I DRIVER GLOBALI SUL 5G

 

Introduzione

Nell’evoluzione della Industry TLC ed Informatica il 5G è sicuramente l’Hype del momento. Qualsiasi ricerca su Google su “5G” restituisce migliaia di riferimenti, ogni bollettino tecnico che quotidianamente riceviamo comprende almeno un approfondimento 5G. Eppure le specifiche 3GPP del 5G, nella migliore dell’ipotesi saranno completate solo nel 2018, a parte un anticipo sulla componente radio e le prime soluzioni 5G “end to end” difficilmente appariranno sul mercato prima del 2020.  Si sta addirittura verificando anche una “competizione” tra macroregioni economiche, gli USA, l’Asia e l’Europa.  In Nord America AT&T e Verizon hanno deciso di anticipare al massimo i tempi, anche nei gruppi di standardizzazione, almeno per poter lanciare servizi di accesso fisso con tecnologie radio “5G” entro il 2018.  In South Korea ai Giochi Olimpici Invernali di Pyeong Chang sarà mostrato un servizio mobile vero e proprio, forse in parte pre-standard, con contenuti ultra broadband, e lo stesso avverrà con le Olimpiadi di Tokio del 2020 che saranno sicuramente trasmesse a qualità video 8K su reti 5G.
La Commissione Europea ha lanciano un piano chiamato 5G Action Plan [nota 1] per stimolare, facilitare e armonizzare le iniziative in ambito europeo, piano che prevede un dispiegamento su larga scala nel 2025 ed alcuni governi (es UK) indicano benefici socio- economici di forte rilevanza attorno al 2030.  In un’epoca caratterizzata da visioni strategiche di breve termine, ossessionata dal ROI e dalla volatilita’ del mercato finanziario, perche’ dunque attorno al 5G vi è così tanto interesse e discussione?
Come per tutti i libri di maggiore successo e fortuna nel tempo, il 5G si presta a letture molto diverse ed ogni stakeholder puo’ trovare nel 5G ragioni differenti e profonde di necessita’ e di sviluppo di questa nuova tecnologia che per le sue varie implicazioni ed aspettative trascende il puro fatto tecnico. Di qui anche la varieta’ dei percorsi che, partendo anche da punti di vista e aspettative differenti, convergono verso il 5G.
A nostro parere vari sono i drivers che guidano questi percorsi, ma alcuni si impongono piu’ di altri:

  1. Nuovi service concepts e opportunita’ nello sviluppo del Mobile ultrabroadband, lo sviluppo massivo dell’Internet delle Cose – IoT, sia nel settore privato, che in quello pubblico (smart city e Digital Agenda in Europa e Italia) che nella trasformazione del settore industriale (Industry 4.0);
  2. Il 5G come fattore tecnologico abilitante per un nuovo ciclo di sviluppo macro economico;
  3. Il processo di trasformazione degli operatori di telecomunicazione e delle loro piattaforme tecnologiche all’interno delle nuove catene del valore;
  4. Il “technology push”, la disponibilita’ di nuove tecnologie, in particolare nel Radio e nella softwarizzazione della Rete;
  5. La sostenibilita’ economica della Rete 5G.

Questi drivers delineano percorsi anche differenti per i vari stakeholders, in cui variabili economiche, maturita’ tecnologica, situazioni di mercato e ed aspettative di sviluppo si mescolano in un quadro che si definira’ via via nei prossimi anni e che quindi oggi puo’ essere solo brevemente schematizzato.

 

Le promesse del 5G

Prima di addentrarci nell’analisi dei drivers può essere opportuno, nella babele linguistica e mediatica che caratterizza il 5G, definire con maggiore precisione le aspettative tecnologiche legate al 5G. A tale riguardo può essere utile la schematizzazione operata recentemente da ITU che definisce l’ambito delle aspettative 5G.

 

Rispetto ad altre fasi tecnologiche recenti, come il 3G oppure il 4G, il 5G ha dunque l’ambizione di coprire classi di servizio estremamente eterogenee, dall’enhanced Mobile Ultra broadband, ottimizzato per la trasmissione video e throughput dell’ordine del Gbps (abilitando scenari di Augmented/Virtual reality) , alla comunicazione UltraReliable ed a bassissima latenza, tipica di molte necessità della Industria e dei mercati Verticali più esigenti (Autonomous Driving, Energy Management, Robotica) al Massive Machine Type Communication abilitante per gli scenari di connettività  degli oggetti (Smart Cities).

 

Nuovi service concepts e opportunita’ nello sviluppo del Mobile ultrabroadband, L’IoT massivo, Industry 4.0 e la Digital Agenda

Come detto, la tecnologia 5G si troverà ad essere la tecnologia di rete in introduzione pressappoco dalla fine di questo decennio diventando dominante per un periodo di 10 o 15 anni, al 2030 o oltre.  In base alla nostra esperienza recente, possiamo immaginare quanto il cambierà in un periodo simile il contesto sociale e geopolitico ed economici – basti pensare che la popolazione mondiale supererà i 7 miliardi di persone, che saranno tutte connesse; lo stato delle tecnologie di base (si pensi alle nanotecnologie, alla medicina genetica, lo sviluppo della robotica e dell’Intelligenza Artificiale… ); probabilmente avremo i primi effetti del cambiamento climatico globale (le calotte polari hanno fenomeni di scioglimento relativamente rapido e probabilmente assisteremo a fenomeni di innalzamento del mare e di inondazioni o siccità in aree più estese che in passato); la NASA avrà probabilmente portato il primo uomo su Marte [nota 2] (sicuramente usando il 5G come rete terrestre per il lavoro necessario).
E’ difficile prevedere lo scenario di “servizi”  in cui ci troveremo, ma probabilmente alcune caratteristiche del 5G saranno importanti per lo sviluppo degli stessi, in particolare:

  • la grande quantità di banda che metterà a disposizione, almeno 10 volte quelle attuali;  questo permetterà di sviluppare ulteriormente i servizi basati su video e i servizi informatici basati su elaborazione distribuita e il trasferimento dati, come quelli cloud-based;
  • la possibilità di costruire reti con bassissima latenza, dieci volte inferiore alle reti attuale: questo sarà importante per classi di servizi di massa, p.es. sistemi di controllo industriale o il futuro dei trasporti e auto a guida autonoma;
  • la possibilità di gestire a costi e consumi energetici convenienti un numero molto maggiore di connessioni, compresi sensori e attuatori che costrituiranno la “massive internet of things”;
  • la flessibilità e rapidità di configurazione e riconfigurazione delle reti, definita dalla applicazione di nuovi meccanismi principalmente dovuti alle architetture software.

In questo senso, i servizi abilitati o impattati dal 5G sono spesso rappresentati in tre grandi macrocategorie:

  • i servizi del mobile ultrabroadband evoluto (“Enhanced Mobile Broadband” – eMBB”);
    L’accesso a Internet a banda ultralarga è sicuramente uno degli scenari possibili.  In alcuni mercati, il 5G sarà usato, in sinergia con reti in fibra per il collegamento delle stazioni radio, per soluzioni di “fixed wireless access” sostituendo il cavo nell’ultimo segmento di rete per gli utenti fissi.
    In questa categoria appartengono sicuramente l’evoluzione del video verso dalle reti classiche di broadcasting alle reti “IP”, e la tendenza a offrire formati e qualità sempre maggiori (il 4K o UHD, in futuro prossimo l’8K a risoluzioni 16 volte superiore all’attuale HD, i formati video a grande dinamica di colore e luminosità dell’immagine chiamata HDR.
    Il gaming online sarà un altro settore che trarrà grandi opportunità dalle caratteristica di grande banda e bassa latenza della rete 5G.
    Grandi aspettative ci sono anche nel settore della educazione e formazione
  • i servizi dell’IoT “massivo” cioè con un gran numero di oggetti, sensori, attuatori da collegare anche presenti in un’area ristretta.  Il numero di oggetti connessi supererà di ordini di grandezza il numero di esseri umani, e il 5G continua l’evoluzione del 4G offrendo una tecnologia che pemette non solo di getsire il numero ma anche di collegare oggetti che devono avere bassissimo consumo, riducendo i costi operativi p.es. con sistemi che permettono alle batterire di durare anni senza sostituzione.
    I settori della trasformazione della cosidetta industria 4.0, con un automazione delle fasi di produzione e con una integrazione molto maggiore del ciclo di progettazione anche con i subfornitori; dell’agricoltura di precisione e dello smart farming, p.es. modulando in maniera precisa sementi, irrigazione, concimazione, lotta ai parassiti; in molti altri settori quali Asset tracking,  le Smart cities, le smart home, i sistemi di assistenza sanitaria domestica assistita, il monitoraggio energetico e delle utility in generale; l’evoluzione dei negozi, il cosidetto “smart retail”.
    Questi settori, in parte già in sviluppo con una frammentazione di tecnologie, sperimenteranno forse più del segmento “ultrabroadband massivo” una trasformazione dovuta alla introduzione delle tecnologie digitali e al 5G specificatamente.
  • i servizi “mission critical”, dal controllo delle smart grid al futuro delle auto connesse e a guida autonoma.
    Esistono una serie di aree applicative che richiedono alta affidabilità, latenza ridotta, hanno elevati requisiti di sicurezza e disponibilità di servizio.  Ne citiamo alcuni:
    • I veicoli a guida autonoma, che trasformeranno non solo il settore industriale dell’auto ma tutta l’economia dei trasporti e della mobilità; anche prima degli scenari di autonomia che non sono cosi’ lontani, la connettività cosidetta “Vehicle to Vehicle” e “Vehicle to Infrastructure” (V2X) permetterà di trasportare al guidatore e al veicolo informazioni (e comandi) decisive per ridurre incidentalità e vittime ma anche risparmiare tempo e ridurre l’inquinamento.
    • I droni autonomi e connessi in rete, e non semplicemente “teleguidati” come quelli attuali, che avranno innumerevoli applicazioni nel campo del monitoraggio, delle smart city ma persino della logistica:
    • Industrial automation e Industry 4.0, quando sono coinvolti processi real time di produzione (p.es. nell’automazione robotica), in cui la radio “sicura” e con latenze basse e agarntite sarà indispensabile;
    • Il settore energentico al di là del metering e verso il mondo delle Smart grid in cui domanda e offerta sono controllate dinamicamente.

Molti di questi settori saranno impattati ancora più profondamente dal 5G e dalle tecnologie di comunicazione, anche se i tempi saranno forse più lunghi.
Una delle caratteristiche originali dello sviluppo e finalizzazione del 5G è che il lavoro viene molto svolto cercando di coinvolgere come requisiti e use cases le industrie  verticali citate in questa carrellata di servizi, modificando un processo tradizionale del mondo delle telecomunicazioni.

 

Il 5G come fattore tecnologico abilitante per un nuovo ciclo di sviluppo macro economico

Grazie alla sua capacita’ di indirizzare differenti requisiti, molti analisti economici collocano oggi, con qualche oggettivo rischio,  il 5G tra le cosiddette GPT (General Purpose Technologies) [note 2], alla pari di tecnologie che hanno condizionato lo sviluppo economico worldwide (la stampa, le ferrovie, l’elettricita’, Internet).  Uno studio IHS in collaborazione con  Universita’ americane  prevede un contributo medio dell’ordine di 200 B$ all’anno alla crescita globale dell’economia nel periodo 2020-2035, pari a circa lo 0,2% della crescita annuale del PIL. Il valore cumulato è paragonabile al valore attuale del PIL della settima potenza industriale attuale (India). 
Ancora piu’ impressionanti, nello studio citato, i dati sui volumi complessivi di transazioni economiche (global sales activities) che si presume, nel 2035, saranno associate a tecnologie 5G, e pari a circa 12300 B$ (circa il 4% delle transazioni economiche mondiali previste), distribuite in tutti i settori merceologici.

 

Da “5GH Economy Impact”, [online]

Se queste sono le aspettative, è naturale che attorno al 5G si stiano catalizzando risorse finanziarie ingenti di R&D, guidate da Venture Capitalists e altri soggetti finanziari. USA e Cina, sempre facendo riferimento al medesimo periodo 2020-2035 ed al medesimo studio, dovrebbero rappresentare insieme oltre il 50% dell’investimento in R&D per le tecnologie 5G stimato a livello mondiale di oltre 200 B$.
Discorso a parte merita l’Europa.
Con l’EC 5G Action Plan dello scorso Novembre 2016 sono state delineate le linee guida per  lo sviluppo del 5G in Europa, come tecnologia necessaria alla piena realizzazione dell’ambizioso piano di  Digital Single Market  (DSM) continentale. Il piano ipotizza un calendario molto fitto per l’introduzione del 5G ipotizzando

  • Per il 2020 il lancio commerciale di servizi 5G in almeno una citta’ di ciascuno stato membro
  • Per il 2025, il completo dispiegamento del 5G in tutti gli Stati Membri

Questo piano prevede   investimenti coordinati da parte di soggetti pubblici e privati per la l’R&D e la costruzione  e sviluppo di Reti 5G, politiche armonizzate a livello Europeo nella gestione dello spettro e degli aspetti Regolatori ed identifica nell’Industry 4.0, nell’Internet delle cose, nella piena digitalizzazione dei mercati verticali una via Europea al 5G, in grado di incidere su tutti i settori del commercio elettronico e della industria manufatturiera.
Uno studio (4) del 2016 commissionato dalla  EC sull’impatto  del 5G identifica in 4 settori, in maniera quasi paritetica (Automotive, Healthcare, Transports, Utilities) i principali benefici del 5G, ma anche benefici indotti su tutti i settori della vita sociale ed economica.
In termini economici, si prevedono costi di sviluppo e deployment dell’ordine di circa 57 miliardi di €, ma anche un effetto moltiplicativo di 3x sui benefici attesi. Per circa 2/3 i benefici attesi riguardano il settore Business ed 1/3 per il mondo consumer.

 

Aree di Impatto Economico del 5G in Europa – Fonte EC

Da questi dati, per quanto ancora basati su stime, emerge chiaramente il ruolo del 5G  come fattore abilitante per un nuovo ciclo di sviluppo economico che trascende la specifica tecnologia. Anche l’Italia si ritiene possa beneficiare, pur in un contesto piu’ complesso, di questi sviluppi, con uno sviluppo occupazionale di circa 200.000  addetti.

 

Impatto del 5G in Italia – Stime EC su dati OECD

Per indirizzare questi benefici TIM ed Ericsson sin dal 2016 hanno impostato un programma di sviluppo del 5G che possa indirizzare le opportunita’ delle principali Vertical Industries della penisola.  In particolare il programma identifica le aree piu’ promettenti e, attraverso trials di laboratorio prima ed impiego delle tecnologie 5G man mano che si renderanno disponibili, tende a contribuire alla completa digitalizzazione di tutti i comparti indirizzabili.

 

Aree di sviluppo nel programma 5GxItaly TIM-Ericsson

Il processo di trasformazione delle Telco e delle loro piattaforme tecnologiche all’interno delle nuove catene del valore

Negli ultimi anni tutte le Telco hanno dovuto confrontarsi con un profondo cambiamento dei modelli di Business, principalmente indotto dalla liberalizzazione del mercato e la privatizzazione, a partire dagli anni 80/90, dallo sviluppo di Internet negli anni 90 e dall’avvento di nuovi soggetti, quali gli OTT, nel primo decennio del nuovo secolo, che hanno completamente cambiato il concetto di “servizio”.
In parallelo, come noto, ricavi dai clienti ed investimenti richiesti nelle reti per la enorme crescita del traffico dati e la copertura pervasiva del territorio non sono piu’ proseguiti in modo proporzionale, anzi con un gap crescente, avviando per tutte le Telco una stagione, ancor in corso,  di cost-cutting, razionalizzazione dei processi interni e profonda trasformazione delle piattaforme di rete. In parallelo è stato necessario individuare nuove aree di sviluppo, sia in termini di nuove opportunita’ di servizio in mercati adiacenti grazie al progresso tecnologico,  sia indirizzando la scalabilita’ delle piattaforme e la loro replicabilita’ in un mercato sempre piu’ globalizzato.
Il 5G, da parte sua, per come si sta delineando negli Enti di standardizzazione 3GPP ed i primi sviluppi puo’ essere il collante ed il driver globale di questo percorso di trasformazione soprattutto grazie a 3 caratteristiche determinanti ed essenziali per le Telco:

  • La capacita’ di indirizzare  nuovi obiettivi di Throughput, Latenza ed Affidabilita’ delle Reti di accesso (3GPP Rel 15) espandendo quanto gia’ in corso con LTE e promuovendo nel contempo una Rete “Access Agnostic” (Rel 16/7) per servizi eterogenei (eMBB, URLLC, mMTC)
  • La capacita’ di incorporare, nello sviluppo della Rete Core, i principi di Virtualizzazione, Softwarizzazione ed Orchestrazione E2E delle risorse di rete (3GPP Rel 15/6) che hanno gia’ rivoluzionato le piattaforme dei Data Centre e consentito agli OTT di diventare player globali
  • La capacita’ di indirizzare in modo flessibile le necessita’ operative oggi realizzate da piu’ reti frammentate e sovrapposte (Fisso, Mobile, Trasporto, Public safety….) tramite i nuovi concetti  di Netwok Slicing, Edge Computing  e lo sviluppo di interfacce informatiche (API), abilitando nel contempo nuovi modelli di business (es. Wholesale), nuove relazioni con i service providers OTT

Queste caratteristiche della rete 5G, per inciso, sono anche di estremo interesse per altri stakeholders. E’ impensabile che lo sviluppo di nuovi servizi di parte di OTT e content providers , in particolare video, possa basarsi sulla competizione di reti IP best effort e senza capacita’ distribuite di controllo della QoE, garantendo nel contempo sviluppo massivo, protezione e sicurezza dei dati e dei contenuti.
L’interesse per il 5G da parte delle Telco è dunque cresciuto proporzionalmente con queste sfide, arricchendosi di coloriture differenti da Operatore ad Operatore, con significati anche diversi e spesso non omogenei attribuiti al “5G”, in base anche a requisiti di mercato ed alla previsione di disponibilita’ di risorse spettrali addizionali. Piu’ che una tecnologia, il 5G è una opportunita’ di indirizzare un percorso di trasformazione in corso con priorita’ e tempistiche differenti da operatore ad operatore.
Le prime discussioni sul 5G sono nate, nelle Telco, attorno al 2013, quando DOCOMO annuncio’ la possibilita’ di introdurre in rete sistemi radio nuovi, ad altissimo bit rate (1Gbps) in occasione delle Olimpiadi di Tokio 2020. Poco dopo, SK Telecom annuncio’ sperimentazioni “verso il 5G” per le Olimpiadi invernali del 2018, sempre con i medesimi obiettivi di Mobile Ultrabroadband, seguita da KT Telecom la quale ha annunciato piani di introduzione commerciale nel 2019.  Questi obiettivi di sviluppo 5G prevalentemente associato a scenari eMBB (immersive video, augmented reality, HD content distribution) restano gli Use Cases di riferimento ancora oggi per gli operatori asiatici.  Nel 2016 Verizon ha reso di dominio pubblico i suoi piani di impiego di soluzioni “pre5G” a partire dal 2017 per Fixed Wireless Access, come sostituto della fibra in aree residenziali e per clienti Business, grazie anche alla disponibilita’ di spettro a 28GHz garantita dall’FCC. L’impiego del 5G come soluzione FWA, almeno in prima fase, rappresenta un driver  pur con accenti differenti, per tutti gli Operatori Nordamericani. Da allora, quasi ogni Operatore ha reso pubblico il proprio percorso  “verso il 5G” e si annoverano ad oggi (5) circa 25 trials di laboratorio ed in campo, con una corsa anche mediatica a dichiarare prestazioni di punta (sino a 35 Gbps), sperimentazioni  in amplissime porzioni di spettro (sino a 70 GHz)  e con risultati di latenza ottimale (anche inferiore a 5ms).
Al di la’ degli annunci, in base anche ai contributi ed agli orientamenti espressi negli Enti di Standardizzazione si possono identificare due categorie di approccio:

  • Evolutivo: il 5G rappresenta una estensione delle Reti 4G, dovra’ essere backward compatibile con tutte le tecnologie 3GPP
  • Disruptive: il 5G richiede nuovi sistemi Radio e architetture di rete e di accesso, rappresentando una discontinuita’ nei servizi e nell’uso dello spettro radio,

Il secondo approccio tende a favorire soluzioni proprietarie, specie indotte da Use Cases quali eMBB e FWA anticipando “defacto”  la disponibilita’ di specifiche 3GPP e di soluzioni armonizzate sull’impiego delle risorse spettrali, di prevista definizione in ITU-R nel 2019. E' l'approccio perseguito da alcuni Operatori, come KT (che guida il 5G Special Interest Group) e Verizon (che guida la 5G Task Force).
Il primo approccio è ad oggi largamente maggioritario e colloca il 5G nell’alveo dello sviluppo di soluzioni standardizzate in 3GPP, evitando il rischio di una frammentazione tecnologica e di mercato, specie nei dispositivi cliente,  indotta da soluzioni proprietarie ed indirizzando tutti gli Use Cases e le evoluzioni di rete oggi previsti.   Soprattutto,  colloca il 5G in un percorso di trasformazione economicamente sostenibile e graduale delle reti.
Tuttavia, proprio per poter indirizzare al piu’ presto la trasformazione di rete e le nuove opportunita’ di servizio a larghissima banda, è opportuno accelerare la disponibilita’ di specifiche tecniche condivise, specie all’accesso Radio, confidando sull’uso della rete 4G attuale per supportare sia il piano di controllo e autenticazione  del “New Radio” in scenari di Mobile Ultrabroadband e FWA (Fixed Wireless)  sia gli scenari di servizio “machine Type” e  LLC ed anche V2X per i quali la richiesta di un NR, nuovo spettro e nuovi apparati risulta meno impellente in quanto gia’ parzialmente coperte dalle evoluzioni di LTE ed il NB-IoT.
In tale ottica TIM ha recentemente aderito  al cosiddetto “Early Drop manifesto” (per i dettagli si veda il box associato) siglato a Febbraio 2017 da 22 players della Industry (riportare il link alla PR)  con l’obiettivo di  fornire “their collective support for the acceleration of the 5G New Radio (NR) standardization schedule to enable large-scale trials and deployments as early as 2019”.
Questo obiettivo non esclude affatto la necessita’ a medio termine di uno standardizzazione  coerente e completa del 5G (“The proposal is consistent with 3GPP’s commitment to enable a flexible evolution and inter-working of the radio access network towards 5G NR and the evolution of the core network towards the 5G System) ma nei fatti garantisce una gradualita’ nell’introduzione in rete delle nuove capability NR e New Core, confidando per quest’ultima sulla maggiore rapidita’ di delivery garantita, a specifiche completate,  dalla Virtualizzazione e softwarizzazione della piattaforma  di rete gia’ avviata da molti Operatori, inclusa TIM.

 

Tabella – sintesi del posizionamento 5G delle principali Telco

La disponibilita’ di nuove tecnologie, in particolare nel Radio e nella softwarizzazione della Rete

Un altro driver di cambiamento e di sviluppo del 5G e’ certamente anche di natura piu’ tipicamente tecnologia. Negli ultimi anni si sono registrati significativi progressi in alcuni settori chiave, come le tecnologie Radio e di Rete, rese disponibili da un ulteriore miglioramento delle capacita’ computazionali dei chipset a partita’ di dimensioni e dalla piu’ ampia adozione di nuove tecnologie IT e modalita di sviluppo del SW di rete, sia in accesso che a livello di rete core, accorciando in parte i tempi di predisposizione di nuovi apparati e garantendo maggiore scalabilità.
Nel settore del Radio, le prestazioni dei chipset LTE sono passate in 7 anni (2010-2017) da circa 100 Mbps ad 1Gbsps (dati di targa Qualcomm SnapDragon X16) aprendo la strada ad uno  sviluppo che convergera’ nei nuovi sistemi NR 5G ed ad un uso di una maggiore ampiezza di banda. La figura (tratta da uno studio IHS gia’ citato) riporta le componenti chiave 5G riconosciute tali  da un insieme significativo  di responsabili del mondo Telco ed industriale.

 

Principali elementi chiave 5G nella percezione della Industry

Si nota la grande importanza attribuita alle tecnologie mmW ed alla evoluzione dei sistemi d’antenna (MIMO, beamforming, active Antennas) che a frequenze così alte (oltre i 30 GHz) possono garantire grandi vantaggi prestazionali con  ridotte e poco invasive dimensioni geometriche. Questo e’ possibile grazie alla progressiva maturita’ industriale di nuove tecniche radio, che caratterizzeranno  il  New Radio 5G e che stanno tra l’altro al centro di una nuova ondata  di produzione brevettuale. Tra le principali novita’ si segnalano

  • La possibilita’ di impiego di nuove tecniche di codifica di canale e modulazione non ortogonale (NOMA. Non orthogonal Multiple access),  LPDC e Polar codes, con una cosiddetta nuova numerologia a bassa latenza e scalabile
  • L’utilizzo di nuove tecniche trasmissive tempo/frequenza
  • La possibilita’ di usare in modo massivo tecniche MIMO e nuove antenne direzionali con beamforming 3D
  • Nuove tecniche di costruzione del “frame” radio (Ultra Lean Design) , con diminuizione dell’interferenza intercella e maggiore efficienza energetica e trasmissiva

Con maggiori capacita’ computazionali nei nodi radio e miglioramento delle capacita’ trasmissive e di trasporto offerte dai gestori di rete e’ stato anche possibile sfruttare meglio le opportunita’ indotte dalla separazione del controllo rispetto all’user plane, aprendo la strada ad evoluzioni significative quali il Virtual RAN, il SON (Self Organizing Network), il coordinamento “cloud based” delle risorse all’accesso, consentendo nuove strategie di dispiegamento in rete che sara’ possibile impiegare una volta disponibili i nuovi standards.
Tutto questo dovra’ essere tuttavia compatibile con una nuova generazione di terminali e dispositivi d’utente, al momento ancora in definizione. 

 

Un driver fondamentale: la sostenibilita’ di Rete

Come  tratteggiato in precedenza le aspettative ed i drivers tecnici e di mercato che guidano lo sviluppo del 5G sono di prima grandezza. Tuttavia, al di la dei benefici addotti, si potra’ passare dai trials ad un deployment massivo solo nel momento in cui il dispiegamento delle reti sara’ economicamente sostenibile, sia in termini di OPEX che di CAPEX.
Per quanto riguarda gli OPEX, essi saranno fortemente condizionati dai costi del personale, il costo degli spazi e dell’energia consumata dagli apparati. Sono 3 “Key Performance Indicators” non nuovi, su cui poggia ormai da anni il percorso di trasformazione di tutte le Telco  e che anche il dispiegamento 5G deve considerare come prioritari. Per questo le specifiche internazionali di riferimento (3GPP, ma anche ETSI, BBF, ITU per le parti di competenza) e la Industry stanno indirizzando i principali requisiti tecnici per una rete 5G “low OPEX”:

  • Network Automation e SON, con l’obiettivo di limitare l’intervento degli Operatori nelle fasi di configurazione, gestione e troubleshooting di Rete
  • Separazione Control Plane da User Plane, con la possibilita’ di accentrare le funzionalita’ di Intelligenza della Rete di accesso semplificando gli apparati periferici e favorendo la densificazione della rete
  • Beamforming adattativo, in grado di regolare la potenza irradiata nelel sole direttrici di traffico opportuno
  • “Ultra lean design” delle stazioni Radio, riducendo il duty cycle trasmissivo anche di un fattore 100 rispetto ad LTE modificando  le tecniche di occupazione dello spettro (una strada gia’ intrapresa con il NB-IOT)
  • Virtualizzazione delle Risorse di rete (NFV) e di accesso (V-RAN) , con l’obiettivo di creare una infrastruttura comune su cui configurare le funzionalita’ di rete 5G e variarne dinamicamente le risorse computazionali e di storage al variare del traffico
  • Virtualizzazione delle Reti (5G Network Slicing) per minimizzare l’uso di reti dedicate ed in prospettiva, favorire opportunita’ di Network Sharing tra service Provider differenti

Le stime ai CAPEX necessari per il dispiegamento di una rete 5G  sono ancora molto incerte. Alcuni studi (4) anche autorevoli indicano che il costo per sottoscrittore delle rete 5G risulterebbe poco superiore a quello del 4G. Da uno studio Barclays (6) risulterebbe invece un costo per GB di circa 13 volte inferiore su 5G rispetto all’attuale costo su LTE ma l’impiego per i previsti casi eMBB richiederebbe  la disponibilita’ di un throughput 30-50 volte superiore. Tuttavia queste stime sono ampiamente diverse se si considerano i costi differenti, da operatore ad operatore, per lo spettro impiegato, il trasporto/backhauling, le aree di copertura ipotizzate, nonche’ lo sviluppo, anche prima della disponibilita’ del 5G, di un percorso di progressiva Virtualizzazione delle risorse di Rete di  cui sicuramente beneficera’ la Nuova Core 5G.   

 

Stime del costo di sviluppo delle reti Mobili – Source: EC (5- pag 40)

Questo impone da un lato privilegiare Use Cases che siano piu’ facilmente valorizzabili in termini di maggiore ARPU (tenendo conto anche di situazioni completamente differenti tra Europa, Nord America e Asia)  oppure con ipotizzati forti margini di crescita per le Telco (ad esempio Industrial Internet ed Industry 4.0 come suggerito dall’EC Action Plan)  dall’altro percorsi di deployment diversificato, sfruttando gli asset esistenti ed usando le prestazioni della rete 5G solo nelle aree di effettiva necessita’ (es. aree ad intenso traffico come boost capacitivo, autostrade e tratti urbani per la comunicazione V2X). In parallelo occorreranno politiche armonizzate a livello almeno Europeo o nazionale e costi sostenibili per la disponibilita’ di adeguate risorse spettrali nelle tre porzioni di spettro ad oggi identificate da parte RSPG (Radio Spectrum Policy Group) come di interesse a livello RSPG:

  • Sotto 1GHz, in particolare nella banda a 700MHz
  • Tra i 2.5 GHz ed i 6 GHz, in particolare nella banda attorno a 3.4 GHz
  • Oltre i 6 GHz, in particolare nelle bande mmW tra i 24 ed i 34 GHz.

Per indirizzare queste problematiche recentemente in Italia l’Autorita’ Garante ha  avviato una indagine conoscitiva (6) riguardo alle prospettive di sviluppo dei sistemi wireless e mobili verso la quinta generazione (5G) e l'utilizzo di nuove porzioni di spettro al di sopra dei 6 Ghz (delibera n. 557/16/CONS), che certamente aiutera’ a definire il percorso delle Reti 5G nel nostro Paese.

 

Conclusioni

Il 5G è una evoluzione forte della rete di telecomunicazioni, del 4G e delle reti in fibra, che riguarderà sia le prestazioni tecniche offerte agli utilizzatori che, attraverso una profonda evoluzione dell’utilizzo strategico del software nelle reti, la flessibilità e agilità del funzionamento delle reti, in particolare nella rapidità di sviluppo delle soluzioni per i clienti.
Molti settori industriali saranno impattati dalla supporto alla costruzione di modelli di business dell’era digitali permessi dalle caratteristiche tecniche della nuova tecnologia.  Gli operatori si trovano a dover gestire quindi una trasformazione ed evoluzione importante della loro rete insieme allo sviluppo di nuove filiere ed ecosistemi di servizo che la nuova rete agevolerà o abiliterà, e forse in maniera ancora maggiore che passato c’è la coscienza negli operatori ma anche nel contesto regolatorio, economico, politoco del ruolo chiave che le infrastrutture digitali hanno nella competitività e capacità di creare valore a livello di sistemi nazionali e macroregionali.

 

Note

  1. “5G for Europa – an Action Plan” https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/5g-europe-action-plan
  2. Congress passed the NASA Authorization Act of 2017 10 march 2017. With this transformative development, the space agency got a lot more than just $19.508 billion in funding. They also got a very clear mandate: Get humanity to Mars http://futurism.us8.list-manage1.com/track/click?u=aa1f459b1dc368b292f0587f2&id=70225bdbca&e=d22eb106d4
  3. “The 5G Economy: How 5G technology will contribute to the global economy” , IHS, Qualcomm and others, https://www.qualcomm.com/media/documents/files/ihs-5g-economic-impact-study.pdf
 

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