Bassa latenza: cosa rende il 5G diverso dalle altre reti

La bassa latenza del 5G

Uno dei vantaggi più importanti della nuova tecnologia 5G è la maggiore velocità di trasmissione dei dati. Tuttavia, il 5G può essere utilizzato per ridurre la latenza di rete. Con latenza si intende il ritardo di comunicazione da un punto ad un altro, ovvero il tempo che intercorre tra l'invio di un'informazione e la sua risposta.

Ad esempio, nel caso di un veicolo guidato da remoto, la latenza è rappresentata dal gap temporale tra il clic sul pulsante "stop" e il momento in cui esso comincia effettivamente a frenare. La riduzione della latenza, da qualche decina di centesimi di millisecondi a pochi millisecondi può avere un impatto inaspettato per gli utenti finali, portando a una vera e propria rivoluzione digitale.

Il ruolo della latenza

La riduzione dei ritardi, resa possibile dallo sviluppo di reti mobili basate sul 5G, spiana la strada per esperienze e opportunità radicalmente nuove, tra cui il mobile gaming con più giocatori, le esperienze di realtà virtuale, i robot industriali, le auto a guida autonoma e altre applicazioni nelle quali una risposta veloce non è un optional, bensì un prerequisito fondamentale.

Se prendiamo in considerazione i veicoli a guida autonoma, le reti mobili attuali forniscono già una grande varietà di strumenti in grado di soddisfare alcuni dei requisiti tecnologici e aziendali richiesti. Ad esempio, LTE Cat-M e Narrow Band-Internet of Things (NB-IoT) sono eccellenti tecnologie di comunicazione per sensori a bassa potenza. Tuttavia, per consentire l'esecuzione di manovre complesse e stabilire e suggerire azioni individuali, come l'accelerazione, la decelerazione, il cambio di corsia o le modifiche all'itinerario, i veicoli devono poter condividere e ricevere le informazioni sulle loro intenzioni di guida praticamente in tempo reale. Questa necessità di bassa latenza richiede ovviamente lo sviluppo di un'architettura di sistema 5G complessiva che fornisca una connettività end-to-end ottimizzata "vehicle to everything" (V2X).

Come ridurre la latenza: i fattori fondamentali

È possibile identificare diversi fattori tecnologici necessari per velocizzare il processo di comunicazione. Prima di tutto, lo standard 5G consente prestazioni eccezionali in termini di latenza sul collegamento di accesso radio, fornendo un contesto flessibile in grado di supportare diversi servizi e requisiti relativi alla qualità del servizio (QoS), quali durata scalabile degli slot di trasmissione, aggregazione di slot e mini-slot, struttura di slot "self-contained" (ossia slot di trasmissione che contengono sia dati in downlink che in uplink), controllo del traffico e molto altro. In sintesi, in base al servizio è possibile configurare uno schema di trasmissione diverso.

Un'altra funzione importante consiste nella realizzazione di sistemi di backhaul basati sulla fibra. Tradizionalmente, le reti mobili 2G e 3G utilizzavano principalmente circuiti in rame per collegare i siti di celle alla rete mobile backhaul (MBH). Questa architettura MBH tradizionale si è rapidamente dimostrata obsoleta già con la comparsa del 4G. Gli aggiornamenti della rete MBH vengono effettuati in tutto il mondo, convertendo i siti di celle collegate ai tradizionali circuiti MBH in un sistema di trasporto a pacchetti su fibra, il che consente capacità molto più elevate per le migliori reti MBH altamente innovative. Questi aggiornamenti tecnologici saranno utilizzati dalle future reti 5G, data la larghezza di banda quasi illimitata offerta dalle reti in fibra ottica.

Tuttavia, sebbene il tipo di connessione sia un elemento fondamentale da tenere in considerazione, ad esempio, i cavi in fibra ottica consentono una trasmissione dei dati molto più veloce, la distanza rimane un fattore chiave nella determinazione della latenza: maggiore è la distanza che i dati devono percorrere fisicamente, maggiore sarà il ritardo nella comunicazione, indipendentemente dalla velocità della connessione. È per tale motivo che il vero regista di questa rivoluzione tecnologica è l'edge computing, cioè la possibilità di spostare il maggior numero possibile di risorse ai margini della rete, vicino all'utente finale.

Focus sull'edge computing

Oggigiorno viviamo nell'epoca del cloud computing, dove i personal computer sono principalmente utilizzati per accedere a servizi centralizzati come Dropbox, Office 365 e Gmail. Dispositivi come Apple TV, Amazon Echo e Google Chromecast sono alimentati da un'intelligenza e da contenuti conservati nel cloud. Tutti i servizi possibili sono stati centralizzati. L'edge computing consiste nell'avvicinare la maggior parte delle risorse di calcolo verso i margini della rete, invertendo il processo di centralizzazione e utilizzando una rete più distribuita. L'elaborazione viene effettuata presso la fonte dei dati o nelle sue vicinanze, senza dover fare affidamento sul cloud in uno dei tanti data center da remoto. Questo non vuol dire che il cloud sparisce, ma viene semplicemente spostato verso l'utente finale.

Riducendo la distanza tra utente e risorse di calcolo, l'edge computing permette di ridurre la latenza quando è necessario. Tornando all'esempio dei veicoli a guida autonoma, un ritardo di pochi millisecondi può evitare un incidente, infatti, le auto a guida autonoma devono reagire immediatamente ai cambiamenti delle condizioni stradali e non possono permettersi di aspettare di ricevere istruzioni o suggerimenti da un server cloud da remoto. L'edge computing viene in aiuto per risolvere questo problema: posizionando i server e le risorse di calcolo in strutture periferiche situate sia in aree altamente trafficate sia in zone più lontane con accesso limitato alla banda larga, le aziende possono garantire che i loro veicoli a guida autonoma accedano ai dati utili con una latenza minima, in modo tale da poter prendere decisioni in tempo reale.

Reply e le opportunità del 5G

La comunicazione interpersonale deve avvenire quasi in tempo reale, soprattuto quando si utilizzano strumenti di messaggistica istantanea. Reply ha già sviluppato soluzioni che consentono la telepresenza olografica (Holobeam) e la comunicazione tra più soggetti tramite la realtà virtuale, come ad esempio la formazione VR o le visite virtuali, che trarranno vantaggio dalla comunicazione a bassa latenza non appena gli avatar umani avranno un aspetto fotorealistico.

Reply sta anche lavorando attivamente sul CloudVR e sul cloud gaming nei quali le funzionalità di calcolo locali precedentemente richieste ai costosi PC o alle console di gioco VR ready sono ora supportate dall'edge computing. Il rendering in tempo reale o del gioco VR viene inoltrato al cliente, richiedendo un elevato throughput, ma anche i movimenti/comandi dello stesso devono essere inviati alle strutture periferiche riducendo al minimo la latenza.