SPS_2023

34 speciale anteprima SPS ITALIA 2023 I requisiti tecnici Le reti wireless del futuro dovranno supportare un’ampia varietà di requisiti tecnici, talvolta in conflitto tra loro. Si prevede che il 6G sarà il primo stan- dard wireless che richiederà collegamenti iperveloci con un throughput di picco che supererà il terabit al secondo (Tbps). I casi d’uso del 6G, come l’automazione di fabbrica tramite reti wireless, richiederanno servizi molto sofisticati, come la comunicazione ad altissima affidabilità e bassissima latenza, la localizzazione ad alta risoluzione (a livello centimetrico) e la sincronizzazione tra dispositivi ad alta precisione (entro 1 μs). Si prevede che i requisiti di affidabilità e latenza del 6G siano diversi e specifici per ogni caso d’uso. Uno dei casi più estremi è proprio quello del controllo industriale, dove è consentito un solo bit errato su un miliardo di bit trasmessi con una latenza di 0,1 ms. Si prevede anche che il traffico di dati e il numero di oggetti connessi aumenteranno in modo sostanziale per il 6G. La densità dei dispositivi potrebbe crescere fino a centinaia di dispositivi per metro cubo. Ciò comporta il rispetto di requisiti molto rigo- rosi sull’efficienza spettrale spaziale e sulle bande di frequenza richieste per garantire la connettività. Le prime reti 5G commerciali hanno iniziato a lavorare nelle bande di frequenza inferiori a 6 GHz per le applicazioni mobili e nello spettro delle onde millimetriche per supportare servizi di accesso wireless a Internet da postazioni fisse. L’attenzione per le nuove tecnologie hardware delle reti 5G si è focalizzata sull’adozione del nuovo spettro a onde millimetriche, dapprima nella regione dei 24-40 GHz e successivamente fino a frequenze portanti di 100 GHz. Per le reti 6G si valuterà anche l’utilizzo di bande di frequenza ancoramaggiori, sulle quali è necessaria ancoramolta ricerca, ad esempio per lo sviluppo di hardware e algoritmi di acquisizione e inseguimento flessibile di segnali trasmessi con fasci multipli e senza visibilità diretta tra antenna trasmittente e ricevente. L’utilizzo di lunghezze d’onda ancora più corte, nello spettro al di sopra dei 100 GHz, consentirà di aumentare la velocità di trasmissione dei dati, ma anche di ottenere una precisione angolare e di rilevamentomai vista prima per le applicazioni di imaging e radar. D’altro canto, le esigenze hardware, i limiti e le opportunità per le comuni- cazioni a bassa velocità e a basso costo richieste dai sistemi di rilevamento avanzati di massa a ridotto consumo energetico dovranno anch’esse es- sere studiate attentamente su una scala senza precedenti. Lo spazio fi- sico necessario per i ricetrasmettitori radio si ridurrà radicalmente con l’aumentare della frequenza: una schiera di 1.000 antenne elementari necessaria per ottenere la direttività e il guadagno richiesti potrebbe occu- paremeno di 4 cm2 a 250 GHz. La superficie degli attuali dispositivi mobili potrebbe ospitare diverse decine di migliaia di antenne. Questi requisiti porteranno ad affrontare nuove sfide tecnologiche, con l’elettronica di controllo che diventerà probabilmente molto più grande rispetto alle antenne. Le antenne di grandi dimensioni, oggi necessarie per ottenere un raggio d’azione adeguato alle comunicazioni o al rilevamento a distanza, si trasformeranno in schiere di piccoli elementi straordinaria- mente sottili. Le antenne di nuova generazione potrebbero garantire una maggiore sicurezza, indirizzando i fasci radioelettrici solo sugli obiettivi corretti, ma allo stesso tempo saranno più soggette a problemi di disalli- neamento di cui i circuiti di controllo elettronico dovranno tenere conto.Ma probabilmente le sfidemaggiori da affrontare dal punto di vista tecnologico sono quelle legate al contenimento del consumo energetico. Ad esempio, per le applicazioni di rilevamento tramite sensori che trasmettono a bassa velocità è necessario trovare soluzioni a energia zero, prive di batteria au- tonoma e con raccolta di energia latente dall’ambiente circostante. All’al- tro estremo delle prestazioni richieste, per velocità di trasmissione dati di picco estremamente elevate, i sistemi elettronici di elaborazione dei segnali a banda larga richiederanno senza dubbio enormi miglioramenti nell’efficienza energetica per essere economicamente sostenibili. Infine, sicurezza, privacy e affidabilità sono requisiti sempre più importanti da prendere in considerazione. Il 6G dovrà essere iper-sicuro, con requisiti esigenti per gli utenti industriali e di fascia alta e, allo stesso tempo, dovrà essere a basso costo e di bassa complessità per le applicazioni Internet of Things (IoT) di nuova generazione. È possibile che un numero cospicuo di utenti accetteranno una versione alternativa della realtà Fonte foto shutterstock