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Che cos'è il 5G?
Data di pubblicazione: 20 febbraio 2024
Autori: Mesh Flinders, Ian Smalley
Il 5G, o tecnologia mobile di quinta generazione, è il nuovo standard per le reti di telecomunicazione lanciato dalle compagnie di telefonia mobile nel 2019.
Le reti 5G funzionano sulle stesse frequenze radio delle precedenti reti 3G, 4G e 4G LTE, che hanno servito la maggior parte dei telefoni cellulari in tutto il mondo. Tuttavia, i miglioramenti in termini di velocità, latenza e larghezza di banda consentono alle reti 5G di ridurre i tempi di download e upload e di migliorare la connettività e l'affidabilità, e rendono queste reti la naturale evoluzione della tecnologia 4G.
Come l'intelligenza artificiale (AI), l'Internet of Things (IoT) e l'apprendimento automatico (ML), il 5G è una tecnologia rivoluzionaria con le potenzialità per trasformare il modo in cui gli esseri umani interagiscono con Internet, i social media e le informazioni in generale. Nello specifico, il 5G ha delle implicazioni significative per la tecnologia che alimenta le auto a guida autonoma, i sistemi di gioco e lo streaming video su una connessione di rete ad alta velocità.
Con l'aumento della domanda di accesso a internet in tutto il mondo e l'emergere di nuove tecnologie, la quantità di dati creati sta aumentando in modo esponenziale. Si prevede che, nel prossimo decennio, la quantità di dati generati ogni giorno in tutto il mondo crescerà di diverse centinaia di zettabyte. L'infrastruttura di rete su cui si basano le reti wireless 4G, 4G LTE e 3G non sarà in grado di gestire tale quantità di dati. Il 5G, con le sue velocità fulminee, la bassa latenza e la capacità di gestire un maggior numero di dati, è in grado di soddisfare i requisiti delle nuove tecnologie come gli smartphone di prossima generazione che necessitano di copertura 5G.
Differenze fondamentali tra 5G e 4G/3G
Sebbene il 5G utilizzi le stesse frequenze radio delle reti 4G e 3G, ci sono alcune importanti differenze che lo rendono superiore, soprattutto per le aziende che intendono utilizzare questa tecnologia nell'ambito di un progetto di trasformazione digitale.
Velocità e latenza
La velocità del 5G è 10 volte superiore di quella offerta dalle reti 4G e 3G, il che significa che attività come il download di un file di grandi dimensioni o il backup dei dati sul cloud richiederanno meno di un secondo anziché minuti o addirittura ore. La velocità di trasferimento dati del 5G raggiunge i 20 gigabit al secondo (Gbps) mentre la velocità media di download è di 432 megabyte al secondo (Mbps). La velocità di trasmissione dei dati del 5G, con implicazioni in ogni campo, dai giochi per dispositivi mobili agli interventi chirurgici a distanza, è uno dei motivi principali per cui si prevede che questa tecnologia sarà così trasformativa.
La ragione per cui la tecnologia 5G è in grado di garantire velocità così elevate è che ha una latenza, ovvero il tempo necessario ai dati per spostarsi da un punto all'altro, molto più bassa rispetto alle reti precedenti. Mentre le reti 4G fornivano una latenza di circa 200 millisecondi, le reti 5G possono normalmente fornire una latenza di appena un millisecondo.
Ingombro
Un altro importante elemento di differenziazione del 5G è l'utilizzo di trasmettitori più piccoli rispetto alle reti precedenti, che possono essere posizionati in modo discreto su edifici, alberi e altri oggetti comuni. Le celle (o "small cell") nelle reti 5G sono essenzialmente stazioni base che svolgono un ruolo fondamentale nella connessione dell'intera rete. Nella tecnologia 4G, l'equivalente di una piccola cella, nota come macrocella, era più grande e richiedeva una maggiore potenza.
Tassi di errore
Il Modulation and Coding Scheme (MCS) adattivo del 5G, uno schema utilizzato per inviare dati dai dispositivi WiFi, è un miglioramento dell'MCS utilizzato nelle reti 4G e 3G, che rende il suo Block Error Rate (BER) estremamente basso. Nella tecnologia 5G, quando un tasso di errore aumenta fino a un certo livello, il trasmettitore abbassa automaticamente la velocità fino a quando il tasso di errore diminuisce. Questa tecnica sacrifica la velocità a favore della precisione in tempo reale e aiuta a garantire un tasso di errore vicino allo zero sulle reti 5G.
Larghezza di banda
Le reti 5G funzionano su una gamma più ampia di larghezze di banda rispetto alle reti 4G e 3G, incluse quelle a banda bassa, media e alta. Ciò è stato reso possibile espandendo le risorse dello spettro radio dalla specifica inferiore a 3 GHz utilizzata nelle reti precedenti a 100 GHz e oltre. Questa modifica consente al 5G di funzionare su una gamma più ampia di larghezze di banda, ampliando la sua capacità e migliorando la velocità effettiva. In sostanza, questi progressi tecnologici consentono di collegare più dispositivi contemporaneamente su una singola rete o cella e consentono ai dispositivi di inviare e ricevere dati contemporaneamente.
Come la tecnologia 3G e 4G, il 5G si basa sulla tecnologia cellulare che divide un'area di servizio in sezioni geografiche più piccole note come celle. Qualsiasi dispositivo wireless 5G entro i confini di una cella si connette a Internet e alla rete telefonica utilizzando onde radio, una stazione base e delle antenne. Le reti più recenti sono più veloci, con velocità di download che raggiungono i 10 gigabit al secondo (Gbps) quando un solo utente è connesso alla rete.
Il 5G non solo può connettere più dispositivi su una rete grazie alla sua maggiore larghezza di banda, ma può anche fornire velocità più elevate che migliorano la qualità delle applicazioni internet quando molti utenti si trovano sulla stessa rete, anche nella stessa cella, come un ambiente urbano affollato. Con l’espansione della tecnologia 5G e l’aumento del numero di applicazioni create per utilizzarla, si prevede che sempre più provider di servizi internet (ISP) adotteranno l’home internet 5G, come Verizon, Google e AT&T, aumentando esponenzialmente i suoi casi d’uso . Queste sono alcune delle caratteristiche che rendono la tecnologia 5G unica e in grado di rivoluzionare la tecnologia mobile in futuro:
Network slicing
Il network slicing, ovvero la capacità degli operatori di rete che utilizzano la tecnologia 5G di distribuire numerose reti virtuali indipendenti sulla stessa infrastruttura, ha molte potenziali applicazioni commerciali. Il network slicing consente alle aziende di creare raccolte di funzioni di rete 5G e raggrupparle in base al caso d'uso o al modello di business. Questa funzionalità offre agli utenti un'esperienza wireless più affidabile sul proprio dispositivo.
Miglioramento degli standard e delle specifiche
Le reti 5G possiedono un'interfaccia aerea unica sviluppata appositamente per la nuova tecnologia nota come 5G NR (New Radio). Si tratta di una nuova tecnologia di accesso radio (RAT), creata dal 3rd Generation Partnership Project (3GPP) specificatamente per l’uso sulle reti mobili 5G. Il 5G NR è stato concepito per diventare il nuovo standard globale per le reti cellulari, con il primo lancio commerciale effettuato verso la fine del 2018. Oggi, molti operatori di reti cellulari implementano reti 5G NR e molti produttori di tecnologia stanno costruendo i propri dispositivi mobili per offrire la disponibilità con il 5G NR. Secondo un recente report di Ericsson (link esterno a ibm.com), il 45% delle reti in tutto il mondo erano compatibili con il 5G entro la fine del 2023, e si prevede che tale numero salirà all’85% entro la fine del decennio.
Funzionalità di rete privata
Le reti 5G private sono simili alle reti pubbliche, ma offrono ai loro proprietari funzionalità di personalizzazione avanzate, come la possibilità di limitare l'accesso e l'utilizzo di uno spettro 5G wireless concesso in licenza o senza licenza. Il 5G privato sta diventando sempre più popolare tra le aziende di tutto il mondo perché consente alle aziende di sfruttare tutti i vantaggi della tecnologia 5G in un ambiente chiuso e ristretto, come uno stabilimento industriale, un edificio per uffici, un campus universitario, un aeroporto e altro ancora. Le reti 5G private offrono alle aziende la possibilità di gestire tutti i propri dispositivi, servizi e applicazioni in modo altamente privato, sicuro ed efficiente, più di quanto non fossero su una rete pubblica.
I servizi 5G offrono numerosi miglioramenti nella tecnologia wireless rispetto alle generazioni precedenti di reti. Questi sono alcuni dei vantaggi aziendali che rendono possibili:
Sulle reti 4G, 4G LTE e 3G, i veicoli completamente autonomi o le auto a guida autonoma non possono funzionare a causa del tempo necessario per inviare e ricevere informazioni. Le reti 5G, con la loro latenza inferiore, consentiranno ai veicoli completamente autonomi di inviare e ricevere informazioni in appena 1/1.000 di secondo.
Le fabbriche stanno già diventando più intelligenti grazie all'uso dell'intelligenza artificiale e del machine learning, ma l'arrivo dell'infrastruttura 5G rafforzerà ulteriormente questa tendenza. Con l’implementazione del 5G, le fabbriche possono automatizzare un maggior numero di funzionalità, connettere migliaia di dispositivi intelligenti in modalità wireless e implementare un vero e proprio esercito di fotocamere, droni, telefoni 5G e sensori che saranno in grado di agire sui dati quasi in tempo reale. Le possibilità di applicazione di queste funzionalità a livello pratico sono infinite, con implicazioni in ogni ambito, dal risparmio di carburante alla progettazione di edifici, fino all'interazione con i clienti e al ciclo di vita e alla riparazione delle apparecchiature.
La realtà virtuale (ambienti digitali che escludono il mondo reale) e la realtà aumentata (contenuti digitali che arricchiscono il mondo reale) si basano sulle tecnologie 5G e hanno molte applicazioni aziendali. Nell'ultimo decennio, i telefoni cellulari e gli smart glasses che utilizzano la tecnologia della realtà virtuale e aumentata hanno aggiunto sovrapposizioni digitali, viste dal vivo e altre funzionalità a un'ampia gamma di scenari aziendali, tra cui le attività di magazzino e il trasporto di merci, la manutenzione industriale, la riparazione di attrezzature e altro ancora.
L'edge computing, un framework di calcolo distribuito che avvicina le applicazioni aziendali alle origini dati, ottiene un notevole miglioramento grazie alle velocità elevate e alla bassa latenza della tecnologia 5G. Nell’edge computing, il 5G avvicina le operazioni di calcolo e il data storage al luogo in cui vengono generati i dati, consentendo un maggiore controllo, costi inferiori e una distribuzione più rapida degli insight. Secondo un recente whitepaper di Gartner (link esterno a ibm.com), entro il 2025 il 75% dei dati aziendali verrà elaborato tramite edge computing rispetto al solo 10% di oggi.
Con la diffusione della tecnologia 5G, le sue potenzialità di stimolare la crescita economica e migliorare la connettività sono illimitate. Questi sono alcuni dei modi più ambiziosi in cui la tecnologia 5G potrebbe cambiare il nostro mondo:
Comunità più intelligenti
Che viviate in un ambiente urbano densamente popolato o in una remota area rurale, la capacità del 5G di raccogliere informazioni dai dispositivi IoT connessi a Internet probabilmente migliorerà la vostra vita quotidiana. Gli urbanisti, i soccorritori e molti altri stanno valutando l'utilizzo della connettività 5G nei prossimi anni per contribuire a limitare il traffico, migliorare la pianificazione, ridurre l'inquinamento atmosferico e in generale migliorare la vita delle popolazioni che servono.
Una migliore assistenza sanitaria
Per quanto riguarda la tecnologia sanitaria, le reti 5G consentono di compiere progressi nella chirurgia a distanza, nell'analisi dei dati e nella cura dei pazienti. La bassa latenza del 5G, ad esempio, consente di condividere informazioni in tempo reale tramite video HD, rendendo gli interventi chirurgici da remoto una realtà sempre più concreta. Inoltre, il monitoraggio in tempo reale dei pazienti attraverso dispositivi connessi IoT che utilizzano le reti 5G aiuterà i medici a prendersi cura meglio dei pazienti che non sono sotto la loro diretta supervisione.
Maggiore sostenibilità
Il 5G migliorerà notevolmente la capacità delle imprese di monitorare i propri obiettivi ambientali, sociali e di governance (ESG), come le emissioni di carbonio, la sicurezza dei lavoratori, le supply chain e molto altro ancora. Uno dei tanti vantaggi del 5G è la sua capacità di trasmettere informazioni utilizzando quantità di energia relativamente basse rispetto alle reti precedenti. La tecnologia 5G consentirà inoltre lo sviluppo di veicoli elettrici, edifici intelligenti e lavoro da remoto, che hanno dimostrato di ridurre le emissioni di carbonio.
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