Non è più una cosa strana sentire persone che dicono di avere una connessione 5G nelle loro case o sui loro telefoni, il che di solito significa una maggiore velocità di internet.

Ma non è solo questa la promessa della connessione 5G, anche un enorme numero di dispositivi connessi, nuovi prodotti e servizi.

Certamente, nel momento in cui inizieremo a utilizzare tutto ciò che il 5G ha da offrire, il nostro modo di vivere sarà trasformato. Tuttavia, conoscete bene questa tecnologia?

Abbiamo un esperto che ci aiuta a capire come funziona la tecnologia 5G, William Villota, dottorando in Scienze informatiche presso l'Università di Campinas, in Brasile.

5G è il nome del quinta generazione delle telecomunicazioni mobili. Abbiamo già sperimentato gli antecedenti 1G, 2G, 3G e 4G e continueremo a sperimentare i prossimi, le nuove tendenze in arrivo.

Rivediamo le generazioni passate.

La prima generazione (1G) di telecomunicazioni mobili, introdotta negli anni '80, permetteva di effettuare chiamate tra dispositivi mobili e di ricevere messaggi vocali.

Successivamente, nel 1991, il 2G, ha dato il via ai servizi di messaggi di testo e roaming.

Il 3G, nel 1998, ha portato l'esperienza di Internet per gli utenti.

Nel 2008, il 4G ha aggiunto servizi di gioco, TV mobile ad alta definizione, videochiamate e televisione 3D.

Infine, nel 2009 è stato lanciato il 4G Long Term Evolution (LTE) che ha raddoppiato la velocità dei dati del già veloce 4G.

Ogni nuova generazione è caratterizzata dall'introduzione di una nuova funzionalità nello stato precedente, aggiungendo nuovi servizi mobili o migliorando quelli esistenti.

Il 5G è più di una connessione Internet più veloce sul telefono cellulare. Fornirà connettività a molti altri dispositivi oltre ai telefoni cellulari. In particolare, il 5G promette di soddisfare i seguenti requisiti:

Velocità di trasferimento dati fino a 10 Gbps. Si tratta di una trasmissione di informazioni 10 volte più veloce del picco teorico di 4G LTE. Sarebbe sufficiente per scaricare interi film in pochi secondi.

 Latenza di andata e ritorno di 1milisecondo. Ciò rappresenta una riduzione di quasi 10 volte della latenza rispetto al 4G. La latenza è il tempo necessario affinché i dati vadano e tornino dalla loro origine alla loro destinazione - il 5G impiegherà solo 1milisecondo. In altre parole, è essenzialmente il tempo necessario a un cellulare per richiedere informazioni a un server e ottenere la risposta.

Elevata larghezza di banda per unità di superficie. Nelle generazioni precedenti, più si era vicini alla sorgente, migliore e più veloce era la risposta. Tuttavia, nel 5G non importa dove si trovi l'utente, la sua porzione di segnale è garantita. Il 5G funzionerà con un numero maggiore di antenne più piccole rispetto al 4G, il che consentirà di collegare un numero ancora maggiore di dispositivi con larghezze di banda più elevate per periodi più lunghi, indipendentemente dalla posizione dell'utente.

Fino a 100 volte il numero di dispositivi collegati per unità di superficie rispetto al 4G LTE. Gli esperti prevedono 20 miliardi di dispositivi Internet of Things (IoT) entro il 2023.

99,999% disponibilità. Questo significa una disponibilità percepita del servizio in ogni momento.

Copertura 100%.

90% riduzione del consumo energetico della rete. Il 5G porterà anche a una riduzione dei costi. Aumenta la durata delle batterie dei dispositivi fino a 10 anni.

L'obiettivo generale è quello di espandere l'uso dello spettro radio, aumentando la gamma di lunghezze d'onda, consentendo a un gran numero di dispositivi di ottenere la connessione a Internet e di accedere a servizi specializzati.

Sebbene la lunghezza d'onda della radio sia caratterizzata da onde corte e lunghe, ha un'elevata velocità di trasmissione dei dati nel tempo. Le reti mobili hanno due parti principali, la Rete di accesso radio (RAN) e il Rete principale.

La RAN consiste in diversi nodi (antenne) che forniscono agli utenti l'accesso al Core. Il nucleo è l'elemento centrale della rete che fornisce il servizio agli utenti. Consente lo scambio di informazioni tra diverse sottoreti o reti locali.

La RAN 5G offre una funzione innovativa per aggiungere nuove onde radio ad alta frequenza a quelle esistenti, utilizzate per trasmettere i dati. Inoltre, fornisce una connessione continua".

Si prevede inoltre che il segnale della RAN 5G sarà composto da antenne più piccole rispetto a quelle attuali, posizionate molto più vicino all'utente.

Il 5G è progettato per soddisfare i requisiti di standard elevati, considerando server distribuiti sulla rete per soddisfare le esigenze di latenza", afferma Villota a proposito dei cambiamenti che il 5G sta apportando.

La proposta della tesi di laurea magistrale di Villota è stata quella di stabilire un controllo di ammissione per le Network Slice Requests (NSLRs) nel 5G utilizzando il Reinforcement Learning.

Il Network Slicing è la tecnologia che consente l'esecuzione di più reti virtuali isolate (chiamate Network Slices) che condividono la stessa infrastruttura di rete fisica.

Ogni Network Slice viene creata su richiesta ed è personalizzata per soddisfare i diversi requisiti dei servizi 5G.

Si prevede che i Network Slice Provider (NSP) ricevano diverse richieste di creazione di Network Slice da più tenant.

Il Reinforcement Learning, una tecnica di apprendimento automatico, viene utilizzato per ammettere le richieste in arrivo ottimizzando l'uso delle risorse e il profitto del PSN.

Inoltre, il 5G Core sfrutta le tecnologie di virtualizzazione per fornire servizi personalizzati per ogni specifica richiesta di settore o di segmenti di business.

Ciò significa che le risorse di rete saranno gestite più facilmente per fornire agli utenti e alle aziende le risorse di cui hanno bisogno.

Alcuni esempi di ciò che la tecnologia 5G fornirà agli utenti sono:

–        Realtà virtuale e aumentata. La caratteristica di bassa latenza del 5G consente di migliorare le esperienze di simulazione, come i giochi che utilizzano gli occhiali per la realtà virtuale.

–        Internet tattile. Si tratta della manipolazione di oggetti tramite il tocco. L'interazione uomo-macchina deve avvenire in tempo reale, raggiungendo una latenza bassissima, con una disponibilità estremamente elevata.

–        Connettività macchina-macchina. Conosciuto anche come M2M, è lo scambio di dati tra macchine con un intervento umano ridotto o nullo. Ciò consente ai sistemi di monitorare se stessi e rispondere di conseguenza.

–        Guida autonoma. I veicoli saranno in grado di comunicare con altri dispositivi di connessione e di raggiungere un'esperienza di guida più efficiente e sicura.

Quando questa straordinaria tecnologia sarà disponibile a casa mia?

I servizi iniziali hanno iniziato a essere disponibili in alcuni Paesi nel 2019. Tuttavia, la disponibilità a livello mondiale è prevista per il 2025.

 Le comunicazioni mobili continueranno a evolversi e a un certo punto ci adatteremo a frequenti miglioramenti.

I ricercatori parlano già delle caratteristiche del successore del 5G, il 6G..

La tecnologia sta accelerando, anche se è difficile accettare l'idea del 6G, alcuni scienziati hanno già parlato del 7G.

Tuttavia, sarà necessario a tempo per arrivarci.

Riferimento:

 Agiwal, M., Roy, A., & Saxena, N. (2016). Reti wireless 5G di nuova generazione: Un'indagine completa. Indagini e tutorial sulle comunicazioni IEEE, 18(3), 1617-1655.

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