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MANUALI TECNICI
URLLC: COS’È E COME FUNZIONA
Ultra-Reliable Low Latency Communications (URLLC), parte integrante dell’architettura di rete 5G, consente una gestione più efficiente dei trasferimenti dati grazie a trasmissioni più rapide ottenute mediante l’utilizzo di una sottoportante più ampia e la possibilità di pianificare trasmissioni sovrapposte. Questa tecnologia supporta trasferimenti di dati critici che richiedono una latenza estremamente bassa, come nel caso delle auto autonome e della chirurgia a distanza.
L’architettura di rete 5G è stata progettata tenendo conto di tre aree di servizio chiave:
- Massive Machine-Type Communications (mMTC). Verrà utilizzata per connettere un gran numero di dispositivi e si prevede che trasformerà il settore dell’IoT.
- Enhanced Mobile Broadband (eMBB). Supporta applicazioni ad alta larghezza di banda come la realtà aumentata/virtuale (AR e VR) e lo streaming, offrendo velocità di download più elevate e un’esperienza utente migliorata.
- Ultra-reliable Low-Latency Communication (URLLC). Verrà utilizzata per applicazioni mission-critical che richiedono una connessione garantita e bassa latenza.
COS’È URLLC?
L’URLLC è progettato per supportare casi d’uso che necessitano di una rete con elevatissima affidabilità, superiore al 99,999%, e una latenza estremamente ridotta, intorno a 1 millisecondo, per garantire lo scambio rapido ed efficiente dei dati. Un esempio emblematico è rappresentato dalla guida autonoma, che richiede connessioni capaci di offrire tali prestazioni per gestire i rischi elevati associati. La guida autonoma comporta numerosi vantaggi, come il risparmio di tempo e un miglioramento della sicurezza, eliminando gli errori umani. Tuttavia, per il suo funzionamento ottimale, è fondamentale che tutti i veicoli siano connessi reciprocamente (comunicazione veicolo a veicolo) e integrati con le infrastrutture stradali (comunicazione veicolo a infrastruttura), tra cui sistemi semaforici, servizi di emergenza e piattaforme di manutenzione delle strade. La condivisione dei dati deve avvenire in tempo reale e con una latenza minima, poiché gli elevati standard di sicurezza impongono connessioni ultra-affidabili.
Le fabbriche intelligenti e l’Industria 4.0 condividono esigenze simili, in cui macchinari e robot devono comunicare tra loro in tempo reale. Questi sistemi potrebbero inoltre aver bisogno di dati immediati provenienti da vari sensori presenti nell’impianto produttivo. La tecnologia a bassa latenza permette ai sistemi automatizzati di operare in maniera sicura ed efficiente, ottimizzando le linee di produzione. Ulteriori applicazioni possono riguardare ambiti come la telemedicina e la realtà aumentata, ad esempio nella chirurgia a distanza, la gestione intelligente della distribuzione energetica, così come il gaming e le esperienze di intrattenimento basate su servizi cloud.
COME FUNZIONA?
Il network slicing, noto anche come networking definito dal software (o tecnologia SDN), permette a ciascuna delle tre principali aree 5G di operare in modo indipendente all’interno dell’ecosistema 5G. Ogni slice funziona come una rete autonoma, con requisiti specifici per provisioning, sicurezza e qualità del servizio. Ad esempio, mMTC, che necessita di bassa sicurezza e ridotta larghezza di banda, è separato da URLLC, progettato per garantire alta sicurezza e affidabilità. Nonostante queste differenze, tutte le slice condividono la medesima infrastruttura fisica della rete. URLLC offre un livello di affidabilità eccellente e una latenza minima. Questo viene misurato dal fatto che non più dello 0,001% dei pacchetti da 20 byte fallisce nella consegna entro 1 millisecondo. L’architettura della rete 5G punta a minimizzare tali errori e ritardi di consegna grazie a tecnologie avanzate come il beamforming, il network slicing e l’uso di protocolli per la ritrasmissione dei pacchetti.
Per ottenere trasmissioni a bassissima latenza, la tecnologia 5G può utilizzare l’accesso in uplink senza concessione. In un sistema 4G LTE, ci si aspetterebbe che il dispositivo utente e la stazione base si scambino una serie di richieste di segnalazione, un “handshake”, prima di scambiare qualsiasi dato. La stazione base deve concedere l’accesso prima che i dati possano essere inviati, aggiungendo latenze fino a 11 ms.
Un sistema 5G URLLC può adottare l’accesso in uplink senza concessione, permettendo alle stazioni base di riservare capacità specifica per le trasmissioni uplink. Questo consente al dispositivo utente di evitare l’attesa legata alle richieste di pianificazione e concessione dell’accesso, riducendo significativamente la latenza end-to-end. Per quanto riguarda i dati in downlink, le risorse possono essere assegnate da altre parti della rete. Questo processo, noto come prelazione, prevede che il dispositivo venga informato in caso di modifica del tipo di connessione.