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5G

 

 
 

Il 5G è lo standard di comunicazione di quinta generazione che permetterà prestazioni e velocità di gran lunga superiori rispetto alle tecnologie attualmente dispiegate. L’approccio condiviso alla standardizzazione del 5G si basa sull’evoluzione delle tecnologie di comunicazione esistenti, come il 4G/LTE, integrate da nuove tecnologie fisse e mobili progettate per soddisfare requisiti non supportati dalle attuali reti di accesso radio. Il paradigma 5G abilita quindi la possibilità di indirizzare un numero notevole di dispositivi (mMTC - massive type communication) e con latenze dell’ordine di pochi millisecondi (URLLC - ultra reliable e Low Latency), superando gli attuali limiti delle singole tecnologie di telecomunicazione, sfruttando la loro combinazione e la loro coesistenza.

 

Al centro delle reti 5G troviamo pertanto due pilastri: il primo, è una rete in grado di garantire i requisiti di banda e di latenza richiesti da ciascun servizio, il secondo, è una rete efficiente. L’efficienza va intesa a tutto tondo e interessa il consumo energetico degli apparati di rete e di dispositivi, l’ottimizzazione dei percorsi del traffico, l’uso di porzioni specifiche della rete piuttosto che altre, la razionalizzazione dell’uso dello spettro per gli accessi radio, la distribuzione di punti di elaborazione delle informazioni in punti strategici e vicini alle utenze (siano esse cose o persone) che permettano di avere latenze bassissime e compatibili con servizi critici, come ad esempio l’automotive o la tactile internet.

 

Per il 5G, la Next Generation Mobile Networks Alliance, individua scenari d’uso basati sui requisiti altamente performanti, tra cui: l’aumento della capacità di trasmissione dell’ordine dei Gbit per secondo, la possibilità di realizzare collegamenti a bassissima latenza tra milioni di oggetti, abilitando la cosiddetta Internet delle Cose (IoT); aumento dell’efficienza spettrale; migliore copertura radio; potenziamento dell’efficienza dei segnali; ottimizzazione delle reti di trasporto. I sistemi 5G potranno rispondere alla crescente domanda nel volume di dati trasmessi in mobilità ed estendere la gamma di classi di applicazioni veicolabili tramite comunicazioni mobili combinando un insieme di innovazioni tecnologiche. Tra queste: Heterogeneous networks (HetNet), massive MIMO, ultra dense networks, Software Defined Networks (SDN), Network Function Virtualization (NFV), comunicazioni tra oggetti di tipo ultra affidabili e massive.

 

Tutti i servizi che dipendono dai dati e necessitano di bassa latenza, non potranno fare a meno del 5G, così come i dati gestiti e ottimizzati da algoritmi complessi e quelli che si appoggiano a reti di comunicazione definite ad hoc. Da un punto di vista strettamente tecnologico esistono diversi scenari per la gestione di questo nuovo paradigma di comunicazione; l’evoluzione della capacità computazionale dei nodi nelle reti consente di individuare i percorsi ottimi “just in time”. Approcci di questo tipo, come le già citate SDN e le NFV nel cuore della rete, e le C-Ran (Cloud Radio Access Network) ai bordi della rete stessa, consentono a un controllore centralizzato, che abbia visibilità di tutta la rete, e che sia in grado di prendere decisioni, di assegnare risorse spettrali e di calcolo sulla base di criteri di qualità ed efficienza.

 

Smart City         Smart City_2

 

Una vera e propria rivoluzione rispetto a quanto siamo abituati a vedere; le reti che conosciamo oggi sono infatti ben separate sia negli aspetti logici che negli aspetti fisici. Si aprono le prospettive per una rete “intelligente”, gestibile via software e trasversale (on top) alle singole reti fisiche. Il 5G consisterà quindi di tante infrastrutture fisiche di rete, ora indipendenti, che si compongono grazie a sofisticati algoritmi di ottimizzazione a formare “slice” di una rete di reti complessa, gestita da piattaforme software in grado di progettare la loro struttura logica (”Vertical Slicer”) e garantirne funzionamento e riconfigurabilità (“Service Orchestrator”).

 

La tecnologia di quinta generazione, quindi, a differenza delle precedenti, è una rete che da fisica diventa virtuale e flessibile, definita da software, composta da slices, ovvero porzioni di rete con compiti specifici.  Nel 5G è la qualità del servizio a determinare gli elementi di rete, dove i singoli strati della rete sono virtuali e definiti da algoritmi, che utilizzano e coordinano collegamenti fisici per ottimizzare la qualità dei servizi offerti agli utenti. In questo contesto ogni servizio definirà la propria rete: reti composte di trasmettitori distribuiti capillarmente sul territorio e capacità di elaborazione distribuita (“edge computing”) per realizzare i veicoli a guida assistita o autonoma; reti composte da un “cloud” di server (Content Distribution Network) e collegamenti FTTH (Fiber To The Home) o FWA (Fixed Wireless Access) per distribuire servizi bandwidth hungry; reti con elevata copertura, affidabilità e ridondanza ma non necessariamente a larghissima banda per collegare e gestire miliardi di oggetti connessi, ad esempio, lungo la catena logistica. Infine, reti con una struttura in grado di adattarsi a servizi che ancora non sono presenti sul mercato ma che potrebbero in futuro rivelarsi di fondamentale importanza.

 

Dunque, servizi che definiscono le reti e non più servizi che utilizzano al meglio le reti disponibili. Si tratta di un salto rispetto alla struttura delle reti attualmente in servizio. Gli algoritmi di “slicing” e “orchestrazione” saranno estremamente più complessi degli attuali algoritmi di routing. Si tratta di un’evoluzione dal “Network Management” al “Network Design Dinamico”. Gli algoritmi saranno il fulcro di questo salto evolutivo e implicheranno, come accaduto per Internet, un radicale cambio della struttura dell’ecosistema e della catena del valore.

 

Una trasformazione radicale delle reti di comunicazione e del modo di strutturare produzione e servizi. Finora la rete ha sviluppato le sue potenzialità abilitando la comunicazione tra umani (le reti social) mentre, con la nuova generazione, oggetti come gli autoveicoli, le macchine utensili, i sistemi di generazione dell’energia, le flotte di navi e tutti gli elementi delle catene logistiche, per dirne alcuni, diverranno coordinabili e ottimizzabili da parte di sofisticati algoritmi che si baseranno su dati grezzi e informazioni prodotte “on-line” (velocità e consumi ad esempio) e produrranno dati di altissima qualità informativa (profilazioni, stili di guida, regole nuove di produzione, abitudini di consumo energetico, stato delle infrastrutture etc.)”.

 

Il 5G avrà un ruolo fondamentale nel processo di digitalizzazione di moltissimi settori economici, sociali e culturali: dall’industria ai trasporti, dalla logistica all’agricoltura, dalla produzione e distribuzione dell’energia alla tutela e valorizzazione del patrimonio artistico e culturale, dall’intrattenimento alla sicurezza pubblica, dal turismo alla Pubblica Amministrazione.

 

 

Atti del Seminario Bordoni del 4 aprile 2019 su 5G e Net Neutrality

 

"5G, la rivoluzione delle telecomunicazioni”, di Antonio Sassano, ECOSCIENZA, Numero 4, 2019, pp. 26-29

 

 

La strategia europea per lo sviluppo del 5G si fonda, al momento, su tre pilastri:

 

  1. La Comunicazione “5G for Europe”, pubblicata a settembre 2016, incoraggia gli Stati membri ad adottare delle roadmap nazionali, a promuovere sperimentazioni preliminari e a identificare almeno una città che possa diventare “5G enabled” entro la fine del 2020.
  2. La successiva Comunicazione “Gigabit Society” ha poi stabilito 3 obiettivi di connettività al 2025: la fornitura di connessioni con capacità di almeno 100 Mbps a tutte le famiglie, anche nelle aree rurali; la garanzia dell’accesso ad 1Gbps a scuole, università, ospedali e tutti i principali motori socioeconomici; e la copertura 5G di tutte le aree urbane e delle principali vie di comunicazione quali autostrade, porti e ferrovie.
  3. Infine la “5G Roadmap”, del dicembre 2017, stabilisce specifiche scadenze rispetto a quattro principali obiettivi: armonizzazione tecnica delle bande 3.4-3.8 GHz e 24.25-27.5 GHz (entro il 2019); fornitura di un servizio 5G in almeno 1 città di ogni Stato membro (2020); assegnazione della banda a 700 MHz nella maggior parte degli Stati membri (2020) e in tutti gli stati (2022); roll-out delle infrastrutture 5G (2018 – 2025) e avvento della Gigabit Society (il 5G nelle maggiori città e lungo le maggiori infrastrutture di trasporto).

 

5G Image

 

L’Italia sta anticipando le scadenze poste dalla Commissione nella roadmap 5G: nel marzo 2017 il Mise ha lanciato la procedura per l’assegnazione di risorse frequenziali finalizzate alla realizzazione di sperimentazioni 5G in banda 3.6-3.8 GHz (essendo state prolungate le licenze per frequenze 3.4-3.6 GHz). Il contest “5 città in 5G”, conclusosi nell’estate del 2017, ha visto tra i vincitori Vodafone Italia a Milano, Wind Tre e Open Fiber a Prato e a L’Aquila, Telecom Italia-Fastweb-Huawei Technologies a Bari e a Matera. A tali sperimentazioni si aggiungono quelle avviate in altre città su iniziative private o indirizzate dal MiSE quali Catania, Cagliari, Genova, Roma e Torino.

 

Il 2 ottobre 2018 si è definitivamente chiusa la procedura di assegnazione dei diritti d’uso delle frequenze destinate alle reti di quinta generazione. L’asta è durata più di quanto inizialmente previsto, protraendosi per 14 giornate effettive, per un totale di 171 tornate di rilanci. Essa ha maturato circa €6,5 miliardi, una cifra molto maggiore rispetto ai €2,5 miliardi fissati come importo minimo dalla Legge di Bilancio 2018. La gara ha interessato frequenze facenti capo a tre bande: la 694-790 MHz, ritenuta molto pregiata per la capacità di fornire una migliore copertura indoor, ma liberabile solo dal 1° luglio 2022 poiché attualmente in capo agli operatori televisivi; la 3,6-3,8 GHz, considerata la più utile per le sperimentazioni sia per caratteristiche tecniche sia in quanto disponibile fin da subito (1° gennaio 2019); la 26,5-27,5 GHz, anch’essa disponibile dal 2019 e in grado di offrire alte prestazioni in termini di capacità di trasmissione.

 

Delle bande di frequenza assegnate, la strategia per il 5G prevede l'attività di liberazione della banda 700MHz (694-790 MHz) attualmente adoperata per servizi di broadcasting televisivo che dovrà concludersi entro la prima metà del 2022 per essere messa a disposizione degli operatori TLC per i servizi 5G.

 

 

 

La Fondazione è uno dei principali centri di competenza nazionali sul tema del 5G. Sono infatti numerose le attività svolte dalla Fondazione in connessione con l'introduzione della quinta generazione di connessione mobile (5G), avviata strategicamente da Governo e Parlamento e attuata dal Ministero dello Sviluppo Economico: dall’asta competitiva per le bande 700 MHz, 3.6-3.8 GHz e 26.5-27.5 GHz, che ha permesso di superare la base d’asta del 130,5%, generando un introito per lo Stato di oltre 6,5 miliardi di Euro, al monitoraggio delle attività di sperimentazione 5G avviate nelle città pilota.

 

In particolare, la Fondazione Bordoni collabora con il Mise mediante due Convenzioni in attuazione delle previsioni della Legge 205/2017. La prima che prevede attività di supporto al Ministero per lo sviluppo economico per la liberazione della banda 700 MHz e riallocazione al 5G e per lo sviluppo di reti, servizi e applicazioni 5G in Italia; La seconda per attività di ricerca e sperimentazione utili alla diffusione del 5G.

 

Progetti attivi:

 

  1. Monitoraggio 5G
  2. Supporto accordi coordinamento internazionale
  3. Realizzazione di sperimentazioni e di laboratori specifici in coerenza con gli obiettivi del piano di azione per il 5G
  4. Banda 700

 

 

 

Di seguito presentiamo alcuni materiali utili per approfondire il tema del 5G nelle sue varie articolazioni.

 

 

  1. ARTICOLO: "5G, la rivoluzione delle telecomunicazioni”, di Antonio Sassano, ECOSCIENZA, Numero 4, 2019
  2. ARTICOLO: "5G, armonizzare lo spettro per far convivere servizi diversi: ecco come", di Claudia Carciofi, Samuela Persia e Valeria Petrini, Agenda Digitale, 20 novembre 2019

  1. PRESENTAZIONE: “Infrastrutture 5G per la mobilità”, di Mario Frullone al Future Mobility week, Torino, 19 novembre 2019
  2. PRESENTAZIONE: "Il 5G, la tecnologia mobile di quinta generazione", di Samuela Persia ad XXXVI Assemblea Nazionale ANCI , Arezzo, 19-21 novembre 2019

  1. AUDIZIONE, di Antonio Sassano del 24 luglio 2019, alla IX Commissione (Trasporti, Poste e Telecomunicazioni) della Camera dei Deputati nell’ambito della “Indagine conoscitiva sulle nuove tecnologie delle telecomunicazioni, con particolare riguardo alla transizione verso il 5G ed alla gestione dei big data” - (Testo in formato pdf)

  1. Atti del SEMINARIO BORDONI su “5G e Net Neutrality”, Roma, 4 aprile 2019

  1. PRESENTAZIONE: “Il settore dei Trasporti nell’era 5G”, di Luca Rea al 5G Italy - The Global meeting in Rome, Roma, 6 dicembre 2018
  2. PRESENTAZIONE: “The EU Action Plan: 5G and IoT”, di Antonio Sassano al Training course - Annual training on business models innovation an regulation of the digital world 2018 - 2019 edition, Fiesole, 5-9 novembre 2018
  3. PRESENTAZIONE: “5G + AI + BC: A Crossroad to the future”, di Antonio Sassano al Convegno I-Com - Istituto per la Competitività Italy of Things. Per cittadini e imprese connessi al futuro, Roma, 30 ottobre 2018
  4. PRESENTAZIONE: “Il 5G in arrivo: certezze ed esperimenti”, di Antonio Sassano alla Tavola rotonda I-COM - Istituto per la Competitività sulle Reti di nuova generazione, Roma, 27 settembre 2018
  5. PRESENTAZIONE: “Il ruolo del 5G nella digitalizzazione dell’Italia”, di Antonio Sassano alla Tavola rotonda I-COM - Istituto per la Competitività Destinazione digitale. Pubblico e privato alla prova del futuro, Roma, 11 luglio 2018
  6. PRESENTAZIONE: “Dal FTTH al 5G: lo sviluppo di servizi innovativi e nuovi modelli di business”, di Alessio Beltrame a SMART BUILDING - Roadshow, Roma - 3 luglio 2018

  1. ARTICOLO: "RIVOLUZIONE 5G: Neutralità della rete - Diritto di accesso - Slicing Integrazione verticale e scorporo della rete da ripensare”, di Antonio Sassano, Media Duemila, n. 320, Marzo-Aprile 2018, p. 45