i pazienti anche a grandissima distanza e chirurghi altamente specializzati potrebbero collegarsi ovunque si trovino per partecipare virtualmente ad interventi chirurgici. Anche la vita per persone con limitazioni fisiche potrebbe essere resa molto più facile, così come la transizione energetica dai combustibili fossili alle risorse rinnovabili basate su reti intelligenti. 

I requisiti necessari per questa nuova generazione presenta sfide completamente nuove. "Se – spiega Dommel - come nel caso del 5G, si desidera aumentare la trasmissione dei dati di un fattore pari a diecimila e il numero di dispositivi partecipanti di un fattore pari a cento, vanno applicati concetti completamente nuovi. Quindi per il 5G vengono combinate varie tecnologie, tra cui lo sfruttamento di nuovi domini di frequenza e lo sviluppo di sistemi massivi multi-antenna."

In particolare, ciò significa che per soddisfare i requisiti del 5G bisogna espandere ulteriormente lo spettro di frequenze, già molto limitato e regolato."Lo spettro elettromagnetico, la larghezza di banda attualmente disponibile, è una delle risorse più importanti per le comunicazioni mobili", continua Dommel. "Le normali comunicazioni mobili funzionano a circa 0,8 e 2,6 gigahertz. Per il 5G vengono quindi valutate frequenze fino a 60 gigahertz. Dietro questi sistemi multi-antenna ci sono i cosiddetti sistemi a più ingressi e a più uscite, o MIMO (multiple-input, multiple-output), che aumentano semplicemente la capacità di trasmissione. Immagina: invece di una sola antenna trasmittente ne hai centinaia."

Mentre le prospettive sono promettenti, la realtà è che una rete 5G così complessa deve far fronte anche a numerosi e diversi problemi. Uno, ad esempio, è dato dalla sempre più necessaria affidabilità. I clienti dei telefoni cellulari conoscono bene i problemi legati a servizi lacunosi, chiamate perse e connettività lenta. In futuro, se la sicurezza dei passeggeri o la vita di un paziente potranno letteralmente dipendere da una connessione dati, allora sarà essenziale contare su prestazioni più che affidabili e sicure. Per raggiungere questo obiettivo, il 5G combinerà le caratteristiche delle tradizionali comunicazioni mobili con WLAN e altre tecnologie. Si suppone che questa supranetwork funzioni a velocità molto elevate, vale a dire in auto, treni e persino aerei.

L'Internet delle Cose (IoT – Internet of Things) wireless dovrebbe rendere possibile una velocità pari al tempo di reazione umano di circa un millisecondo, ciò che gli ingegneri chiamano tactile internet. La formula magica per il futuro potrebbe essere: download di due gigabyte al secondo con meno di tre millisecondi di ritardo. Che tradotto significherebbe più o meno scaricare su smartphone un film ad alta risoluzione con qualità HD totale in meno di un secondo.

Tempi di download così insolitamente rapidi, almeno per gli standard odierni, richiedono una rete dati 5G funzionante e MEC (mobile edge cloud): data center per archiviare ed elaborare le informazioni necessarie situati vicino alle torri di trasmissione. Il termine "edge" non ha nulla a che vedere con il vecchio standard di comunicazione mobile omonimo, si tratta invece di un nuovo tipo di sistema IT decentralizzato, sempre in prossimità della rete cellulare. Queste "mini nuvole" si troveranno praticamente in ogni angolo della strada in futuro e quindi sempre vicine, mantenendo tempi di trasmissione più brevi possibile.

La guida altamente automatizzata, ad esempio, si basa su una grande quantità di dati provenienti dai sensori che devono essere costantemente valutati e interpretati. Le comunicazioni multiple da e verso entrambi i veicoli e le infrastrutture devono avvenire in meno di un millisecondo. Perché ciò sia possibile, l'informazione non può percorrere distanze molto lunghe. I segnali possono coprire trecento chilometri in un millisecondo ma se vengono inviati per la prima volta ad una centrale lontana, processati lì e poi rispediti, non ci sarà modo di avvisare in tempo utile altre auto dell’incidente ed evitare così ulteriori coinvolgimenti o disagi.

Affinché tutto questo diventi possibile, la sicurezza continuerà ad essere indispensabile in futuro. "La trasmissione dei dati e la loro analisi devono essere consistenti persino nell'interfaccia aerea", afferma Dommel. "E le applicazioni critiche per la sicurezza devono essere protette dagli attacchi." Solo una volta che la sicurezza è stata stabilita, il 5G e il crescente legame tra uomo e mondo digitale potranno ulteriormente svilupparsi. "Un obiettivo del 5G è avere le comunicazioni in esecuzione in background", continua. "Non ci renderemo nemmeno conto di essere connessi quando la macchina entrerà in garage, il frigorifero chiamerà il supermercato o il monitor della frequenza cardiaca aggiornerà il social network."


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