RETI PRIVATE 5G

 

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MANUALI TECNICI

RETI PRIVATE 5G

Le Reti Private 5G (P5G) rappresentano l’evoluzione definitiva del concetto di rete aziendale. Nel 2026, non sono più una sperimentazione, ma lo standard per l’Industria 5.0 e la Logistica Avanzata.

A differenza del Wi-Fi o del 5G pubblico, una rete privata è un’infrastruttura dedicata, situata fisicamente all’interno di un perimetro aziendale (fabbrica, porto, magazzino), con frequenze e gestione totalmente sotto il controllo dell’azienda.

Architettura e Componenti Chiave

Una rete privata 5G si basa su tre pilastri tecnologici che la rendono superiore a qualsiasi altra soluzione wireless:

  1. URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications): Garantisce latenze inferiori a 5-10 millisecondi. Fondamentale per il controllo remoto di macchinari in tempo reale.
  2. mMTC (massive Machine Type Communications): Permette di connettere fino a 1 milione di dispositivi per km². Ideale per sensoristica capillare (IoT).
  3. Network Slicing: La capacità di dividere la rete virtualmente. Ad esempio, una “fetta” di banda è riservata ai robot (priorità massima), una ai visori AR (alta velocità) e una agli uffici (uso standard), senza che l’una interferisca con l’altra.

Dove la Rete Privata fa la Differenza

  1. Robotica e AGV (Automated Guided Vehicles)

Nelle grandi logistiche, i robot che spostano merci non possono permettersi “buchi” di segnale (tipici del passaggio tra vari access point Wi-Fi).

  • Vantaggio: Il 5G gestisce il handover (passaggio tra celle) in modo fluido, permettendo a centinaia di robot di muoversi in sincrono senza collisioni.
  1. Realtà Aumentata (AR) per Manutenzione e Training

Un manutentore indossa visori (come HoloLens o simili) per vedere istruzioni sovrapposte ai macchinari o per ricevere assistenza remota in 4K.

  • Vantaggio: La stabilità del segnale evita il “motion sickness” (nausea) causato dai ritardi video e permette il caricamento istantaneo di modelli 3D pesanti.
  1. Sensoristica IoT e Digital Twin

Migliaia di sensori monitorano temperatura, vibrazioni e pressione dei macchinari per la manutenzione predittiva.

  • Vantaggio: Tutti i dati confluiscono in un “Digital Twin” (gemello digitale) della fabbrica in tempo reale, permettendo simulazioni precise e prevenzione dei guasti.

Modelli di Implementazione in Italia

Esistono tre modi principali per realizzare una rete 5G privata:

  1. Standalone (Indipendente): L’azienda acquista l’hardware e gestisce le frequenze (laddove il Ministero lo permetta o tramite licenze locali). Massima sicurezza: i dati non lasciano mai il perimetro aziendale.
  2. Ibrida (Public-Private): L’operatore TLC (TIM, Vodafone, Fastweb, ecc.) riserva una porzione della sua rete pubblica all’azienda. Più economica, ma con minore controllo totale.
  3. Network as a Service (NaaS): Un system integrator installa e gestisce tutto “chiavi in mano” con un canone mensile, sollevando l’azienda dalla gestione tecnica.
  1. Confronto Tecnico: Perché non il Wi-Fi 6/7?
Caratteristica Wi-Fi 6/7 Rete Privata 5G
Copertura Limitata (molti access point) Ampia (poche antenne/small cells)
Mobilità Critica (rischio disconnessione) Perfetta (gestione cellulare)
Sicurezza Basata su password/certificati Basata su SIM/eSIM (livello carrier)
Latenza Variabile (best effort) Garantita e deterministica
Interferenze Alta (frequenze libere) Nulla (frequenze licenziate)

Aspetti Economici e Sfide

  • Costi: L’investimento iniziale è ancora alto (CAPEX significativo per l’hardware radio). Tuttavia, il ROI (Ritorno sull’Investimento) si vede nella riduzione dei fermi macchina e nell’aumento dell’efficienza logistica (fino al 20-30%).

INTEGRAZIONE DELLA RETE 5G CON UN CENTRALINO VoIP

Integrare una Rete Privata 5G (P5G) con un centralino VoIP (IP-PBX) già esistente significa trasformare lo smartphone o il tablet del magazziniere o del tecnico di linea in un interno del centralino, con la stessa affidabilità di un telefono fisso cablato.

ECCO COME SI REALIZZA TECNICAMENTE E QUALI SONO I VANTAGGI DI QUESTA “FUSIONE”

L’Architettura dell’Integrazione

L’integrazione avviene solitamente a livello di Core Network. Non immaginiamo il 5G come “internet senza fili”, ma come il “cavo invisibile” che collega il dispositivo mobile al server VoIP.

  1. Il Gateway di Interconnessione

Il cuore dell’operazione è l’interfaccia tra la 5G Core (5GC) e il Server VoIP/SIP.

  1. Autenticazione tramite SIM/eSIM

A differenza del Wi-Fi, dove serve una password, nel 5G privato l’identità è nella SIM.

  • Il centralino riconosce la SIM del dipendente come un interno certificato.
  • Quando il dipendente entra in azienda, il suo smartphone si aggancia alla cella 5G privata e il client VoIP (es. app mobile del centralino) riceve una priorità assoluta grazie al Network Slicing.

I Vantaggi Rispetto al Wi-Fi (Voice over Wi-Fi vs Vo5G)

Perché un’azienda dovrebbe integrare il VoIP nel 5G invece di usare il Wi-Fi aziendale?

  1. Handover Perfetto: Se un tecnico sta parlando al telefono mentre si sposta su un muletto da un capannone all’altro, il Wi-Fi spesso fa cadere la linea nel passaggio tra access point. Il 5G gestisce il cambio cella in millisecondi: zero interruzioni.
  2. Qualità del Servizio (QoS) Garantita: Nel Wi-Fi, se un collega scarica un file pesante, la voce può gracchiare (jitter). Nel 5G privato, puoi riservare una “corsia preferenziale” (Slice) per il traffico voce che nessuno potrà mai rallentare.
  3. Sicurezza “Carrier Grade”: La voce viaggia criptata nativamente tra la SIM e la Core Network, rendendo quasi impossibili le intercettazioni interne (sniffing), tipiche delle reti Wi-Fi meno protette.

COME SI IMPLEMENTA: I 3 STEP TECNICI

Step 1: Mappatura degli Interni

Bisogna configurare il centralino (che sia un 3CX, Asterisk, Cisco o Avaya) affinché accetti registrazioni provenienti dal range di indirizzi IP della sottorete 5G privata.

Step 2: Configurazione della “Voce su 5G” (VoNR)

Se lo smartphone supporta il VoNR (Voice over New Radio), la chiamata può viaggiare direttamente come pacchetto dati 5G puro. In alternativa, si utilizza un client SIP (App) installato sullo smartphone che “vede” il centralino come se fosse in ufficio, sfruttando la bassissima latenza del 5G.

Step 3: Integrazione con i Sistemi di Allarmistica

In un polo logistico, questa è la “Killer App”:

  • Se un sensore IoT su una pressa rileva un’anomalia (tramite 5G), il sistema può far partire in automatico una chiamata VoIP di emergenza verso i cellulari dei manutentori agganciati alla rete privata.

Perché questa è una grande opportunità.

Le aziende hanno già speso migliaia di euro per i centralini VoIP. L’idea di doverli cambiare per passare al 5G le spaventa. La figura di uno specialista serve a rassicurarle:

  • “Non dobbiamo buttare il vostro centralino. Lo useremo come ‘cervello’ e useremo il 5G come ‘sistema nervoso’ per portarlo ovunque nel perimetro aziendale, eliminando i telefoni cordless DECT che non prendono mai bene.”

Un esempio pratico: Il “Cordless Killer”

Molte industrie usano ancora sistemi DECT (i vecchi cordless professionali) con decine di antenne sparse ovunque.

  • Si potrebbe pensare alla dismissione del DECT a favore del 5G privato. Una sola antenna 5G può coprire un’area dove servirebbero 10 antenne DECT, e gli utenti usano lo smartphone che hanno già in tasca.

SCHEDA PROGETTO:

MODERNIZZAZIONE COMUNICAZIONI WIRELESS

Transizione da Infrastruttura DECT a Ecosystem VoIP su Rete Privata 5G

ANALISI DELLO STATO DI FATTO (IL PROBLEMA)

Se attualmente, l’azienda utilizza una tecnologia DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) e presenta le seguenti criticità:

  • Costi di Infrastruttura: Necessità di numerose celle (antenne) per coprire aree vaste (una cella DECT copre mediamente 30-50 metri indoor).
  • Limiti Funzionali: Solo voce (niente dati, niente video, niente integrazione con app aziendali).
  • Hardware Dedicato: Necessità di acquistare e riparare portatili specifici, spesso costosi e fragili.
  • Obsolescenza: Difficoltà nel reperire ricambi e integrazione nulla con i nuovi sistemi Cloud/IoT.

 

LA SOLUZIONE PROPOSTA: VoIP su 5G PRIVATO

L’integrazione del centralino VoIP esistente con una micro-cella 5G Privata permette di utilizzare lo smartphone aziendale come terminale unico.

Caratteristica Vecchio Sistema DECT Nuovo Sistema VoIP su 5G
Copertura Capillare (10-20 antenne) Ampia (1-2 antenne Small Cell)
Servizi Solo Voce Voce HD, Video, Chat, Dati, IoT
Dispositivi Cordless proprietari Smartphone/Tablet (BYOD o Aziendali)
Roaming/Handover Rischio caduta linea tra celle Perfetto e impercettibile
Interferenze Possibili con altre reti 1.9 GHz Assenti (frequenza licenziata/dedicata)

 

ANALISI DEI RISPARMI (BUSINESS CASE)

Riduzione costi CAPEX (Investimenti)

  • Consolidamento Hardware: Eliminazione dell’acquisto di portatili DECT (risparmio stimato: €150-€250 per ogni nuovo utente).
  • Riduzione Cablaggio: Meno antenne significa meno punti rete PoE da installare e certificare.

Riduzione costi OPEX (Gestione)

  • Manutenzione Semplificata: Gestione centralizzata via software (SDN) invece di interventi fisici sulle antenne DECT.
  • Efficienza Energetica: Una rete 5G moderna consuma meno rispetto a una fitta rete di vecchie celle DECT sempre attive.
  • Produttività: Un tecnico con smartphone 5G può ricevere una chiamata VoIP mentre consulta un manuale tecnico in Cloud o invia un video della riparazione, riducendo i tempi di intervento del 20%.

VANTAGGI STRATEGICI AGGIUNTIVI

  • Sicurezza: L’accesso alla rete è garantito dalla SIM/eSIM, eliminando i rischi di intercettazione delle frequenze DECT standard.
  • Scalabilità: Aggiungere un nuovo utente significa semplicemente abilitare una licenza sul centralino e inserire una SIM, senza installare nuovo hardware radio.
  • Il futuro: La rete 5G installata per la voce potrà, domani, gestire anche robotica, sensori di sicurezza e logistica automatizzata.

CONCLUSIONI E PROSSIMI PASSI

  • Il passaggio al VoIP su 5G non è solo un cambio di “telefoni”, ma l’abilitazione di una piattaforma digitale che elimina i silos tecnologici.

ARCHITETTURA TECNICA 5G

Descrizione dei Componenti (Glossario Tecnico)

  • gNodeB (gNB)

È la “stazione radio” (l’antenna). Nel 5G privato si usano spesso le Small Cells, apparati compatti grandi come un router Wi-Fi ma molto più potenti, che gestiscono la connessione wireless con i dispositivi.

È il “vigile urbano”. Gestisce l’autenticazione del dispositivo (tramite SIM) e decide se l’utente può accedere alla rete mentre si sposta tra diverse antenne.

Questo è il componente più importante per l’integrazione VoIP. L’UPF è il “casello autostradale” dove passano i dati (fonia, video, file). Perché è importante: In una rete privata, l’UPF è installato fisicamente in azienda (Edge Computing). Questo garantisce che la voce del centralino non esca mai su internet, garantendo latenza quasi zero e massima sicurezza.

User Equipment (UE)

  • Nel sistema universale di telecomunicazioni mobili (UMTS) e nel 3GPP Long Term Evolution (LTE), l’apparecchiatura utente è un qualsiasi dispositivo utilizzato direttamente da un utente finale per comunicare. Può essere un telefono cellulare, un computer portatile dotato di un adattatore a banda larga mobile o qualsiasi altro dispositivo.

Radio Access Network(RAN)

  • E’ una rete di accesso radio (RAN) è parte di un sistema di telecomunicazioni mobili che implementa una tecnologia di accesso radio (RAT). Concettualmente, si trova tra un dispositivo come un telefono cellulare, un computer o qualsiasi macchina controllata a distanza e fornisce la connessione con la sua rete centrale (CN).

COME AVVIENE L’INTEGRAZIONE VOIP (DETTAGLIO TECNICO)

Nello schema sopra, il Centralino VoIP (I) è collegato direttamente all’UPF (F).

  1. Segnalazione: Quando lo smartphone (A) compone un numero, l’AMF autentica la SIM.
  2. Canale Dati: L’SMF apre un tunnel tra lo smartphone e l’UPF.
  3. Flusso Voce: I pacchetti voce (SIP/RTP) passano dall’UPF direttamente al Centralino VoIP aziendale tramite un’interfaccia chiamata N6.
  4. Latenza: Poiché tutto avviene dentro le mura aziendali, la latenza è stabilmente sotto i 10ms, eliminando eco o ritardi nelle conversazioni.

Si evidenzia che tutto il blocco “5G Core” può essere virtualizzato su un server che l’azienda potrebbe già possedere o su un piccolo apparato dedicato. Non servono più intere stanze piene di hardware come 40 anni fa.

Entriamo nel cuore del “motore” della rete 5G. Se i blocchi dello schema precedente sono gli organi, i protocolli SCTP e NGAP sono il sistema nervoso che permette loro di scambiarsi ordini precisi e immediati.

IL PROTOCOLLO SCTP (STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL)

Il SCTP è il protocollo di trasporto su cui poggia la segnalazione 5G. Si colloca allo stesso livello di TCP e UDP, ma è molto più evoluto e robusto.

  • Dove opera: Viaggia sull’interfaccia N2 (tra l’antenna gNodeB e l’AMF della Core).
  • Perché non si usa il TCP? Il TCP è “orientato al flusso”: se si perde un pacchetto, tutto il flusso si blocca (Head-of-line blocking). Il 5G non può permetterselo.
  • Punti di forza:
    • Multi-homing: SCTP permette a una connessione di avere più indirizzi IP contemporaneamente. Se un link fisico cade, la segnalazione passa istantaneamente sull’altro senza che la sessione 5G cada. Massima affidabilità per le industrie.
    • Multi-streaming: Può trasportare diversi flussi di messaggi indipendenti. Se un messaggio di un sensore IoT ha un errore, le chiamate VoIP sugli altri flussi continuano a scorrere senza rallentamenti.

IL PROTOCOLLO NGAP (NEXT GENERATION APPLICATION PART)

Mentre SCTP è il “furgone” che trasporta i pacchi, il NGAP (definito nello standard 3GPP TS 38.413) è il contenuto dei pacchi. È il linguaggio specifico che l’antenna e la Core Network usano per capirsi.

  • Funzione principale: Gestisce la sessione dell’utente (UE).
  • Cosa fa concretamente?
    • Paging: Quando arriva una chiamata VoIP, l’NGAP ordina alle antenne di “cercare” lo smartphone dell’utente.
    • Mobility Management: Gestisce il passaggio (Handover) di un robot o di un telefono da un’antenna all’altra.
    • Configurazione dei NAS (Non-Access Stratum): Trasporta i messaggi criptati tra lo smartphone e la Core Network senza che l’antenna possa “leggerli”.

PROTOCOLLO HTTP/2 (SERVICE-BASED ARCHITECTURE)

Questa è la vera rivoluzione del 5G rispetto al 4G. All’interno della Core Network (tra AMF, SMF e UDM), i blocchi non usano più protocolli proprietari pesanti, ma usano HTTP/2.

  • Perché è importante? La rete 5G oggi è fondamentalmente un insieme di “siti web” (microservizi) che comunicano tra loro.
  • Vantaggio tecnico: Questo permette di installare la Core Network su server standard (COTS – Commercial Off-The-Shelf) o in Cloud, abbattendo i costi hardware di cui parlavamo prima.

SCHEMA DEL “PROTOCOL STACK” (PILA DEI PROTOCOLLI)

Ecco come si sovrappongono questi protocolli sull’interfaccia di controllo (N2):

Livello Protocollo Scopo
Applicazione NGAP Logica di controllo 5G (Ordini)
Trasporto SCTP Trasporto sicuro e multi-flusso
Rete IP Indirizzamento (IPv4 o IPv6)
Data Link Ethernet Connessione fisica tra antenna e server

Spiegazione ai non tecnici:

Immaginate un’azienda con un sistema di videosorveglianza 5G e telefonia VoIP:

  • SCTP è come avere due binari ferroviari invece di uno: se uno si rompe, il treno (la comunicazione) non deraglia.
  • NGAP è il capostazione che decide quale treno ha la precedenza (es. dare priorità alla chiamata di emergenza rispetto al download di un file).

Un consiglio al responsabile tecnico:

Ricordate che il SIP (per il VoIP) viaggia “dentro” questi tunnel. Se l’NGAP o l’SCTP hanno problemi, il SIP non riuscirà mai a registrare l’interno. Sapere dove guardare in caso di guasto (analizzando i log SCTP) vi dà un vantaggio enorme sui tecnici che conoscono solo il VoIP “puro”.

Analizzare un messaggio NGAP è come leggere gli “ordini di servizio” che passano tra il campo (l’antenna gNodeB) e il quartier generale (l’AMF).

Quando un utente accende lo smartphone o un robot entra in copertura, viene inviato un messaggio fondamentale chiamato Initial UE Message. Questo messaggio “impacchetta” al suo interno la richiesta di registrazione.

Ecco come appare la struttura logica di questo messaggio (formattato per facilitarne la lettura, solitamente viaggia in formato binario ASN.1).

Esempio di Messaggio: NGAP Initial UE Message

Immaginiamo che uno smartphone con una SIM aziendale si stia collegando alla tua rete privata 5G.

ANALISI DEI CAMPI CHIAVE

Perché questi dati sono importanti per quando fai troubleshooting?

  1. NAS-PDU (The Envelope): È la “busta chiusa”. L’antenna (gNodeB) non sa cosa c’è scritto dentro; lo trasporta e basta. Se la registrazione fallisce qui, il problema è quasi certamente sulla SIM o nel database utenti (UDM) della Core Network, non nell’antenna.
  2. RAN-UE-NGAP-ID: È il “numero del ticket”. Se devi analizzare i log perché un terminale VoIP si disconnette continuamente, cercherai questo ID per seguire tutta la “vita” della connessione di quel dispositivo.
  3. Allowed-NSSAI (The Slice): Questo è fondamentale per l’integrazione che dicevamo. Qui viene deciso se l’utente ha diritto ad accedere alla “fetta di rete” riservata alla fonia VoIP. Se il valore è sbagliato, lo smartphone si collegherà ai dati ma il centralino risulterà “non raggiungibile”.
  4. User Location Information (ULI): Ti dice esattamente da quale cella sta trasmettendo l’utente. In un grande polo logistico, ti permette di capire se una zona d’ombra (dove cade la linea) è dovuta a una specifica antenna mal configurata.

Come di vedremmo questo messaggio nella realtà.

Se ti collegassi con un PC alla porta di monitoraggio dello switch aziendale, useresti un software come Wireshark.

  • Vedresti un pacchetto SCTP.
  • All’interno, espandendo l’albero, troveresti NGAP.
  • Sotto ancora, vedresti i campi che ti ho elencato sopra.

STRUMENTI SOFTWARE (DIAGNOSTICA LOGICA E PROTOCOLLI)

Il software è il tuo “occhio” all’interno dei tunnel criptati e dei messaggi NGAP/SCTP che abbiamo analizzato.

  • Wireshark (con plugin 5G): Lo standard assoluto. Nel 2026 è essenziale avere i file di decodifica (dissectors) aggiornati per le ultime release 3GPP (Release 17/18). Ti permette di leggere i messaggi NGAP, SIP e il traffico GTP-U.
  • Amarisoft WebGUI / Open5GS Control Center: Se lavori con core network aperte o virtualizzate, questi tool forniscono dashboard in tempo reale per vedere quanti UE (User Equipment) sono registrati e lo stato delle “Slices”.
  • iPerf3: Fondamentale per testare il throughput reale. In una rete 5G privata, si usa per verificare se la rete sta davvero erogando i Gbps promessi o se c’è saturazione sull’interfaccia N6 (verso il centralino).
  • Zabbix o Nagios: Per il monitoraggio proattivo. Ti permettono di ricevere un alert sul cellulare se un’antenna gNodeB smette di rispondere o se la latenza verso il centralino VoIP supera i 20ms.

STRUMENTI HARDWARE (DIAGNOSTICA FISICA E RADIO)

Mentre una volta avevi il “golden phone” per testare le linee, oggi hai bisogno di dispositivi che analizzino lo spettro elettromagnetico.

  • SDR (Software Defined Radio) + Analizzatore di Spettro: Dispositivi come l’HackRF One o analizzatori palmari professionali (es. VIAVI o Anritsu). Servono per vedere se ci sono interferenze sulle frequenze licenziate della rete privata.
  • Scanner 5G NR / Test Mobile: Uno smartphone “rootato” o un modulo industriale (es. Quectel) con software come Network Signal Guru (NSG). Ti permette di vedere a quale cella sei agganciato, il livello di segnale (RSRP) e la qualità (SINR) direttamente sul campo.
  • TAP di Rete (Test Access Point): Fondamentale per “intercettare” il traffico tra l’antenna e la Core senza interrompere il servizio. A differenza del Port Mirroring degli switch, il TAP fisico non scarta pacchetti in caso di saturazione.
  • Riflettometro Ottico (OTDR) Moderno: Poiché le antenne 5G (gNodeB) sono collegate alla Core tramite fibra (Fronthaul/Backhaul), un piccolo OTDR palmare è indispensabile per trovare pieghe o rotture nella fibra all’interno dei capannoni.

IL LABORATORIO PORTATILE PER UN TECNICO (FIELD KIT)

  1. Laptop ad alte prestazioni: Almeno 32GB di RAM per far girare macchine virtuali (VM) o container Docker che simulano una Core Network 5G per i test.
  2. Dongle USB 5G Industriale: Per testare la connettività su diversi operatori o sulla rete privata del cliente senza usare lo smartphone personale.
  3. SBC (Session Border Controller) Portatile: Un piccolo apparato (anche un Raspberry Pi configurato opportunamente) per simulare un interno VoIP e testare la risposta della rete prima di collegare il centralino reale.
  1. Sintesi delle Verifiche (Check-list Diagnostica)
Problema Strumento da usare Cosa cercare
Eco/Ritardo Voce Wireshark + iPerf3 Jitter elevato e latenza sui pacchetti RTP
Il telefono non si registra Wireshark (NGAP) Errore nel messaggio Authentication Failure
Cade la linea muovendosi Network Signal Guru Problemi di Handover tra antenne
Velocità bassa Analizzatore di Spettro Interferenze sulla frequenza o segnale debole