5G

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Ogni sviluppo importante nelle tecnologie cellulari porta con sé una serie di miglioramenti critici e il 5G non fa eccezione.
Sebbene siamo ben consapevoli che il 5G non è una parola d'ordine o un concetto di marketing, è comunque essenziale identificarne i limiti e le reali capacità se non vogliamo rischiare disillusioni, investimenti diluiti e, soprattutto, il fallimento del progetto.

In primo luogo, è importante partire dal presupposto che i guadagni tecnologici tra il 5G e il 4G sono almeno altrettanto significativi di quelli tra il 4G e il 3G. Questi guadagni consentiranno nuove funzionalità, nuovi servizi e persino nuove linee di business, se e solo se saranno perfettamente identificati e integrati nelle specifiche del progetto... e nel prodotto finale.

In secondo luogo, ma non per questo meno importante, il 5G non è destinato a sostituire il 4G. Il 5G non può soddisfare tutte le esigenze degli utenti di oggi e le soluzioni 4G, in particolare per l'IoT, saranno disponibili ancora per molti anni. Gli operatori hanno chiaramente espresso il desiderio che queste due tecnologie si completino a vicenda, quindi dobbiamo esaminare attentamente il contesto di applicazione per fare le scelte più appropriate.

I punti di forza del 5G sono tre, ma il più noto è probabilmente la sua capacità di supportare velocità di trasmissione dati molto elevate.
Questo spiega perché oggi il suo mercato principale è la telefonia mobile. Un mercato pionieristico per definizione, la telefonia mobile può sfruttare una parte di questa velocità per portare nuovi usi o migliorare quelli esistenti.

Tuttavia, questa velocità può variare notevolmente a seconda delle frequenze utilizzate per trasportare il segnale. Parleremo solo di velocità di trasmissione teoriche, perché queste variano molto a seconda dell'ambiente, che è difficile da riprodurre in modo identico.

Da 2,1Gb/s sulla banda da 3,5GHz, il throughput può rapidamente precipitare a 615Mb/s quando si utilizza la banda da 2,1GHz.

Sebbene la banda 3,5GHz sia stata assegnata esclusivamente al 5G, è perfettamente possibile utilizzare il protocollo 5G
sulle bande di frequenza 4G. Per fare un ulteriore passo avanti, l'ARCEP ha autorizzato FREE a rifornire la banda 3G 700MHz per implementare la sua rete 5G.

Quest'ultima strategia è un'arma a doppio taglio: come tutte le frequenze (più o meno) basse, la sua capacità di penetrare in ambienti difficili, come i condomini, è molto importante per garantire un certo livello di servizio al maggior numero possibile di clienti. D'altro canto, queste stesse basse frequenze sono incompatibili con velocità eccessivamente elevate e Free può fornire un servizio appena più veloce della sua rete 4G standard. 

In questo caso specifico, uno dei rischi maggiori è la percezione del cliente finale, che tende a mettere in dubbio i vantaggi del 5G, e quindi gli investimenti effettuati, che invece si ripercuotono pienamente sulla fattura finale. Date le somme in gioco, la "customer experience" in questo caso è intrinsecamente legata al modo in cui il 5G viene implementato, sia sulla rete che nell'applicazione del cliente.

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Standard e applicazioni :

Uno dei principali vantaggi della tecnologia cellulare è che si tratta di uno standard definito e implementato da un gruppo di produttori.

Il gran numero di operatori organizzati in gruppi di lavoro garantisce l'interoperabilità e un pool di fornitori per mantenere i prezzi bassi. 

Questi standard sono definiti da un equilibrio tra due grandi organizzazioni:

• Il 3GPP, l'organizzazione no-profit storicamente nata per la creazione del 3G, riunisce 7 organizzazioni per lo sviluppo di standard di telecomunicazione (ARIB, ATIS, CCSA, ETSI, TSDSI, TTA, TTC). Queste organizzazioni dispongono quindi di un quadro stabile per la definizione di :

• Core di rete, ovvero i nodi centrali nel cuore delle reti degli operatori.
• Servizi e sistemi associati. 
• La rete centrale e i terminali.

• La GSMA, un'associazione che rappresenta gli interessi degli operatori di telefonia mobile di tutto il mondo. Mentre il 3GPP definisce le specifiche di rete, la GSMA definisce le funzioni e la loro implementazione, come la voce su LTE (VoLTE) o la scheda SIM incorporata (eSIM). Il GSMA organizza anche tutte le attività di comunicazione e promozione del settore, come il Mobiles World Congress, che si svolge durante l'anno nelle 3 regioni principali.
  
  
  

Velocità e infrastruttura:

Come abbiamo appena visto, il vantaggio di velocità del 5G è strettamente correlato all'infrastruttura di rete realizzata dagli operatori. Ma anche dall'infrastruttura di rete del produttore che ha deciso di gestire la propria rete 5G. Questo è uno dei principali progressi di questo standard, ovvero la possibilità di implementare una rete privata senza dipendere da un operatore esterno. Sul modello della rete LoRa, i clienti possono acquistare e installare le proprie stazioni base, previa dichiarazione e autorizzazione. Naturalmente, l'obiettivo non è quello di competere con gli operatori - perché queste installazioni devono essere geograficamente molto limitate - ma di coprire uno spazio privato come un edificio o un sito industriale per le proprie esigenze. Basandosi su uno standard perfettamente definito e controllato, il cliente può creare applicazioni basate su tecnologie di massa e quindi ottenere costi inferiori e maggiori funzionalità rispetto a una soluzione basata su uno standard proprietario. Ed evitare lo scenario peggiore: l'aggregazione di più tecnologie, dove la somma degli sforzi di integrazione e di approvvigionamento può rendere la maggior parte dei progetti troppo complessi e quindi non redditizi.

Poiché il 5G è ancora agli inizi, l'ottimizzazione economica basata sui volumi è ancora molto timida e la tecnologia è attualmente confinata alle fasi di test e prototipo. Ma le opportunità ci sono e il 5G fornirà soluzioni concrete nei prossimi anni.

Le caratteristiche principali del 5G:

1 . Flusso

La parte più visibile dell'iceberg 5G, il throughput, è la funzione più nota perché è quella più attesa dall'utente "standard". Con le prime velocità di trasmissione dati disponibili oggi a circa 1Gb/s, che dovrebbero salire a 10Gb/s con la maturazione dei protocolli di comunicazione, le prospettive per i mercati sia consumer che industriali sono eccellenti. 

2 . Tempo di latenza:

Questa è l'altra promessa del 5G: la capacità di trasmettere messaggi molto più velocemente, per una maggiore immediatezza. Probabilmente stiamo pensando al mondo dei giochi, dove questa funzione può essere essenziale ma non è affatto vitale. Siamo più interessati al mondo della medicina, dove questa funzione permette al chirurgo di controllare in tempo reale le apparecchiature che lavorano sul paziente da centinaia o migliaia di chilometri di distanza. Qualsiasi imprecisione o discrepanza nella gestione può avere conseguenze immediatamente drammatiche. 

Queste latenze possono avere un impatto significativo anche quando l'indicazione precisa dell'ora è la chiave per l'applicazione desiderata. O quando il pilotaggio di droni industriali in ambienti critici o sensibili può diventare pericoloso. 

3 . Simultaneità delle connessioni:

La caratteristica forse meno nota o meno tangibile per gli utenti è la capacità di gran lunga superiore del 5G di gestire un numero considerevole di connessioni simultanee. Mentre questo non è necessariamente visibile per la telefonia mobile (a parte quando un treno ad alta velocità passa 1.000 telefoni cellulari da una stazione base all'altra in una frazione di secondo senza alcuna interruzione percettibile del servizio), il grande vincitore di questa caratteristica è il mondo dell'IoT. La capacità di connettere milioni di dispositivi per chilometro quadrato in modo affidabile e sicuro potrebbe diventare un importante elemento di differenziazione. I mercati delle "smart city" e degli "smart building", in particolare, sono i primi potenziali clienti di questa funzionalità. La varietà di oggetti da collegare è enorme e una prima risposta a questa aspettativa del settore è stata la standardizzazione delle tecnologie mesh. Sviluppata e disponibile oggi con la tecnologia Bluetooth BLE, questa soluzione di rete può supportare fino a 100.000 punti di connessione simultanei ed è stata resa possibile in particolare dalla soluzione della finlandese WIREPAS.

È interessante notare che Wirepas ha appena ufficializzato una versione 5G del suo protocollo! 5G su una rete proprietaria!

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Quando il 5G non conviene:

1 - Basso consumo :‍

Poiché la telefonia è chiaramente un mercato trainante nella scelta degli sviluppi, le prime iterazioni dello standard 5G pubblicate dal 3GPP si sono concentrate su throughput e latenza. Con applicazioni mirate come lo streaming video, i social network e i giochi online, il livello di consumo energetico dei terminali che supportano questo tipo di applicazioni non era uno dei criteri tecnici. 

Naturalmente, le funzioni a basso consumo sono previste nell'ambito del lavoro del 3GPP a lungo termine, attraverso le "Release" che hanno luogo ogni 1-2 anni, ma oggi non esiste chiaramente una soluzione per servire i mercati a bassissimo consumo.

Oggi questi mercati sono ancora serviti molto meglio da NB-IoT o LTE CatM1 e non è possibile considerare il 5G come un'alternativa.

Il 3GPP ha iniziato a definire le specifiche per un 5G sfruttabile per l'IoT a partire dalla Release 15, e in modo ancora più avanzato nella Release 16. Ma proprio come esiste una stretta relazione tra un terminale e l'infrastruttura per avere un 5G efficiente, è essenziale che il silicio presente nei moduli di comunicazione supporti le specifiche delle release 3GPP per rendere attive le funzioni a basso consumo.

I produttori di chipset come Qualcomm, ASR, Sequans e altri non hanno ancora componenti 5G in grado di supportare queste modalità a basso consumo.

L'industria si sta ora concentrando su una migliore integrazione dei prodotti NB-IoT e LTE-CatM1, garantendo la connettività all'infrastruttura 5G. I produttori di moduli, in particolare, stanno garantendo prodotti "5G Ready": le applicazioni non saranno in grado di sfruttare tutti i vantaggi della rete, ma avranno la garanzia di potersi connettere ad essa per la loro funzione primaria, che è quella di trasmettere dati. In quest'ottica, il chipset all'interno di questi moduli supporta gli aggiornamenti del firmware.

Gli operatori, da parte loro, stanno lavorando per preparare le loro reti ad accogliere con tranquillità questo tipo di modulo e per garantire ai loro clienti SIM la continuità del servizio nei prossimi anni. Hanno creato gruppi di lavoro di R&S dedicati a garantire la fattibilità a lungo termine delle soluzioni CatM1 e NB-IoT in un mondo 5G.

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2 - LTE e voce:

Fino all'avvento del 3G, le reti GSM erano basate su una rete "commutata" (o PSTN). Il 2.5G, o GPRS, ha introdotto la modalità a pacchetti e questa doppia tecnologia è proseguita con l'avvento del 3G.

Tuttavia, il 4G ha portato le comunicazioni basate su IP, come Internet globale, senza mantenere la capacità di lavorare in modalità dial-up. Questa limitazione ha comportato una restrizione molto importante per molti settori: l'assenza del supporto vocale. Da allora sono state trovate alcune soluzioni, come il Voice over IP (VoIP) o il Voice over LTE (VoLTE), ma questo comporta uno sviluppo software a volte pesante e sempre costoso. Sia dal lato del cliente che da quello dell'operatore.

Negli ultimi anni queste tecnologie vocali hanno fatto passi da gigante, rendendole accessibili indipendentemente dalla larghezza di banda disponibile. La maggior parte dei fornitori di moduli dispone di soluzioni vocali che vanno dall'LTE Cat-M1 al 5G. Anche se gli operatori francesi non hanno offerte commerciali per la loro rete a bassa velocità CatM1, altri operatori in Europa e nel mondo stanno già commercializzando alternative.

E se consideriamo i due criteri più importanti in termini di strategia cellulare, ovvero il costo dei componenti e la copertura geografica, le applicazioni in cui l'uso della voce è critico (come i sistemi di allarme) non possono oggi considerare il 5G una soluzione praticabile nel breve termine.

Perché il 5G?

La tanto annunciata "rivoluzione" annunciata dall'arrivo del 5G è ancora poco tangibile a 2 anni dal suo lancio in Europa.

Come abbiamo visto in precedenza, lo sfruttamento di tutte le funzionalità del 5G dipende da una serie di elementi interdipendenti: infrastruttura di rete, terminali, ma anche applicazioni client e omogeneità della base installata.

Il 5G si rivela davvero efficace solo quando può essere utilizzato end-to-end: i livelli intermedi, come una rete centrale o un terminale 4G, una connessione ADSL o una rete WiFi, possono avere un impatto diretto sulle prestazioni di un'offerta 5G.

In un contesto in cui la continuità del servizio può essere garantita lungo tutta la catena di comunicazione, un'offerta 5G può fornire una soluzione valida e affidabile. Il primo settore a sfruttare questi vantaggi è quello industriale. I primi esempi di siti industriali che sfruttano il 5G, in una rete locale proprietaria, hanno visto la luce nel 2021, in particolare presso Lacroix Electronics. Al fine di ottimizzare i flussi all'interno del suo nuovo stabilimento di produzione di elettronica, LACROIX Electronics ha implementato la propria rete, abbandonando una rete WiFi più locale e sfruttando la capacità del 5G di offrire velocità molto più elevate e maggiore immediatezza. Meno sensibile alle interferenze, offre portate molto migliori, in modo molto più sicuro.

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‍5G e sicurezza:

Il 4G è costruito attorno al suo "nucleo di rete" e, finché questo nucleo è protetto, la rete nel suo complesso beneficia di un certo livello di protezione. Il 5G è una tecnologia molto più decentralizzata: le stazioni base sono state progettate per incorporare una potenza di calcolo molto maggiore rispetto al passato e gran parte dell'elaborazione dei dati viene ora "preconfezionata" da questi punti di accesso prima di essere trasmessa ai punti di elaborazione finali. Il rovescio della medaglia è che questa decentralizzazione offre molti più punti di accesso possibili per i malintenzionati. È quindi necessario proteggere questi punti di accesso più numerosi, il che richiede ovviamente maggiori risorse, sia umane che di sistema, e quindi investimenti. La minima vulnerabilità in un sito meno protetto può mettere a rischio l'intera rete e gli oggetti ad essa collegati, su scala globale.

L'aumento della larghezza di banda mette a dura prova anche i sistemi di protezione, che devono analizzare molti più byte. A questo si aggiunge una base installata eterogenea a livello globale, un'architettura che ogni specialista di sicurezza teme di più. Con l'esplosione del mercato IoT, miliardi di punti di accesso alla rete devono essere monitorati, analizzati e protetti.

Il 5G presenta nuove sfide per gli specialisti della protezione delle reti.

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