tecnologia 5g: mastering the magic triangle

Che cos'è il 5G e quali sono le nuove opportunità di business?

Il 5G è la nuova rete mobile attualmente in fase di installazione in tutto il mondo, che sta sollevando molte discussioni interessanti. Questo articolo fornirà una panoramica sul 5G, sulle sue caratteristiche fondamentali, su alcuni fattori chiave e su cosa lo rende così rivoluzionario. Reply, in quanto azienda leader nell’innovazione e in progetti di alta qualità, è impegnata in svariate aree del 5G, tra cui la fornitura di soluzioni efficienti per il network slicing, soluzioni Edge Cloud senza precedenti e soluzioni di sicurezza 5G basate sulla Blockchain.

La tecnologia 5G, insieme all’Intelligenza Artificiale (AI), l’IoT e la stampa 3D, cambierà il modo in cui i consumatori vivono oggi, sia nei settori produttivi, sia nell’insieme della società. Grazie alla sua capacità di fornire una copertura più ampia, connessioni di rete affidabili e un trasferimento dati più rapido, il 5G porterà alle aziende maggiori opportunità di value creation. A differenza delle tecnologie di reti mobili diffuse finora, il 5G non si concentra soltanto sulla connessione tra le persone, ma è in grado di connettere tutti e tutto. La prospettiva a lungo termine è entusiasmante: nei prossimi anni il 5G consentirà una connessione di rete più veloce tramite servizi di Extreme Mobile Broadband (xMBB).

A partire da oggi, si prevede che il numero di dispositivi IoT crescerà del 145% fino a raggiungere i 75 miliardi di dispositivi nel 2025. Il 5G consentirà questa crescita insieme alla quantità di dati generati, introducendo l'era del Massive IoT. Il tutto aprirà la strada a nuove opportunità di business basate su dati e connettività e, di conseguenza, provocherà un cambiamento positivo in molti settori.

Oltre ai miglioramenti delle caratteristiche esistenti delle reti mobili, il 5G sarà particolarmente innovativo nei contesti in cui l’usage control ricopre un ruolo di particolare importanza. Questi scenari, come il controllo da remoto di infrastrutture critiche, droni, robot e veicoli a guida autonoma (Automated-Guided Vehicle, AGV), richiedono una connessione stabile con una latenza estremamente bassa.

Le nuove applicazioni della tecnologia, i casi d’uso, i servizi e i modelli di business innovativi, consentiranno la nascita di un nuovo settore, che cambierà il nostro modo di vivere sia in ambito privato sia che lavorativo.

Come nel project management esiste un triangolo equilibrato di tempo, denaro e obiettivi, dove non si può modificare un elemento senza influenzarne un altro, anche nelle reti mobili è possibile indentificare questo triangolo “magico”.

Il triangolo del 5G è formato da tre componenti chiave:

Larghezza di banda: Extreme Mobile Broadband (xMBB).
Latenza: Ultra-Reliable Low-Latency Communication (uRLLC).
Numero di connessioni : Massive Machine-Type Communication (mMTC).

Tutti i casi applicativi attualmente disponibili, e anche quelli di cui non siamo ancora consapevoli, possono essere inseriti nel triangolo magico.

Extreme Mobile Broadband

La velocità attuale di una connessione 5G dipende dallo spettro di frequenza utilizzato. Come stabilito dall’Unione internazionale delle telecomunicazioni (International Telecommunication Union, ITU), la capacità di download totale per un singolo cellulare 5G deve essere di almeno 20 Gbps e di 10 Gbps in upstream. Poiché l’interfaccia aerea è un mezzo condiviso, l’ITU ha definito la velocità “per utente” di 100 Mbps per i download e di 50 Mbps per gli upload. Secondo le aspettative del settore, in futuro la velocità aumenterà fino a 100 Gbps.

La nuova tecnologia, inoltre, fornirà un’esperienza più uniforme nell’area di copertura e un minor deterioramento delle prestazioni anche nel caso in cui il numero di utenti aumenti.

L’xMBB è il punto di partenza per uno stile di vita sempre più digitalizzato e connesso. I casi d’uso UBB si concentrano principalmente su soluzioni che richiedono larghezza di banda elevata, potenziano il dispositivo mobile e l’accesso alla rete wireless fissa, consentendo, ad esempio, la visualizzazione di video in streaming in alta definizione, il download ad alta velocità di film, esperienze virtuali e aumentate. In questo scenario, anche i videogiochi richiederanno una larghezza di banda più ampia e bassi tempi di latenza.

Massive Machine-Type Communication

Con un aumento costante di dispositivi connessi tra loro, l’IoT rappresenta l’infrastruttura che collega “cose”, “persone” e “processi”. In un contesto fortemente influenzato dall’IoT e dalle Smart City, garantire un elevato numero di connessioni per chilometro quadrato diventa una priorità nel processo di standardizzazione.

Se si pensa a stabilimenti industriali con macchinari di produzione connessi, auto a guida autonoma e l’utilizzo di visori o addirittura ad una smart city con semafori, parcheggi e contatori tutti connessi alla stessa rete, il numero massimo di 2.000 utenti attivi per km2 del 4G è decisamente troppo basso. Pertanto, il 5G supporta almeno un milione di connessioni per km2 secondo l’ultima specifica.

L’aumento esponenziale delle connessioni IoT rappresenta una caratteristica chiave per la trasformazione digitale di ogni settore: dalle città, ai trasporti, ai servizi pubblici, alle attività industriali. Nel campo del Massive Internet of Things, le aree di interesse predominanti e più popolari sono attualmente Consumer IoT, Smart Cities e Smart Buildings.

Inoltre, la nuova tecnologia fornisce anche una trasmissione efficiente di carichi utili ridotti (per esempio dai contatori), un’ampia copertura di area e una penetrazione profonda, per esempio per sensori di parcheggio interrati nelle strade. Oltre alla penetrazione profonda, il 5G supporta anche una modalità a bassa potenza che consente a questi sensori di funzionare per anni grazie a un’unica batteria.

Ultra-Reliable Low-Latency Communication

La latenza risulta una caratteristica estremamente importante per applicazioni in cui il tempo è un fattore cruciale, come i videogiochi. La bassa latenza svolge un ruolo importante anche in molte applicazioni aziendali come per esempio nei veicoli a guida autonoma (AVG), negli stabilimenti industriali o nei magazzini che si basano sull’ULL. Nelle implementazioni attuali del 5G, è possibile osservare una latenza di circa 30 ms ma con alcune ulteriori ottimizzazioni: una latenza di 10-20 ms, raggiungibile grazie all’Edge Cloud, e un’ULL inferiore a 10 ms, possibile ad oggi solo in condizioni di laboratorio. L’obiettivo a lungo termine è quello di portare la latenza ad 1 ms.

Mentre i casi applicativi iniziali del 5G si sono concentrati su una banda larga potenziata, la prossima generazione di casi d’uso supporterà una gamma di applicazioni di mission communication (MCC) che richiedono uno scambio di dati ininterrotto e, quasi, in tempo reale. Il 5G, poiché riduce la latenza in ambienti controllati fino a circa 1 ms nel lungo termine, consentirà casi applicativi come droni, AGV, controllo da remoto o automazione di fabbriche, robot o infrastrutture di importanza cruciale.

Ulteriori caratteristiche come mobilità migliorata, fino a 500 km/h, e affidabilità superiore, vanno ad integrare le caratteristiche fondamentali del 5G già menzionate. L’affidabilità della rete 5G è definita come la capacità di consegnare il 99,999% di pacchetti dati senza errori in 1 ms e implica una disponibilità del 99,999% della rete stessa. Anche se molti protocolli possono recuperare gli errori di dati attraverso una ritrasmissione, questo aumenterà la latenza al di sopra del limite, il che non è accettabile per molti casi d’uso (guida automatica, controllo da remoto, ecc.), oppure non è supportato in alcuni scenari (streaming video in tempo reale, ecc.). Per questi motivi, l’affidabilità e la disponibilità sono caratteristiche fondamentali per tutte le applicazioni più importanti.

Come raggiungere e supportare il successo del 5g

Come menzionato sopra, il 5G sta ottimizzando il rapporto tra larghezza di banda, latenza e densità di connessione, sfidando i confini della fisica e richiedendo molta creatività e abilità ingegneristiche. È quindi necessaria l’applicazione di numerose nuove tecnologie, come riportato nella figura seguente.

Come il 5g influenzerà i vari settori secondo reply

In qualità di leader di pensiero e consulente di fiducia per i propri clienti, Reply sta identificando e analizzando le opportunità di business più rilevanti del 5G e le sue possibili applicazioni nelle diverse industry. I benefici del 5G saranno diversi in base al settore di applicazione, ma sicuramente miglioreranno tutti quei servizi attualmente supportati dal 4G, consentendone anche lo sviluppo di nuovi. Reply sta concentrando la sua analisi sui seguenti settori:

Reply sta analizzando l’impatto del 5G per ciascun settore specifico e, in base a questa analisi, progetta casi applicativi per prove PoC reattive ed esplora offerte specifiche per i clienti attuali e potenziali nei diversi settori. I casi d’uso comprendono, per esempio, streaming live a 360°, Smart Grid, Telecare, droni autonomi e AGV.

Il 5G è una nuova tecnologia che offre molte opportunità e, insieme all’Intelligenza Artificiale, l’IoT, la stampa 3D, guiderà la quarta rivoluzione industriale e cambierà la vita privata e lavorativa di tutti noi.