5G

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Standard di telefonia mobile
3GPP: famiglia GSM/UMTS
2G
3G
4G
3GPP2: famiglia cdmaOne/CDMA2000
2G
3G
4G
Altre tecnologie
0G
1G
2G
4G
5G (attualmente in fase di ricerca e sviluppo)
Bande di frequenza

Nell'ambito della telefonia mobile, con il termine 5G (acronimo di 5th (Fifth) Generation) si indicano le tecnologie e gli standard di quinta generazione successivi a quelli di quarta generazione, che permettono quindi prestazioni e velocità superiori a quelli dell'attuale tecnologia 4G/IMT-Advanced.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

La Next Generation Mobile Networks Alliance definisce i seguenti requisiti per le reti 5G:[1]

  • velocità dati di decine di megabit al secondo per decine di migliaia di utenti
  • 1 gigabit al secondo simultaneamente a molti lavoratori con gli uffici posti sullo stesso piano
  • parecchie centinaia di migliaia di connessioni simultanee per massicce reti di sensori senza fili
  • efficienza spettrale significativamente potenziata in confronto al 4G
  • copertura migliorata
  • efficienza dei segnali potenziata
  • latenza significativamente ridotta in confronto all'LTE.[2]

La Next Generation Mobile Networks Alliance ritiene che il 5G dovrebbe essere presentato entro il 2020 per soddisfare le domande di imprese e consumatori.[3] Oltre a fornire semplicemente velocità più elevate, la NGMN prevede che le reti 5G dovranno anche soddisfare le esigenze di nuovi casi d'uso,[4] come l'Internet delle cose (dispositivi connessi a Internet) nonché servizi di trasmissione e linee di comunicazione d'importanza vitale in occasione di disastri naturali.

Sebbene gli standard aggiornati in esame definiscano capacità superiori a quelle fissate nelle attuali norme 4G, queste nuove capacità sono state raggruppate sotto gli attuali standard ITU-T 4G. La Federal Communications Commission (FCC) ha approvato lo spettro per gli avanzamenti del 5G[5] il 14 luglio 2016 con un voto 5-0. La Federal Communications Commission (FCC) ha cercato di creare un ambiente[6] che incoraggerà le tecnologie a diffondersi e a guidare il mondo nella generazione del 5G.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Antefatto[modifica | modifica wikitesto]

Una nuova generazione di telefonia mobile è apparsa approssimativamente ogni 10 anni da quando il primo sistema 1G, il Nordisk MobilTelefoni, fu introdotto nel 1982. Il primo sistema 2G fu sviluppato commercialmente nel 1992 e il primo sistema 3G apparve nel 2001. I sistemi 4G pienamente conformi all'IMT Advanced furono standardizzati per la prima volta nel 2012. Lo sviluppo degli standard 2G (GSM) e 3G (IMT-2000 e UMTS) richiese circa 10 anni dall'inizio ufficiale dei progetti di R&S, e lo sviluppo dei sistemi 4G cominciò nel 2001 o 2002.[7][8] Le tecnologie precedenti sono state presenti sul mercato alcuni anni prima della nuova generazione mobile, ad esempio il sistema pre-3G CdmaOne/IS95 negli Stati Uniti nel 1995, i sistemi pre-4G Mobile WiMAX in Corea del Sud nel 2006 e l'LTE prima versione in Scandinavia nel 2009. Nell'aprile 2008, la NASA si associò alla Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp per sviluppare la tecnologia di comunicazione 5G.[9]

Le generazioni mobili si riferiscono tipicamente a standard per cellulari non retrocompatibili che seguono i requisiti stabiliti dalla ITU-R, come l'IMT-2000 per il 3G e l'IMT-Advanced per il 4G. In parallelo allo sviluppo delle generazioni mobili ITU-R, l'IEEE e altri organismi di standardizzazione sviluppano anche tecnologie di comunicazione senza fili, spesso per velocità dati superiori, frequenze superiori, bande di trasmissione più corte, senza supporto per il roaming tra i punti di accesso e uno schema di accesso multiplo relativamente limitato. Il primo standard IEEE in gigabit fu l'IEEE 802.11ac, commercialmente disponibile fin dal 2013, che fu presto seguito dallo standard in multigigabit WiGig o IEEE 802.11ad.

Dibattito[modifica | modifica wikitesto]

In base alle suddette osservazioni, alcune fonti suggeriscono che una nuova generazione di standard 5G potrebbe essere introdotta agli inizi degli anni 2020.[10][11] Tuttavia, è continuato un importante dibattito su ciò che il 5G riguarda esattamente. Anteriormente al 2012, alcuni rappresentanti dell'industria espressero scetticismo verso il 5G.[12] Il 3GPP tenne una conferenza nel settembre 2015 per pianificare lo sviluppo del nuovo standard.[13]

Alle nuove generazioni mobili sono tipicamente assegnate nuove bande di frequenza e maggiore larghezza di banda spettrale per canale di frequenza (1G fino a 30 kHz, 2G fino a 200 kHz, 3G fino a 5 MHz e 4G fino a 20 MHz), ma gli scettici sostengono che ci sia poco spazio per larghezze di bande più ampie e nuove bande di frequenza adatte al radiomobile terrestre.[12] Le frequenze più alte si sovrapporrebbero alle trasmissioni in banda K dei satelliti per telecomunicazioni.[14] Dal punto di vista degli utenti, le precedenti generazioni mobili hanno implicato un sostanziale aumento nella velocità di trasmissione di picco (cioè le velocità di trasmissione della rete a strati fisici per la comunicazione a breve distanza), fino a quella di 1 gigabit per secondo offerta dal 4G.

Se il 5G appare e riflette queste prognosi, allora la principale differenza, da un punto di vista dell'utente, tra il 4G e il 5G deve esserci qualcosa di diverso dalla maggiore velocità (aumentata velocità di trasmissione di picco). Ad esempio, un più elevato numero di dispositivi connessi simultaneamente, una più elevata efficienza spettrale di sistema (volume di dati per unità di area), un più basso consumo delle batterie, una più bassa probabilità di interruzione (migliore copertura), alte velocità di trasmissione in porzioni più grandi dell'area di copertura, latenze inferiori, un più elevato numero di dispositivi supportati, costi più bassi per l'installazione delle infrastrutture, una più elevata versatilità e scalabilità, o una più elevata affidabilità delle comunicazioni. Questi sono gli obiettivi in parecchi dei documenti e progetti di ricerca che seguono.

GSMHistory.com[15] ha registrato tre visioni molto distinte delle reti 5G che erano emerse verso il 2014:

  • Una rete mobile superefficiente che fornisce una rete con prestazioni migliori a un costo d'investimento inferiore. Si rivolge al bisogno pressante degli operatori di rete mobile di vedere il costo unitario del trasporto dati calare grosso modo alla stessa velocità alla quale sta salendo il volume della domanda di dati. Sarebbe un balzo in avanti in efficienza basato sulla filosofia delle “reti attente alla domanda” (Demand Attentive Network, DAN) della IET (Institution of Engineering and Technology).[16]
  • Una rete mobile superveloce comprendente la prossima generazione di piccole celle densamente raggruppate per dare una copertura continua almeno sulle aree urbane e portante il mondo alla frontiera finale della vera “mobilità su ampia area”. Richiederebbe accesso allo spettro sotto i 4 GHz, forse attraverso la prima implementazione globale al mondo dell'accesso dinamico allo spettro (Dynamic Spectrum Access).
  • Una rete senza fili in fibra convergente che usa, per la prima volta per l'accesso senza fili a Internet, le bande delle onde millimetriche (20 – 60 GHz) così da permettere canali radio con ampiezza di banda molto larga capaci di supportare velocità di accesso ai dati fino a 10 Gbit/s. La connessione comprende essenzialmente collegamenti senza fili “corti” all'estremità del cavo locale in fibra ottica. Sarebbe più un servizio “nomade” (come il Wi-Fi) piuttosto che un servizio “mobile” su ampia area.

Nel suo libro bianco, 5G Empowering Vertical Industries (“Il 5G autorizza le industrie verticali”), il 5G PPP, il programma collaborativo di ricerca organizzato come parte del programma della Commissione europea Horizon 2020, suggerisce che per supportare i principali settori verticali in Europa - cioè automobili, trasporti, assistenza sanitaria, energia, manifattura e media e intrattenimento - i più importanti requisiti prestazionali dell'infrastruttura 5G sono una latenza sotto 5 ms, supporto per densità di dispositivi fino a 100 dispositivi/m2 e un'area di copertura affidabile, e che un'installazione riuscita del 5G integrerà le tecnologie di telecomunicazione inclusa quella mobile, fissa, ottica e satellitare (sia GEO che MEO).[17]

Progetti di ricerca & sviluppo[modifica | modifica wikitesto]

Nel 2008, fu predisposto il programma sudcoreano di R&S informatica dei "sistemi di comunicazione mobile 5G basati sull'accesso multiplo a divisione radiale e sui ripetitori con cooperazione a gruppi".[18]

Nel 2012, il governo britannico annunciò l'istituzione di un Centro d'innovazione sul 5G presso l'Università del Surrey – il primo centro di ricerca al mondo creato specificamente per la ricerca sul mobile a 5G.[19]

Nel 2012, fu istituito il NYU WIRELESS come centro di ricerca multidisciplinare, con un focus per la ricerca sui sistemi senza fili a 5G, come pure sul loro uso in campo medico e informatico. Il centro è finanziato dalla Fondazione nazionale per le scienze e da una commissione di 10 tra le maggiori aziende della comunicazione senza fili (fino al luglio 2014) che partecipano alla commissione del centro sulle Affiliate industriali. Il NYU WIRELESS ha condotto e pubblicato misurazioni dei canali che mostrano che le frequenze delle onde millimetriche saranno praticabili per velocità dati in multigigabit al secondo per le future reti 5G.

Nel 2012, la Commissione europea, sotto la guida di Neelie Kroes, destinò 50 milioni di euro alla ricerca per ottenere la tecnologia mobile 5G entro il 2020.[20] In particolare, il progetto METIS 2020 fu il progetto guida che permise di raggiungere un consenso mondiale sui requisiti e sulle principali componenti della tecnologia del 5G. Spinto da parecchie aziende di telecomunicazioni, l'obiettivo tecnico complessivo del METIS è di fornire un concetto di sistema che supporta un'efficienza spettrale mobile 1.000 volte più alta, in confronto alle attuali installazioni LTE.[11] In aggiunta, nel 2013, è partito un altro progetto, chiamato 5GrEEn,[21] legato al progetto METIS e focalizzato sul progetto delle reti mobili 5G verdi. Qui l'obiettivo è di sviluppare linee guida per la definizione di una rete di nuova generazione con particolare enfasi sull'efficienza, sulla sostenibilità e sulla disponibilità energetica.

Nel novembre 2012, un progetto di ricerca finanziato dall'Unione europea nell'ambito Programma TCI FP7 fu lanciato sotto il coordinamento dell'IMDEA Networks Institute (Madrid, Spagna): i-JOIN (Interworking and JOINt Design of an Open Access and Backhaul Network Architecture for Small Cells based on Cloud Networks, "Progetto interfunzionale e congiunto di un accesso aperto e di un'architettura di rete di adduzione per piccole celle basata su reti a nuvola"). iJOIN introduce il concetto innovativo della rete di accesso radio (radio access network, RAN) come servizio (RAN as a service, RANaaS), dove la funzionalità della RAN è centralizzata in modo flessibile attraverso una piattaforma informatica aperta basata su un'infrastruttura a nuvola. iJOIN mira a un disegno congiunto e all'ottimizzazione dell'accesso e dell'adduzione, degli algoritmi operativi e gestionali e degli elementi architettonici, integrando le piccole celle, l'adduzione eterogenea e l'elaborazione centralizzata. In aggiunta allo sviluppo di tecnologie candidate in modo trasversale per il PHY, il MAC e il livello di rete, iJOIN studierà i requisiti, i vincoli e le implicazioni per le reti mobili esistenti, specificamente il 3GPP LTE-A.

Nel gennaio 2013, fu lanciato un nuovo progetto UE denominato CROWD (Connectivity management for eneRgy Optimised Wireless Dense networks, "Gestione della connettività per reti dense senza fili con ottimizzazione energetica") sotto la supervisione tecnica dell'IMDEA Networks Institute, per progettare soluzioni sostenibili per le reti e il software finalizzate all'installazione di reti senza fili molto dense ed eterogenee. Il progetto si rivolge alla sostenibilità espressa in termini di efficacia dei costi ed efficienza energetica. Altissima densità significa 1.000 volte più alta della densità attuale (utenti per metro quadrato). L'eterogeneità coinvolge molteplici dimensioni, dal raggio di copertura alle tecnologie (4G/LTE vs. Wi-Fi), alle installazioni (distribuzione pianificata vs. non pianificata delle stazioni radio di base e degli hot spot).

Nel settembre 2013, il Cyber-Physical System (CPS) Lab presso l'Università Rutgers, NJ, iniziò a lavorare sulla fornitura e l'allocazione dinamica nell'ambito della tecnologia emergente della rete di accesso radio a nuvola (cloud radio-access network, C-RAN). I ricercatori hanno dimostrato che la fornitura dinamica nella nuvola basata sulla domanda diminuirà il consumo di energia pur aumentando l'utilizzazione delle risorse.[22] Hanno implementato anche un banco di prova per la fattibilità della C-RAN e sviluppato nuove tecniche basate sulla nuvola per la cancellazione delle interferenze. Il loro progetto è finanziato della Fondazione nazionale delle scienze.

Nel novembre 2013, il produttore cinese di attrezzature per telecomunicazioni Huawei affermò che investirà 600 milioni di dollari in ricerche sulle tecnologie 5G nei successivi cinque anni.[23] L'iniziativa di ricerca sul 5G dell'azienda non include investimenti per produrre tecnologie 5G per gli operatori globali di telecomunicazioni. Huawei collauderà la tecnologia 5G a Malta.[24][25]

Nel 2015, Huawei ed Ericsson stavano collaudando tecnologie legate al 5G nelle aree rurali dei Paesi Bassi settentrionali.[26]

Nel luglio 2015, furono lanciati i progetti europei METIS-II e 5G NORMA. Il progetto METIS-II[27] si basa sul fortunato progetto METIS e svilupperà il modello complessivo delle reti 5G ad accesso radio, per fornire gli elementi tecnici necessari per un'integrazione e un uso efficienti delle varie tecnologie e componenti del 5G attualmente sviluppate. Il METIS-II fornirà anche la cornice per la collaborazione sul 5G all'interno del 5G-PPP per una valutazione comune dei concetti di rete 5G ad accesso radio e per preparare un'azione concertata verso gli organismi regolatori e di standardizzazione. Dall'altro lato, l'obiettivo chiave del 5G NORMA è di sviluppare un'architettura delle reti mobili 5G concettualmente innovativa, adattativa e prova di futuro. L'architettura sta consentendo livelli senza precedenti di personalizzabilità delle reti, garantendo che siano soddisfatti requisiti stringenti di prestazione, sicurezza, costo ed energia; nonché fornendo un'apertura architettonica guidata dall'interfaccia dei programmi applicativi (Application Program Interface, API), alimentando la crescita economica attraverso l'innovazione spinta. Con il 5G NORMA, i principali attori dell'ecosistema mobile mirano a essere la base della supremazia europea nel 5G.[28]

Inoltre, nel luglio 2015, fu lanciato il progetto di ricerca europeo mmMAGIC. Il progetto mmMAGIC svilupperà nuovi concetti per la tecnologia di accesso radio (radio access technology, RAT) mobile per l'installazione della banda delle onde mm. Questo è un concetto chiave nell'ecosistema multi-RAT del 5G e sarà usato come fondamento per la standardizzazione globale. Il progetto consentirà servizi mobili a banda larga ultraveloci per gli utenti mobili, supportando lo streaming UHD/3D, le applicazioni immersive e i servizi di nuvola ultraresponsivi. Una nuova interfaccia radio, che include funzioni di gestione delle reti e componenti di architettura di tipo innovativo, sarà progettata prendendo come guida il KPI del 5G PPP e sfruttando l'uso di innovative tecniche adattative e cooperative di formazione e tracciamento dei fasci per affrontare le sfide specifiche della propagazione mobile mediante onde mm. L'ambizione del progetto è di spianare la strada a un vantaggio iniziale europeo negli standard 5G e rafforzare la competitività europea. Il consorzio mette insieme i maggiori produttori di infrastrutture, i maggiori operatori europei, i principali istituti di ricerca e università, i produttori di attrezzature di misurazione e una sola PMI. mmMAGIC è guidato e coordinato da Samsung. Ericsson agisce come gestore tecnico, mentre Intel, Fraunhofer HHI, Nokia, Huawei e Samsung guideranno ciascuna uno dei cinque pacchetti di lavori tecnici del progetto.[29]

Nel luglio 2015, IMDEA Networks lanciò il progetto Xhaul, come parte del Partenariato Pubblico-Privato 5G (5G Public-Private Partnership, 5G PPP) europeo di H2020. Xhaul svilupperà una soluzione per le reti di trasporto 5G adattativa, condivisibile ed -efficiente in termini di costi che integra il segmento di carico frontale e di ritorno della rete. Questa rete di trasporto interconnetterà in modo flessibile le funzioni distribuite di accesso radio e di rete centrale del 5G, ospitate sui nodi della nuvola all'interno della rete. Xhaul semplificherà grandemente le operazioni di rete malgrado la crescente diversità tecnologica. Consentirà quindi l'ottimizzazione a livello di sistema della qualità del servizio (Quality of Service, QoS) e dell'uso dell'energia, nonché lo sviluppo di applicazioni basate sulla rete. Il consorzio Xhaul comprende 21 partner, inclusi importanti produttori e operatori dell'industria delle telecomunicazioni, aziende informatiche, piccole e medie imprese e istituzioni accademiche.[30]

Sempre nel luglio 2015, fu lanciato il progetto di ricerca europeo sul 5G Flex5Gware. L'obiettivo del Flex5Gware è di ottenere piattaforme hardware (HW) altamente riconfigurabili insieme a piattaforme software (SW) non influenzate dal tipo di hardware rivolgendosi sia a elementi della rete sia a dispositivi e tenendo conto dell'accresciuta capacità, della ridotta impronta energetica, nonché della scalabilità e della modularità, per consentire una transizione scorrevole dai sistemi mobili senza fili del 4G al 5G. Questo consentirà che le piattaforme HW/SW del 5G possano soddisfare i requisiti imposti dalla prevista crescita esponenziale del traffico mobile di dati (aumento di 1.000 volte) insieme alla grande diversità delle applicazioni (dal basso rapporto velocità di trasmissione/potenza per l'M2M alle applicazioni interattive e ad alta risoluzione).[31]

Nel luglio 2015, fu avviato il progetto SUPERFLUIDITY, parte del Partenariato Pubblico Privato europeo H2020 (5G PPP) e guidato dal CNIT, un consorzio interuniversitario italiano. Il consorzio SUPERFLUIDITY comprende aziende di telecomunicazioni e operatori informatici per un totale di 18 partner. In fisica, la superfluidità è uno stato in cui la materia si comporta come un fluido con viscosità zero. Il progetto SUPERFLUIDITY mira a raggiungere la superfluidità in Internet: la capacità di concretizzare servizi al volo, di eseguirli dovunque nella rete (nucleo, aggregazione, margine) e di spostarli in modo trasparente in località diverse. Il progetto affronta carenze cruciali nelle reti odierne: lunghi tempi di approvvigionamento, con dispendiosi approvvigionamenti in eccesso usati per soddisfare la domanda variabile; affidamento su dispositivi hardware rigidi e inefficaci in termini di costi; sconfortante complessità che emerge da tre forme di eterogeneità: traffico e fonti eterogenee; servizi e bisogni eterogenei; e tecnologie di accesso eterogenee, con componenti di rete provenienti da molteplici produttori. SUPERFLUIDITY fornirà un concetto di 5G convergente basato sulla nuvola che consentirà casi di uso innovativo sul versante mobile, permetterà nuovi modelli di attività e ridurrà i costi di investimento e operativi.[32]

Nel 2017 è annunciato un progetto che coinvolge TILab (erede del prestigioso centro di ricerca CSELT)[33] nella sperimentazione.[34]

Ricerca[modifica | modifica wikitesto]

La prima proposta, ampiamente citata, per l'uso dello spettro delle onde millimetriche per le comunicazioni cellulari/mobili apparve nella IEEE Communications Magazine del giugno 2011.[35] I primi rapporti sulle misurazioni dei canali radio che convalidavano la possibilità di usare le frequenze delle onde millimetriche per la comunicazione mobile urbana furono pubblicati rispettivamente ad aprile e maggio 2013 nello IEEE Access Journal e nella IEEE Transactions on Antennas and Propagation.[36][37]

Lo IEEE Journal on Selected Areas in Communications pubblicò un numero speciale sul 5G nel giugno 2014, che includeva una rassegna completa delle soluzioni e delle tecnologie che consentivano il 5G.[38] IEEE Spectrum ha, nel suo numero del settembre 2014, una storia sulle comunicazioni senza fili mediante onde millimetriche come mezzo praticabile per supportare il 5G.[39]

  • Le misurazioni della propagazione radio e i modelli dei canali per la comunicazione senza fili con onde millimetriche, sia in scenari all'aperto che al chiuso, nelle bande dei 28, 38, 60 e 72–73 GHz sono state pubblicate nel 2014.[40][41]
  • MIMO massivo: questo è un punto di trasmissione equipaggiato con un grandissimo numero di antenne che servono simultaneamente utenti multipli. Con il MIMO massivo possono essere trasmessi messaggi multipli per vari terminali sulla stessa risorsa tempo-frequenza, massimizzando il guadagno di formazione dei fasci di segnali (beamforming) pur minimizzando l'interferenza.[42][43][44][45][46][47]
  • Caricamento proattivo nella cache dei contenuti al margine: mentre la densificazione della rete (cioè, aggiungere più celle) è un modo per ottenere più alta capacità e copertura, diventa evidente che il costo di questa operazione potrebbe non essere sostenibile in quanto la densa installazione di stazioni di base richiede anche costose reti di ritorno (backhauls) ad alta velocità. A questo riguardo, assumendo che la rete di ritorno abbia limitazioni di capacità, caricare nella cache i contenuti degli utenti al margine della rete (vale a dire alle stazioni di base e ai terminali degli utenti) si pone come una soluzione per scaricare la rete di ritorno e ridurre i ritardi nell'accesso ai contenuti.[48][49] In ogni caso, caricare nella cache i contenuti al margine mira a risolvere il problema di ridurre il ritardo da utente a utente, che è uno dei requisiti del 5G. Il caricamento nella cache in particolare può essere abilitato facendo leva sulle informazioni contestuali dell'utente provenienti da fonti come la metrica della mobilità e delle reti sociali.[50][51][52] Il prossimo numero speciale di IEEE Communications Magazine mira a esporre argomentazioni a favore delle tecniche di recapito di contenuti massivi nelle reti senza fili del 5G abilitate per la cache.[53]
  • Gestione avanzata dell'interferenza e della mobilità, ottenuta con la cooperazione di diversi punti di trasmissione a copertura sovrapposta, e abbracciando l'opzione di un uso flessibile delle risorse per la trasmissione in uplink e in downlink in ogni cella, l'opzione della trasmissione diretta da dispositivo a dispositivo e tecniche avanzate di cancellazione delle interferenze.[54][55][56]
  • Supporto efficiente di dispositivi simili a macchine per consentire l'Internet delle cose con numeri potenzialmente più alti di dispositivi connessi, nonché di nuove applicazioni, come il controllo critico per la missione o la sicurezza del traffico, che richiedono latenza ridotta e accresciuta affidabilità.[senza fonte]
  • Uso delle frequenze delle onde millimetriche (ad es. fino a 90 GHz) per la rete di ritorno senza fili e/o l'accesso (generazioni IEEE piuttosto che ITU)[senza fonte]
  • Reti pervasive che forniscono l'Internet delle cose, reti di sensori senza fili e computazione ubiquitaria (ubiquitous computing): l'utente può essere connesso simultaneamente a parecchie tecnologie di accesso senza fili e può muoversi uniformemente tra di esse (vedi Media independent handover o vertical handover, IEEE 802.21, che ci si attende siano forniti anche dalle future edizioni del 4G. Vedi anche multihoming). Queste tecnologie di accesso possono essere reti mobili 2.5G, 3G, 4G, o 5G, Wi-Fi, WPAN, o qualsiasi altra futura tecnologia di accesso. Nel 5G, il concetto può essere ulteriormente sviluppato in percorsi per trasferimenti di dati multipli concorrenti.[57]
  • Reti a salto multiplo: un'importante questione nei sistemi oltre il 4G è di rendere le alte velocità di trasmissione disponibili in una porzione maggiore della cella, specialmente per gli utenti in una posizione esposta in mezzo a varie stazioni di base. Nella ricerca attuale, questa questione è affrontata mediante ripetitori cellulari e tecniche di macrodiversità, note anche come relè cooperativo di gruppo, dove gli utenti potrebbero anche essere potenziali nodi cooperativi, grazie all'uso della comunicazione diretta da dispositivo a dispositivo (device-to-device, D2D).[18]
  • Virtualizzazione delle reti senza fili: la virtualizzazione sarà estesa alle reti senza fili mobili del 5G. Con la virtualizzazione delle reti senza fili, l'infrastruttura di rete può essere disaccoppiata dai servizi che fornisce, dove servizi differenziati possono coesistere sulla stessa infrastruttura, massimizzando la sua utilizzazione. Conseguentemente, molteplici reti virtuali senza fili gestite da fornitori di servizi (service providers, SPs) diversi possono condividere dinamicamente le reti senza fili con substrato fisico gestite da operatori di reti mobili (mobile network operators, MNOs). Poiché la virtualizzazione delle reti senza fili consente la condivisione delle risorse dell'infrastruttura e dello spettro radio, le spese capitali (capital expenses, CapEx) e le spese operative (operation expenses, OpEx) delle stazioni di accesso radio (radio access networks, RANs), nonché delle reti centrali (core networks, CNs), possono essere ridotte significativamente. Inoltre, gli operatori di reti virtuali mobili (mobile virtual network operators, MVNOs) che possono fornire alcuni servizi di telecomunicazione specifici (ad es., VoIP, videochiamata, servizi over-the-top) possono aiutare gli operatori di reti mobili ad attirare più utenti, mentre questi ultimi possono produrre più reddito affittando agli operatori di reti virtuali mobili le reti virtualizzate isolate e valutando alcuni nuovi servizi.[58]
  • Tecnologia della radio cognitiva, nota anche come radio intelligente. Essa consente a tecnologie radio diverse di condividere lo stesso spettro in modo efficiente trovando adattativamente porzioni di spettro inutilizzate e adattando lo schema di trasmissione ai requisiti delle tecnologie che condividono lo spettro in quel momento. Questa gestione dinamica delle risorse radio si ottiene in modo distribuito e fa affidamento sulla radio definita dal software.[59][60] Vedi anche lo standard IEEE 802.22 per le reti senza fili regionali.
  • Reti ad hoc senza fili dinamiche (Dynamic Adhoc Wireless Networks, DAWN),[7] essenzialmente tutte identiche alla rete ad hoc mobile (Mobile ad hoc network, MANET), alla rete a maglie senza fili (Wireless mesh network, WMN) o alle griglie senza fili, combinate con le antenne intelligenti, la diversità cooperativa e la modulazione flessibile.
  • Multiplazione a divisione di frequenza del sottospazio di Vandermonde (Vandermonde-subspace frequency division multiplexing, VFDM): uno schema di modulazione per consentire la coesistenza delle macrocelle e delle piccole celle della radio cognitiva in una rete LTE/4G a due livelli.[61]
  • IPv6, dove un indirizzo temporaneo IP mobile è assegnato secondo la localizzazione e la rete connessa.[57]
  • Dispositivi indossabili con capacità di IA,[7] come orologi intelligenti (smartwatches) e schermi ottici montati sulla testa (optical head-mounted displays) per la realtà aumentata.
  • Un solo standard globale unificato.[7]
  • Mondo reale senza fili (Real wireless world) senza più limitazioni all'accesso e problemi di zona.[57]
  • Concetto di rete utente centrica (user centric) o "inizializzata dagli sviluppatori di telefoni cellulari" (cell phone developer initiated) invece di standard inizializzati dagli operatori (come nell'1G) o inizializzati dagli sviluppatori di sistemi (come nel 2G, 3G e 4G).[62]
  • Li-Fi (una parola macedonia tra light ["luce] e Wi-Fi): è una rete massiva MIMO di comunicazione con luce visibile per far avanzare il 5G. Il Li-Fi usa diodi a emissione di luce (light-emitting diodes, LED) per trasmettere dati, piuttosto che onde radio come il Wi-Fi.[63]
  • Worldwide wireless web (WWWW), cioè applicazioni globali per il web basate su collegamenti senza fili, che includono una capacità multimediale completa oltre le velocità del 4G.[7]

Cronologia[modifica | modifica wikitesto]

  • Nell'aprile 2008, la NASA si associò con Geoff Brown e la Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp per sviluppare la tecnologia di comunicazione 5G.[9]
  • Nel 2008, fu predisposto il programma sudcoreano di R&S informatica dei "sistemi di comunicazione mobile 5G basati sull'accesso multiplo a divisione radiale e sui ripetitori con cooperazione a gruppi".[18]
  • Nell'agosto 2012, l'Università di New York fondò il NYU WIRELESS, un centro di ricerca accademico multidisciplinare che ha condotto un lavoro pionieristico sulle comunicazioni senza fili del 5G.[64][65][66]
  • L'8 ottobre 2012, l'Università del Surrey nel Regno Unito ottenne 35 milioni di sterline per un nuovo centro di ricerca sul 5G, finanziato congiuntamente dallo UK Research Partnership Investment Fund (UKRPIF, "Fondo d'investimento del Regno Unito per il partenariato della ricerca") e da un consorzio di importanti operatori mobili e fornitori di infrastruttura internazionali, che include Huawei, Samsung, Telefonica Europe, Fujitsu Laboratories Europe, Rohde & Schwarz e Aircom International. Esso offrirà impianti di collaudo agli operatori mobili desiderosi di sviluppare uno standard mobile che usi meno energia e meno spettro radio pur assicurando velocità più elevate dall'attuale 4G, con l'obiettivo che la nuova tecnologia sia pronta entro un decennio.[67][68][69][70]
  • Il 1º novembre 2012, il progetto UE "Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society" (METIS, "Facilitatori delle comunicazioni mobili e senza fili per la società dell'informazione del 2020") iniziò la sua attività tesa alla definizione del 5G. METIS intende assicurare un primo consenso globale su questi sistemi. In questo senso, METIS svolgerà un ruolo importante per costruire il consenso tra gli altri principali portatori di interessi esterni anteriormente alle attività di standardizzazione globale. Questo sarà fatto iniziando e orientando il lavoro nei relativi forum globali (ad es. ITU-R), nonché negli organismi regolatori nazionali e regionali.[71]
  • Sempre nel novembre 2012, fu lanciato il progetto UE iJOIN, che si focalizza sulla tecnologia a "piccole celle", che è di importanza fondamentale per trarre vantaggio da risorse limitate e strategiche, quali lo spettro delle onde radio. Secondo Günther Oettinger, il commissario europeo per l'economia e la società digitale (2014–19), "un'utilizzazione innovativa dello spettro" è uno dei fattori chiave al centro del successo del 5G. Oettinger lo descrisse ulteriormente come "la risorsa essenziale per la connettività senza fili della quale il 5G sarà il principale fattore".[72] iJOIN fu selezionato dalla Commissione europea come uno dei progetti pionieristici di ricerca sul 5G per presentare i primi risultati su questa tecnologia al Mobile World Congress 2015 (Barcellona, Spagna).
  • Nel febbraio 2013, la ITU-R Working Party 5D (WP 5D) iniziò due progetti di studio: (1) Studio sulla visione delle TMI per il 2020 e oltre, e; (2) Studio sulle tendenze future della tecnologia per i sistemi TMI terrestri. Entrambi mirano ad avere una migliore comprensione dei futuri aspetti tecnici delle comunicazioni mobili in vista della definizione del mobile di prossima generazione.[senza fonte]
  • Il 12 maggio 2013, la Samsung Electronics affermò di avere sviluppato il primo sistema "5G" del mondo. La tecnologia di base ha una velocità massima di decine di Gbit/s (gigabit al secondo). In collaudo, le velocità di trasferimento per la rete "5G" inviavano dati a 1,056 Gbit/s a una distanza fino a 2 chilometri con l'uso di un MIMO 8*8.[73][74]
  • Nel 2013, India e Israele hanno concordato di lavorare congiuntamente sullo sviluppo delle tecnologie di telecomunicazioni di quinta generazione (5G).[75]
  • Il 1º ottobre 2013, la NTT (Nippon Telegraph and Telephone), la stessa azienda che ha lanciato in Giappone la prima rete 5G del mondo, vince il Premio del Ministro per gli affari interni e le comunicazioni al CEATEC per gli sforzi di R&S nel 5G.[76]
  • Il 6 novembre 2013, la Huawei annunciò piani per investire un minimo di 600 milioni di dollari in R&S per le reti 5G di prossima generazione capaci dì velocità 100 volte più elevate delle moderne reti LTE.[77]
  • L'8 maggio 2014, la NTT DoCoMo inizia a collaudare le reti mobili 5G con Alcatel Lucent, Ericsson, Fujitsu, NEC, Nokia e Samsung.[78]
  • Nel giugno 2014, il progetto di ricerca della UE CROWD fu selezionato dalla Commissione europea per entrare nel gruppo dei "primi progetti precursori del 5G". Questi progetti contribuiscono alla prima presentazione di potenziali per la futura, ubiquitaria, infrastruttura "5G" a banda ultralarga. CROWD fu incluso nell'elenco delle dimostrazioni alla Conferenza europea sulle reti e le comunicazioni (European Conference on Networks and Communications, EuCNC) organizzata dalla UE nel giugno 2014 (Italia).
  • Nell'ottobre 2014, viene lanciato il progetto di ricerca TIGRE5-CM (tecnologie integrate per la gestione e il funzionamento delle reti 5G) con lo scopo di progettare un'architettura per le reti mobili di futura generazione, basata sul paradigma delle reti definite dal software (Software Defined Networking, SDN). L'IMDEA Networks Institute è il coordinatore del progetto.
  • Nel novembre 2014, fu annunciato che MegaFon e Huawei svilupperanno una rete 5G in Russia. Una rete di prova sarà disponibile entro la fine del 2017, appena in tempo per la Coppa del Mondo del 2018.[79][80]
  • Il 19 novembre 2014, Huawei e SingTel annunciarono la firma di un memorandum d'intesa per lanciare un programma d'innovazione congiunto sul 5G.[81]
  • Il 22 giugno 2015, il governo greco annunciò ai colloqui del consiglio dell'Eurogruppo che le potenziali licenze delle tecnologie 5G e 4G avrebbero fruttato guadagni per 350 milioni di euro; di conseguenza fu criticato per aver fuorviato i capi europei prospettando guadagni potenziali da una tecnologia che si suppone sarà presentata dopo il 2020.[82]
  • L'8 settembre 2015, la Verizon annunciò un piano d'azione per cominciare a collaudare il 5G in prove sul campo negli Stati Uniti nel 2016.[83]
  • Il 1º ottobre 2015, l'operatore francese Orange annunciò di essere in procinto di installare tecnologie 5G per cominciare la prima prova nel gennaio 2016 a Belfort, una città della Francia orientale.[84]
  • Il 22 gennaio 2016, il fabbricante svedese di attrezzature per reti mobili Ericsson ha dichiarato di essersi associato con TeliaSonera per sviluppare servizi 5G basati sulla rete della TeliaSonera e sulla tecnologia 5G della Ericsson. L'associazione mira a fornire servizi 5G ai clienti TeliaSonera a Stoccolma (Svezia) e Tallinn (Estonia) nel 2018. La Svezia è da molto tempo una nazione pioniera nelle TCI e in particolare la Ericsson e la TeliaSonera lanciarono la prima rete 4G commerciale del mondo in Svezia nel 2009.[85]
  • Il 22 febbraio 2016, Samsung e Verizon si unirono per cominciare le prove sul 5G.
  • Il 22 febbraio 2016, NTT DoCoMo ed Ericsson riuscirono per la prima volta al mondo a raggiungere una velocità cumulativa di 20Gbit/s con due dispositivi mobili connessi simutaneamente in una prova all'aperto del 5G.[86]
  • Il 29 gennaio 2016, Google rivelò che sta sviluppando una rete 5G chiamata SkyBender. Progettava di distribuire questa connessione mediante droni ad energia solare.[87]
  • A metà di marzo 2016, il governo britannico confermò i suoi piani per rendere il Regno Unito un leader mondiale nel campo del 5G. I piani per il 5G sono poco più di una nota a piè di pagina nel bilancio 2016 del paese, ma sembra che il governo britannico voglia portarli avanti come una priorità essenziale.[88]
  • Il 2 giugno 2016, fu pubblicato il primo libro completo sul 5G. Il libro 5G Mobile and Wireless Communications Technology ("Tecnologia 5G per le comunicazioni mobili e senza fili"), pubblicato dalla Cambridge University Press, è curato da Afif Osseiran (Ericsson), Jose F. Monserrat (UPV) e Patrick Marsch (Nokia Bell Labs) e copre tutti gli aspetti: dai casi d'uso più probabili, dagli aspetti dello spettro e da un'ampia gamma di opzioni tecnologiche alle architetture potenziali del sistema 5G.[4]
  • Alla fine del 2016, in Italia, la giunta comunale della città di Torino, prima in Italia, ha sottoscritto un patto d'intesa con la società Telecom Italia Mobile per dare l'avvio ad una sperimentazione di rete 5G. Telecom Italia Mobile ha aderito all'Action Plan della Commissione Europea. In base ad esso, era necessario comunicare entro il 2020 il nominativo della prima città 5G-enabled. Tale scelta è caduta, appunto, su Torino. Il medesimo protocollo prevede, tra l'altro, lo sviluppo di una rete che copra le maggiori città e garantisca le adeguate vie di transito. L'accordo sottoscritto da TIM e Torino prevede che entro il 2018 tremila utenti potranno usufruire del 5G, per passare successivamente ad una rete a diffusione capillare.

Note[modifica | modifica wikitesto]

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    «Poiché si sta seguendo il modello generale di 10 anni per sviluppare un nuovo sistema mobile, quella linea temporale suggerirebbe che il 4G dovrebbe essere operativo intorno al 2011».
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    «Alcune delle più grosse aziende di telecomunicazioni del mondo hanno unito le forze con il governo britannico per finanziare un nuovo centro di ricerca sul 5G. La struttura, che avrà sede presso l'Università del Surrey, offrirà impianti di collaudo agli operatori mobili desiderosi di sviluppare uno standard mobile che usi meno energia e meno spettro radio pur assicurando velocità più elevate dall'attuale tecnologia 4G che è stata lanciata in circa 100 paesi, incluse varie città britanniche. Dicono che la nuova tecnologia potrebbe essere pronta entro un decennio.».
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Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Ulteriori letture[modifica | modifica wikitesto]

  • Theodore S. Rappaport, Robert W. Heath, Jr., Robert C. Daniels e James N. Murdock, Millimeter Wave Wireless Communications ["Comunicazioni senza fili con onde millimetriche"], Prentice Hall, 2014, ISBN 978-0-13-217228-8. Questo testo, lungo quasi 700 pagine, copre le aree tecniche riguardanti le potenziali tecnologie 5G, inclusi gli standard per le principali reti globali senza fili di tipo locale (wireless local-area networks, WLAN) e personale (wireless personal local-area networks, WPAN) da 60 GHz.

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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