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MANUALI TECNICI
RETE 5G
INTRODUZIONE
L’intelligenza artificiale, internet, blockchain, pagamenti digitali e digitalizzazione hanno la necessità di sempre più performanti linee di comunicazione. Ecco quindi che il 5G diventa fondamentale per l’economia e la tecnologia attuale.
Per non ricreare la confusione che si ingenerò all’epoca del lancio delle soluzioni di connettività 4G/LTE, l’organizzazione internazionale ITU (International Telecommunication Union) che si occupa della definizione degli standard nelle telecomunicazioni e nell’uso delle onde radio ha stabilito che la banda di picco di una singola cella LTE che oggi può trasferire 1 Gbps, con il 5G dovrà sostenere almeno 20 Gbps in ricezione e almeno 10 Gbps in trasmissione, dovrà permettere la connessione di almeno un milione di dispositivi per chilometro quadrato e la latenza non dovrà superare i 4 ms, oggi con LTE, se va bene, è tra i 70 e i 100 ms. A parte le performance “di picco”, secondo l’ITU le reti 5G dovranno consentire il trasferimento dei dati ad almeno 100 Mbps in ricezione e 50 Mbps in trasmissione per ciascun utente connesso.
I blocchi messi all’asta il 2/10/2018 dal MISE sono state suddivisi in base alle frequenze: 5 lotti per la banda 700 MHz FDD, 4 lotti per la banda 3.700 MHz , 5 lotti per la banda 26 GHz, e 3 lotti per le frequenze 700 SDL (Supplemental Down Link) che essendo meno interessanti rispetto a tutte le altre nessun operatore ha presentato offerte.
Le bande di frequenze in Italia, dopo l’asta sono state così suddivise.
Frequenze 5G Banda 700 MHz FDD
- 700 MHz blocco riservato (10 MHz) Iliad
- 700 MHz blocco generico (5 MHz) Vodafone
- 700 MHz blocco generico (5 MHz) TIM
- 700 MHz blocco generico (5 MHz) TIM
- 700 MHz blocco generico (5 MHz) Vodafone
Frequenze 5G Banda 3.700 MHz
- 3.700 MHz blocco specifico (80 MHz) TIM
- 3.700 MHz blocco generico (80 MHz) Vodafone
- 3.700 MHz blocco generico (20 MHz) Wind Tre
- 3.700 MHz blocco generico (20 MHz) Iliad
Frequenze 5G Banda 26 GHz
- 26 GHz blocco generico TIM
- 26 GHz blocco generico Iliad
- 26 GHz blocco generico Fastweb
- 26 GHz blocco generico Wind Tre
- 26 GHz blocco generico Vodafone
Le trasmissioni del 5G dovranno affrontare non solo i limiti di capacità della rete esistente ma anche l’affidabilità, la copertura, la latenza, ecc., e potrebbe avvenire attraverso le onde millimetriche EHF (Extremely High Frequency) o e MiMo (Multiple Input-Multiple Output): in italiano entrate multiple e uscite multiple.
L’EHF utilizzano una fascia di onde radio che va dai 30 ai 300 Ghz con una lunghezza d’onda tra 1 e 10 mm. Questo tipo di onde radio, rispetto alle frequenze più basse, hanno un’alta attenuazione e vengono assorbite dai gas nell’atmosfera. Il suo raggio di azione è di circa un chilometro, e per usarlo nelle telecomunicazioni necessita di avere molte più antenne sulla breve distanza.
Con MiMo si indica il sistema di antenne multiple, sia dal lato trasmittente che da quello ricevente. Lo scopo è quello di migliorare le prestazioni del canale di comunicazione in termini di velocità dei dati e affidabilità. Inoltre permette di non consumare più spettro radio o causare interferenze in un’area densa di utenti, che si traduce a un minor numero di chiamate interrotte e una trasmissione di qualità. Per ultimo, ma non banale, può essere più conveniente il costo delle infrastrutture.
IL 5G: OLTRE LA VELOCITÀ, L’ERA DELLA RETE PROGRAMMABILE
Il 5G (Fifth Generation) non è un semplice potenziamento del 4G LTE. Se il passaggio dal 3G al 4G ci ha permesso di portare Internet “ovunque”, il 5G è stato progettato per connettere ogni cosa: dai sensori industriali ai veicoli autonomi, fino alla chirurgia a distanza.
- I Tre Pilastri del 5G (Standard 3GPP)
Per capire il 5G, bisogna guardare ai tre scenari d’uso definiti dal 3GPP, che coprono esigenze diverse:
- eMBB (Enhanced Mobile Broadband): È l’evoluzione che l’utente comune percepisce. Più banda (fino a 10-20 Gbps) per video in 8K e realtà aumentata.
- URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications): Il cuore dell’industria. Riduce la latenza sotto i 5 millisecondi. È essenziale per il controllo dei robot nelle fabbriche e per la sicurezza stradale (V2X).
- mMTC (Massive Machine Type Communications): La capacità di gestire fino a 1 milione di dispositivi per km². È la base delle Smart City e dell’Internet delle Cose (IoT).
L’Architettura: NSA vs SA
Una delle distinzioni tecniche più importanti è la differenza tra le due modalità di deploy:
- 5G Non-Standalone (NSA): Utilizza le frequenze 5G per il trasporto dati, ma poggia ancora sulla “vecchia” Core Network del 4G. È stata la fase di transizione.
- 5G Standalone (SA): La vera rivoluzione. Qui anche il cuore della rete (Core Network) è 5G. È solo in questa modalità che si possono sfruttare il Network Slicing e la bassa latenza nativa.
Le Tecnologie Abilitanti (Il “Motore” del 5G)
- Massive MIMO e Beamforming
- A differenza delle vecchie antenne che trasmettevano il segnale ovunque (spreco di energia), il Beamforming focalizza il segnale radio come un riflettore direttamente verso il dispositivo dell’utente, aumentando l’efficienza e la capacità.
- È la capacità di “affettare” la rete fisica in più reti virtuali.
- Esempio pratico: Su un’unica antenna posso creare una “fetta” ultra-sicura per i servizi di emergenza (ambulanza), una fetta a bassa latenza per i robot industriali e una fetta standard per la navigazione web dei dipendenti.
- Il 5G sposta la potenza di calcolo vicino all’utente. Invece di inviare i dati a un server a migliaia di chilometri, l’UPF (User Plane Function) li smista verso un server situato alla base dell’antenna o nel perimetro aziendale.
I Protocolli di Segnalazione: Il Sistema Nervoso
- SCTP: Garantisce che la segnalazione arrivi a destinazione senza errori, gestendo flussi multipli.
- NGAP: Il linguaggio tra antenna (gNodeB) e la funzione di accesso (AMF).
- HTTP/2: Utilizzato all’interno della Core Network per permettere ai vari moduli (SMF, UDM, ecc.) di comunicare tra loro come micro-servizi web.
IL 5G PRIVATO (P5G): LA NUOVA FRONTIERA PER LE AZIENDE
Questa è forse la sezione più attuale. Le aziende oggi possono avere la propria rete 5G dedicata, operante su frequenze licenziate o locali (come i 3.7 GHz in Italia per uso verticale).
- Sicurezza: I dati non escono mai dal perimetro aziendale.
- Sostituzione del Wi-Fi: Il 5G gestisce meglio l’handover (passaggio tra celle) rispetto al Wi-Fi, rendendolo perfetto per gli AGV (carrelli autonomi) nei magazzini logistici.
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.
- UPF (User Plane Function) – Il componente chiave
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.
- 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.
- 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).
CONSIDERAZIONI STORICHE: DAL DOPPINO AL 5G
Per concludere:
Il 5G non è la fine di un percorso, ma l’integrazione finale. Se un tempo avevamo reti separate per voce (PSTN),
dati (ISDN/ADSL)
e mobile (GSM), il 5G aspira a essere la rete unica universale basata totalmente su IP.
