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SETTEMBRE 2016
FIELDBUS & NETWORKS
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Fieldbus & Networks
tivo primario è di confermare la semplice regola storica di riuscire a
sfruttare una velocità di trasmissione più elevata senza dover aumen-
tare i consumi del terminali, che altrimenti avrebbero una durata delle
batterie troppo brevi.
Un altro obiettivo strategico è l’introduzione di una classe di servizi
denominata mMTC (Massive Machine Type Communication), che ha
lo scopo di facilitare la comunicazione tra moltissime apparecchiature
automatiche, potenzialmente con miliardi di dispositivi connessi in
rete. In questo caso, l’obiettivo prestazionale primario non è legato
alla velocità di trasmissione di picco, che può essere relativamente
bassa in molte applicazioni pratiche, ma alla disponibilità di una
connessione alla rete in ogni luogo, sia all’aperto, sia al chiuso, in
ambienti anche a forte rischio di interferenza e propagazione difficile,
caso tipico delle installazioni industriali.
Infine, si prevede di introdurre una classe di servizi denominata uRLL
(Ultra-Reliable Low-Latency), per i quali gli obiettivi prestazionali
principali sono la bassa latenza delle comunicazioni punto-punto e
punto-multipunto e l’affidabilità delle comunicazioni stesse. Si tratta
di servizi che si prevede apriranno la strada alla fattibilità di applica-
zioni di controllo e monitoraggio in tempo reale di nuova generazione,
in primis nel campo delle comunicazioni V2X (da veicolo e veicolo e da
veicolo a infrastruttura), indispensabili per favorire lo sviluppo di auto
a guida autonoma o coordinata.
Onde millimetriche, queste sconosciute
Dal punto di vista tecnologico, oltre a tantissime innovazioni che
coinvolgeranno la virtualizzazione delle
infrastrutture di calcolo e la gestione delle
reti, l’installazione di un numero molto più
grande di stazioni radio base per incremen-
tare la copertura soprattutto in ambienti
interne e molti affollati, l’adozione di tec-
niche di crittografia ancora più avanzate,
la crescente diffusione di collegamenti in
fibra ottica a supporto delle antenne sparse
sul territorio, la novità forse più significa-
tiva sarà il ricorso anche a trasmissioni in
bande di frequenza mai considerate prima
per questo tipo di applicazioni, che vanno
sotto il nome di ‘onde millimetriche’.
Con onde millimetriche si intende gene-
ralmente lo spettro di frequenze che va da
30 GHz a 300 GHz, finora mai usato per le
reti cellulari (che lavorano tipicamente tra
le bande dei 900 MHz a 5 GHz). Il motivo
di utilizzare bande di frequenze così ele-
vate è quello di trovare ampie porzioni di
spettro radioelettrico ancora libere, che
pertanto potrebbero essere assegnate alle
reti 5G per supportare le grandi capacità di
trasmissione e le elevatissime velocità di
picco richieste dai servizi di classe eMMB
citati precedentemente. Lo spettro delle
onde millimetriche ha però una caratteri-
stica molto peculiare (difetto o vantaggio a
seconda delle applicazioni) rispetto alla banda delle radiofrequenze
e microonde tradizionale: le onde millimetriche tipicamente si propa-
gano in modo quasi esclusivamente rettilineo (con poche riflessioni)
e fanno molta fatica a penetrare gli ostacoli (come muri o altro). Altra
caratteristica intrinseca delle onde millimetriche: funzionano con an-
tenne con dimensioni fisiche dello stesso ordine di grandezza (mm
anziché cm).
Queste caratteristiche le hanno fatte scartare in passato per la realiz-
zazione delle reti cellulari, mentre oggi si fa di necessità virtù e una
buona parte della ricerca attualmente in corso nei laboratori di tutto il
mondo è orientata alla caratterizzazione precisa delle caratteristiche
di propagazione di queste onde, soprattutto in scenari urbani, affinché
si riesca a sfruttarle a proprio favore per realizzare infrastrutture e
terminali 5G.
Gli ostacoli da superare
Le difficoltà tecnologiche da superare sono certamente formidabili,
ma la competenza, la tenacia e i capitali pubblici e privati a dispo-
sizione per supportare le attività di ricerca lasciano ben sperare sul
fatto che il cammino di sviluppo previsto venga rispettato. Come in
ogni altra applicazione radioelettrica, però, vi sono altri ostacoli che
possono ostacolare il cammino di una tecnologia di nuovo tipo. Non
dimentichiamo che lo spettro radioelettrico è una risorsa finita e che,
piaccia o non piaccia, non è segregabile tramite confini strettamente
geografici. Inoltre, non è mai così semplice né identificare, né tanto-
meno impedire, l’emissione di segnali che ‘non rispettino le regole’.
In altre parole, a un’onda elettromagnetica emessa non possiamo dire
‘fermati fino lì proprio al confine’ da una nazione all’altra. Allo stesso
modo, se percepiamo un ‘disturbo’ elettromagnetico, i ‘poliziotti ra-
dioelettrici’ hanno sempre un bel da fare
per identificare innanzitutto la sorgente
interferente e per poi zittirla. Pertanto, il
consenso internazionale sull’utilizzo delle
bande di frequenza da destinare alle reti 5G
va costruito per non limitare l’applicabilità
di tecnologie che, se disponibili solo local-
mente o in determinate zone geografiche,
non potrebbero beneficiare di quelle eco-
nomie di scala necessarie per mantenere
sotto controllo i costi delle apparecchiature.
Un altro ostacolo, sempre legato al co-
ordinamento delle frequenze utilizzabili,
è quello delle ‘rendite di posizione’. Per
poter realizzare alcune delle applicazioni
più innovative promesse dalle reti 5G a un
costo ragionevole, soprattutto in ambito
industriale e della sensoristica diffusa sul
territorio, occorrerà far ‘sloggiare’ alcune
delle applicazioni esistenti dalle bande di
frequenza particolarmente pregiate, soprat-
tutto quello nello spettro sotto il GHz (molte
delle quali oggi allocate ai servizi radiote-
levisivi). Chi oggi detiene i diritti di utilizzo
di tali banda di frequenza andrà convinto,
con le buone o con le cattive, a rinunciarvi
per favorire lo sviluppo dei servizi innovativi
basati sulle tecnologie 5G.
Detto ciò, non vi è dubbio che le opportu-
nità di sviluppo promesse delle applicazioni 5G meritino la massima
attenzione, per superare gli inevitabili ostacoli tecnologici, normativi
e commerciali che ne potrebbero rallentare l’adozione.
Alcuni obiettivi prestazionali delle reti 5G
Fonte: 5G Infrastructure Public Private Partnership (5g-ppp.eu)