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Quattro chiacchiere sul 5G: tra evidenze tecnico-scientifiche, bufale e torri che bruciano

Realizzo questo articolo perché nelle ultime settimane, diverse persone tra parenti, conoscenti e contatti sui social mi hanno scritto chiedendo lumi su questa benedetta storia del 5G. L’attuale situazione di pandemia ha reso tutti più allarmisti e ha scatenato la fantasia di migliaia di utenti, che si sono messi a condividere e postare le peggio stupidate.

Quello che seguirà sarà un articolo piuttosto lungo e a tratti anche discretamente tecnico. Tuttavia l’ecosistema 5G è talmente complesso ed articolato, che non si può pensare di liquidarlo in poche righe.

Numerose riviste di settore e non, italiane e straniere, si sono già espresse sull’argomento. Sono stati prodotti moltissimi articoli più o meno specifici e redatti da persone anche più competenti di me. Quindi in questo post cercherò di fornire le basi del discorso, rimandando poi ad una raccolta di fonti con cui, chi vuole, potrà approfondire i vari aspetti.

Ci tengo inoltre a precisare che questo non è un articolo in difesa della tecnologia 5G a priori, ma vuole essere un documento in grado di far comprendere anche agli addetti ai lavori i pro e gli eventuali contro di questa novità.

L'articolo sarà pubblicato in tre parti per facilitarne la lettura, oltre che in formato PDF scaricabile.

Di seguito l’indice, per facilitare la consultazione:

Cos’è il 5G

Il termine 5G indica l’ecosistema di tecnologia cellulare di quinta generazione: ovvero un insieme di protocolli software e tecnologie hardware, unite a standard normativi che ne descrivono il funzionamento.

5G è l’acronimo di “5th Generation” e – come è facile intuire – si tratta della naturale evoluzione dell’attuale generazione 4G (che a sua volta ha integrato e poi sostituito la 3G e così via).

La principale differenza rispetto al passato è che – mentre le tecnologie fino al 4G si concentravano “semplicemente” sull’aumento della velocità di trasmissione dei dati – il 5G si pone come un vero e proprio nuovo approccio alla comunicazione tra dispositivi mobili e non. Alcune delle differenze principali, oltre all’aumento di velocità di cui sopra, saranno una migliore efficienza energetica, una copertura del segnale più capillare e precisa, una maggiore efficienza spettrale e una diminuzione della latenza.

Ad oggi, la quasi totalità degli smartphone anche di ultima generazione NON dispone di tecnologie 5G a bordo. La diffusione a livello mainstream avverrà probabilmente a partire dal 2021 (almeno per quanto riguarda il mercato italiano). Esistono già oggi alcuni dispositivi in commercio con SoC in grado di gestire le frequenze 5G, ma in quantità ridotta e soprattutto poco diffusa.

Tratti comuni con 3G e 4G

Partiamo da una premessa fondamentale, che deve essere ben chiara a tutti: le radiazioni elettromagnetiche nello spettro compreso da 0 a 300 GigaHertz sono considerate non ionizzanti (NIR) e, in quanto tali, generalmente considerate non pericolose per l’organismo.

Come si può consultare leggendo il documento del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti relativo all’assegnazione delle frequenze per il 5G (a pagina 4, paragrafo “Le gare per l’assegnazione delle frequenze…”) stiamo parlando delle bande: 700 MHz, 3,6-3,8 GHz e 26,5-27.5 GHz.

Qui è bene fare la prima riflessione del caso, ovvero che la gran parte delle comunicazioni 5G avverrà sulle medesime frequenze delle tecnologie 3 e 4G, che tutti noi abbiamo utilizzato negli ultimi 15 anni. Le frequenze oltre i 20GHz verranno attivate successivamente e solo in certi contesti.

Le differenze stanno quindi nella nuova struttura intrinseca della tecnologia 5G e non nel fatto che si utilizzeranno frequenze misteriose o particolarmente pericolose per la salute.

Cosa cambia rispetto al passato

È bene fare una distinzione fondamentale: per il comune utente che utilizza lo smartphone per consultare i social, fruire di contenuti in streaming e inviare messaggi e contenuti multimediali, l’impatto principale sarà quello di poter “andare più veloce”. L’utilizzo quotidiano dei nostri dispositivi mobili resterà lo stesso di sempre, anche considerato che già le velocità attuali si spingono fino diverse centinaia di Megabit al secondo in download e svariate decine di Mbps in upload, più che sufficienti per social, streaming e messaggistica.

Il 5G porterà queste velocità fino ad un massimo potenziale di 20 Gigabit al secondo, con applicazioni reali che già oggi permettono trasmissioni fino a 1.8 Gbps. Tutto questo a fronte di latenze di comunicazione da 30 a 50 volte inferiori alla tecnologia precedente. Si parla di 8-12 millisecondi, a fronte dei circa 50 millisecondi tipici del 4G.

Deve essere ben chiaro che tutte queste considerazioni vanno poi coniugate alla reale situazione dell’infrastruttura. Ad esempio, nelle fasi iniziali, le singole celle 5G potrebbero essere collegate tra di loro con uplink 4G o cablati che ne rallentino la pura prestazione teorica. Le considerazioni del caso andranno fatte una volta che le reti 5G saranno effettivamente diffuse e portate alla loro massima potenzialità.

I veri cambiamenti, dunque, saranno “under the skin” e quasi del tutto invisibili agli occhi dell’utenza media. Senza entrare troppo nel tecnico, una delle novità strutturali dell’infrastruttura 5G sarà il network slicing, ovvero la possibilità (grazie anche alla network virtualization) di separare varie tipologie di traffico su diverse “fette” dell’infrastruttura e delle frequenze del 5G e gestirle in modo autonomo ed ottimizzato. Per fare un esempio pratico, si potrebbero gestire in modo differenziato il traffico proveniente da dispositivi IoT, dagli smartphone e dalle automobili a guida autonoma.

Altro approccio innovativo è quello del Fronthauling, ovvero lo spostamento della gran parte delle operazioni di elaborazione radio/hardware/software verso le “estremità” della rete (quindi sulle singole celle), a fronte poi di un controllo centralizzato realizzato tramite cablaggi in fibra ottica. Questo permette di abbattere le latenze e mantenere alte le prestazioni, ma porta come inconveniente la necessità di coprire il territorio in modo più capillare rispetto al passato.

Una declinazione di questo approccio è la migrazione verso l’Edge Computing, che si contrappone al modello Cloud Computing di cui tanto si è sentito parlare negli ultimi anni. La necessità di avere tantissimi dispositivi connessi contemporaneamente, con elevate necessità in termini di banda, latenza e sicurezza viene soddisfatta spostando la potenza di calcolo ai limiti (“edge” appunto) della rete stessa. Uno degli esempi è quello delle auto a guida autonoma, per cui la possibilità di accedere alla rete in tempi rapidi, a bassissima latenza e in sicurezza è letteralmente di vitale importanza. In questo scenario, solo una infrastruttura 5G è in grado di fornire prestazioni sufficienti.

Altri aspetti fondamentali comprendono tutto il mondo delle applicazioni industrial, enterprise e dell’ecosistema Internet of Things. Qui l’impatto sarà strutturale e aprirà possibilità fino ad oggi sconosciute. Si pensi a tutte le applicazioni di domotica per le nostre case, ai sistemi di sicurezza e monitoraggio delle infrastrutture industriali e dei trasporti, ai parametri metereologici e di allarme etc.

In generale si può dire che l’infrastruttura 5G passa da uno storico approccio device-based – dove i device erano fondamentalmente smatphone o simili – ad un approccio always-based, dove tutto, in qualsiasi luogo e senza limiti di scalabilità, può essere connesso in sicurezza a latenza quasi zero.

Parte 2