Dopo anni e anni di annunci, ancora oggi si attende un'implementazione a largo raggio del 5G. Sicuramente il Covid ha reso più difficile l'implementazione delle infrastrutture, così come la pianificazione delle offerte commerciali ma è chiaro che il 2022 sarà l'anno zero per il nuovo standard.
Ripensando completamente la struttura della rete mobile per supportare servizi a bassa latenza e ad alta affidabilità, le applicazioni più o meno note a cui accederemo ribalteranno del tutto il modo di accedere e di inviare informazioni.
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Certo serviranno degli anni ma il percorso tracciato è chiaro. Quando si parla di 5G bisogna però tener presente tutto ciò che ruota intorno alla sua determinazione, come gli standard e i nuovi sviluppi.
Gran parte del lavoro di armonizzazione viene svolto dal 3GPP, l’ente mondiale che stabilisce l’evoluzione dei servizi mobili. Insieme alle organizzazioni interessate, l'ente ha lavorato per aumentare le prestazioni con la release 15 del protocollo, le cui specifiche sono state rilasciate nel 2018, per poi ottimizzarle.
DI fatto, le reti 5G attuali, anche quelle realizzate in Italia, implementano servizi con un focus su prestazioni da 1 Gbit/s in downlink. Ma già con la release 16, e ancor più con la 17, lo scenario si amplierà, per includere la gestione di robot e macchine da remoto.
Ad oggi, già fabbriche e porti, torri e camion vengono guidati da un utente a distanza ma in futuro le applicazioni aumenteranno sempre di più per rendere più efficienti gli ambiti industriali.
Servizi che si pongono come la base su cui costruire ulteriori applicazioni d’uso comune: dalla mobilità dei mezzi pubblici e delle auto private, alla possibilità di usare droni per migliorare la logistica.
GSMA 2030
L’associazione GSMA prevede che ci saranno 276 milioni di utenti 5G in Europa nel 2025 pari a circa il 40% di tutti gli utenti mobili nel continente. In Italia saremo allineati con questa percentuale, che vuol dire che il numero di utenti 5G nel nostro Paese passerà da quasi zero nel 2020 a circa 30 milioni in soli 5 anni (2020-2025).
Gran parte per merito della tecnologia FWA (Fixed Wireless Access), la prima applicazione abilitata dal 5G. Di fatto il servizio di connettività wireless per le nostre case è già un business consolidato anche in Italia.
Già con il 4G si può offrire una buona connettività in alternativa ai servizi xDSL. Il 5G innalza le performance e pone il 5G FWA in alternativa o a completamento della fibra che necessariamente non potrà arrivare dappertutto per i conosciuti costi dei lavori necessari a raggiungere le abitazioni sparse sul territorio nostrano.
L’aumento del numero delle applicazioni (“To Business”, “To Consumer”, “To Home”) che si affidano alla connettività 5G e la diffusione di terminali d’utente sempre più avanzanti (ad esempio in termini di risoluzione degli schermi) sta determinando la rapida crescita del traffico nelle reti mobili.
Durante il recente evento sul futuro della banda 6 GHz tenutosi al Mobile World Congress di Barcellona, il direttore delle architetture di rete di Vodafone ha evidenziato come il traffico nelle reti mobili stia quasi raddoppiando ogni due anni predicendo che la capacità nella banda primaria del 5G, la banda 3.5 GHz (3.4-3.8 GHz) sarà saturata entro la fine del decennio.
È quindi importante individuare sin da ora la futura banda primaria per sostenere l’evoluzione del 5G. La banda 6 GHz (6.425-7.125 GHz) rappresenta l’unica opzione come possibile banda primaria per l’evoluzione del 5G in Europa per varie ragioni.
La banda 6 GHz può offrire contemporaneamente buone coperture (come dimostrato dai primi test di copertura in campo) ed alta capacità (700 MHz potenzialmente disponibili contro i 400 MHz potenzialmente disponibili nella banda 3.5 GHz).
La disponibilità della nuova ampia porzione di spettro “mid-band” contiguo consentirà agli operatori di fornire coperture ad alta capacità in modo continuo a cominciare dalle zone urbane minimizzando gli investimenti.
In caso contrario, l’assenza di tale ulteriore spettro richiederebbe livelli di densificazioni non sostenibili, dell’ordine delle decine di migliaia di small cell outdoor nel caso di Parigi, secondo un recente studio del GSMA.
La banda 6 GHz è uno dei principali argomenti su cui dovrà deliberare la World Radio Conference del 2023: ciò rappresenta una grande opportunità per promuovere l’armonizzazione della banda su scala globale.
Nel contesto del WRC-23, le amministrazioni e l’industria stanno collaborando per studiare come le future reti mobili nella banda 6 GHz possano operare assieme agli attuali utilizzatori della banda e per individuare le misure necessarie a garantire tale coesistenza.
In termini di ecosistema, il 3GPP è già al lavoro sulle specifiche tecniche per l’utilizzo licenziato della banda 6 GHz, tale lavoro sarà ultimato nei prossimi mesi e rappresenta un segnale inequivocabile dello sviluppo delle economie di scala anche per questa banda. Non esistono altre bande che possano essere rese disponibili in Europa con le caratteristiche di cui sopra.
Ancora a Barcellona, Huawei ha spiegato come il suo prototipo di stazione radio base 6 GHz implementi un sistema d’antenna intelligente “massive MIMO” che, rispetto alle antenne attualmente disponibili per la banda 3.5 GHz, fa uso di un maggior numero di ricetrasmettitori (128) al quale corrisponde anche un maggior numero di elementi d’antenna.
A parità di dimensioni, le antenne nella banda 6 GHz possono infatti ospitare un maggior numero di elementi radianti rispetto alle antenne nella banda 3.5 GHz: ciò è dovuto al fatto che la distanza tra gli elementi radianti è direttamente proporzionale alla lunghezza d’onda e che la lunghezza d’onda nella banda 6 GHz è circa la metà della lunghezza d’onda della banda 3.5 GHz.
Il maggior numero di elementi radianti consente tecniche di beamforming più evolute che portano a guadagni d’antenna maggiori (nelle direzioni volute). I test eseguiti negli ultimi 18 mesi sul prototipo a 6 GHz di Huawei hanno dimostrato come l’accresciuto guadagno d’antenna per i prodotti 6 GHz è tale da compensare le più elevate perdite di propagazione che la banda introduce rispetto alla 3.5 GHz (tali perdite aumentano con l’aumentare della frequenza).
Al di là dell’aspetto tecnico, tutto ciò fa ben sperare circa la possibilità per gli operatori di aggiungere in futuro il livello di copertura (macro cellulare) a 6 GHz aggiungendo la nuova radio a 6 GHz sui siti già utilizzati per la banda 3.5 GHz senza incorrere negli investimenti necessari per densificare le reti aggiungendo nuovi siti.
I rischi della mancata adozione dei 6 GHz
L’Europa è stata la prima a capire il ruolo primario della banda 3.5 GHz per le reti mobili (la prima armonizzazione della banda per il mercato europeo risale al 2008) e ciò ha consentito un importante vantaggio competitivo rispetto ad altre aree del mondo quali Cina e Stati Uniti in primis.
In assenza di una nuova banda primaria per l’evoluzione del 5G, gli operatori mobili sarebbero alle prese con i costi non sostenibili associati alla densificazione massiva delle reti.
Ad esempio, secondo lo studio del GSMA, tale densificazione porterebbe a quadruplicare gli investimenti in infrastrutture di rete raddoppiando il consumo energetico con chiari impatti ambientali ed estetici.
L’Europa perderebbe il vantaggio competitivo acquisito con la strategia adottata per le frequenze 5G. L’Italia ha avuto un ruolo importante per il 5G essendo stato il primo Paese in Europa ad assegnare le frequenze 3.5 GHz per il 5G e a promuovere le prime sperimentazioni 5G in tale banda.
Allo stesso modo, abbiamo la possibilità di giocare un ruolo decisivo per la futura disponibilità della banda 6 GHz come banda primaria per supportare l’evoluzione del 5G.
Lo spettro sarà utilizzato per innumerevoli applicazioni, solo per citarne alcune: AR/VR/XR (metaverse, anche outdoor e in mobilità), FWA (l’accresciuta disponibilità di spettro consentirà a una singola stazione radio base di servire un maggior numero di case con servizi “fiber-like”), smart manufacturing, connected cars.
La banda 6 GHz sarà a disposizione dell’evoluzione del 5G, a partire dal 5G-Advanced che dovrebbe arrivare dal 2025 nei mercati più avanzati. Sicuramente, potrà poi essere anche utilizzata dalle reti 6G (dal 2030) nell’ottica della “neutralità tecnologica” dei prodotti e dei quadri regolamentari.
L’Unione Europea sta supportando il 5G-Advanced e il 6G con molteplici progetti di ricerca e sviluppo con partnerariato pubblico-privato. Per questo, è necessario che a tali sforzi di ricerca si accompagni anche un’altrettanto ambiziosa politica delle frequenze che porti a una nuova roadmap per la disponibilità dello spettro in questo decennio, a partire dalla banda primaria per supportare tale evoluzione del 5G.