Obiettivo 5G: le attività TIM

Il 5G è la nuova generazione dei sistemi mobili, ma il suo campo di applicazione è molto più ampio rispetto al passato, rappresentando di fatto l’abilitatore tecnologico della società connessa e della Digital Life. I paradigmi di innovazione a cui si ispira sono basati su tecnologie e modelli di business in continua evoluzione, che richiedono agli Operatori Telco un percorso di profonda trasformazione. L’articolo analizza i principi di evoluzione dell’era digitale, le tecnologie caratterizzanti il 5G e la visione TIM, oltre a ipotizzare un percorso di dispiegamento che metta a valore i benefici congiunti delle tecnologie 5G e LTE.

 

Le “onde” di innovazione digitale

Digitali e connessi. Le ondate di innovazione che si sono succedute negli ultimi decenni hanno progressivamente trasformato la nostra vita in una vita “always on”. Sin dalla sua nascita nella metà degli anni 90, la telefonia cellulare GSM ci ha messi effettivamente in contatto continuo con il mondo degli affetti e del lavoro, e le sue evoluzioni verso il 3G con quello delle informazioni, tanto che la dizione “telefono cellulare” è stata progressivamente sostituita da “telefono personale” e poi “telefono smart”. E nel 2006, con la nascita degli smartphone, prima l’iPhone e poi la democratizzazione economica portata da Android, abbiamo assistito all’esplosione della “app economy” e delle “social networks”, e il nostro livello di connessione è diventato ancora maggiore. Un’intera nuova filiera di business è nata attorno alle piattaforme di applicazioni mobili e dei relativi sviluppatori. Connessi e “virtuali”, si diceva, per indicare quanto in realtà queste ondate toccavano la parte “immateriale”, “liquida” e meno quella fisica della nostra vita. Progressivamente si è poi preferito il termine “digitale”.

 

Ondate di cambiamento nella vita digitale

La nuova onda: Cyber Physical Revolution

Analisti, sociologi e futuristi hanno intanto incominciato a riflettere sui prossimi cambiamenti prodotti dalla tecnologia. Uno scenario è cominciato ad emergere: quello in cui il mondo del “digitale” si estende dal virtuale al mondo fisico, il mondo del software si estende al mondo degli “oggetti” che ci circondano, dei “sensori”, della robotica, impattando sugli “ambienti” quali la casa, la città, l’automobile.
Così progressivamente ci stiamo avviando verso quella nuova ondata di cambiamento che il WEF (World Economic Forum) definisce cyber physical revolution.
Gli abilitatori di questa nuova wave sono varii:

  • la disponibilità a costi competitivi di sensori, che possono tradurre l’informazione fisica in digitale, trasformando quindi gli oggetti che ci circondano in dati digitali. Come conseguenza, in base alla proprietà tipica dell’informazione digitale, gli oggetti, o meglio i loro dati, sono diventati facilmente copiabili, trasferibili ovunque nel mondo ed elaborabili [1];
  • la connettività sempre più diffusa e disponibile in abbondanza, connettività che permette a qualunque oggetto di trasferire e ricevere informazioni e dati in qualunque istante;
  • le cognitive technologies e le tecnologie di intelligenza artificiale in generale, che permettono di elaborare in maniera sofisticata grandi moli di dati, rendendo possibile quanto con gli algoritmi classici era o impossibile o troppo lento;
  • la robotica che permette di eseguire azioni anche comandate da remoto e diventa un sistema di “attuazione” di quanto viene colto dai sensori, trasportato e rielaborato in decisioni e azioni.
  • le stampanti 3D con la loro abilità di trasformare informazioni digitali in oggetti fisici, abilitando nuovi business e opportunità di innovazione.

Contrariamente alla precedente fase guidata dagli smartphones e dalle applicazioni, che ha impattato fortemente il mondo “consumer”, questa ondata tecnologica sta determinando un percorso di profonda innovazione a partire dal contesto industriale, dai sistemi di produzione, e quindi in un certo senso dai servizi B2B, per poi arrivare, progressivamente, a cambiare l’esperienza “consumer”, nella vita quotidiana delle persone.
Cercando un paragone un po’ immaginifico, ma non troppo, con lo sviluppo di un futuro organismo vivente, possiamo infatti pensare alla robotica come al sistema motorio e muscolare, i sistemi di sensori ai sensi, il sistema cognitive al cervello. In questa metafora, la connettività è il sistema nervoso che deve collegare e rendere funzionante tutto l’organismo. Un “sistema nervoso” che dovrà essere molto più sofisticato di quanto ci hanno offerto i sistemi di connettività finora sviluppati, poiché dovrà gestire comunicazioni human e non-human, rendendo le prime più appaganti (per esempio permettendo qualità video ancora superiori, migliore mobilità etc) e le seconde realizzabili attraverso il supporto di un ampio spettro di requisiti senza precedenti in termini di banda, latenza, consumo batterie, mobilità, costi, access independence, etc.
Il 5G è, in questo contesto, una trasformazione dirompente della rete, che introduce prestazioni 10 volte superiori a quelle attuali, grazie alla evoluzione della radio e dell’architettura e all’agilità e flessibilità dell’uso innovativo del software e della virtualizzazione delle funzioni di rete.
In questo macro scenario, la visione di TIM è quella di essere la miglior infrastruttura del paese e di guidare le evoluzioni infrastrutturali decisive per la competitività e il futuro digitale del paese.

 

Il 5G in logica di circular innovation

L’attività di standardizzazione è in pieno fermento, con tempi che traguardano il 2018, e TIM è l’unico player italiano che contribuisce e influenza la definizione dello standard 5G.
La definizione dello standard è importantissima, ma nel 5G come mai in passato nel contesto delle telecomunicazioni, i tempi tra standardizzazione, sviluppo e mercato si sono ridotti. In questo scenario, occorre un approccio a 360 gradi dove, oltre al presidio tradizionale negli enti di standardizzazione, è importante lavorare direttamente con il mercato, con le industrie, con la domanda, per svilupparne e recepirne i requisiti fondamentali per assicurare un successo di mercato alle evoluzioni dello standard.
Il nuovo approccio all’innovazione che stiamo adottando è quello della “circular innovation”, che favorisce un nuovo ecosistema di business per lo sviluppo di soluzioni 5G, siglando accordi con i leader tecnologici, del mondo accademico e dell’industria e con i rappresentanti della Pubblica Amministrazione.

 

Figura 1 - EU Digital Single Market twitter 03.2017

I casi d’uso che si prevedono sono molti e probabilmente ci sorprenderanno- chi pensava allo smartphone quando fu lanciato il 3G, 15 anni fa? – alcuni appaiono molto concreti e rilevanti per un operatore, in particolare:

  • il settore automotive e trasporti: il tema della connettività tra veicoli e tra veicoli e infrastrutture, orientata ad incrementare la sicurezza e anche il risparmio energetico, alla connettività per l’infotainment, che comporta grandi volumi di dati trasmessi in mobilità, e poi, in prospettiva, i veicoli a guida autonoma, le “self driving car, sono realtà che scopriremo rapidamente nei prossimi anni e necessitano sia di banda larga in mobilità che di reti con bassissima latenza ed alta affidabilità;
  • la cosiddetta Industria 4.0 ovvero la trasformazione digitale in fase di avvio del mondo dell’industria. Si tratta di un processo complesso che riguarda la trasformazione delle fabbriche con l’adozione di robot, 3D printing e altri strumenti complessi; la trasformazione dei prodotti a cui saranno associati in modo sistematico sensori dai cui dati si lavorerà per migliorare la produzione e i processi; l’evoluzione della filiera per gestire in tempo reale la relazione con fornitori da un lato e con il cliente finale dall’altro. La specificità italiana, vista la numerosità di piccole e medie imprese e le diverse esigenze di ognuna, richiederà partner tecnologici che conoscano le tecnologie, il territorio e le esigenze dei clienti, caratteristiche che ben posizionano gli operatori per accompagnare le PMI in questo processo di digitalizzazione.
  • il mondo dei “nuovi” media, con il cambio di abitudine d’uso e nuovi formati tra cui le soluzioni di Virtual e Augmented Reality, che richiedono nuove capacità di trasmissione; qui l’innovazione sarà guidata da aziende specializzate nel SW, e dovrà essere supportata adeguatamente dall’evoluzione dell’HW e dalla connettività delle reti.

Un grande tema sottostante alla cyber-physical revolution è quello della sicurezza, dove saranno messe in gioco le capacità native di sicurezza della rete radiomobili, ad esempio dovute alla autenticazione forte, insieme alle evoluzioni come il Network Slicing, che permetterà di segregare il traffico per clienti o servizi quando necessario per motivi di security oltre che di qualità.
Molti altri settori saranno toccati, basti pensare alla sanità digitale, alle smart city, alle utilities fino al tema delle smart grid. Un gran numero di servizi, dunque, che utilizzeranno in maniera opportuna i miglioramenti di banda, latenza, flessibilità della nuova rete, che dovrà quindi essere organizzata e seguire un piano di dispiegamento opportuno.

 

I requisiti funzionali per il dispiegamento del 5G

Il 5G non è semplicemente un nuovo sistema costituito da una nuova interfaccia radio ed una nuova rete core, come avvenuto in passato per le precedenti generazioni dei sistemi radiomobili, ma rappresenta il punto di aggregazione di un insieme di stream di evoluzione tecnologica e driver di mercato, e si prefigge di divenire la piattaforma Telco su cui sviluppare l’ecosistema dei nuovi servizi digitali. Il percorso dell’UMTS, che ambiva ad essere un sistema universale per il supporto di un ampio ventaglio di servizi, ha già mostrato come le architetture dei sistemi convenzionali non forniscono la flessibilità richiesta dai molti use case e modelli di business della Digital Life. Analogamente, la convergenza delle piattaforme sul paradigma ALL IP da sola non si è rilevata un abilitatore sufficiente ad evitare la frammentazione delle tecnologie e dei dispiegamenti in corrispondenza di servizi diversi. Infine, la velocità dell’innovazione tecnologica e gli approcci open source e proprietari rappresentano una sfida continua alla capacità degli enti di standardizzazione di indirizzare all’interno di un filone condiviso tutte le iniziative della Industry. Pertanto diviene cruciale per gli Operatori Telco essere in grado di comporre in fase di pianificazione e dispiegamento un quadro di insieme che includa le migliori soluzioni tecnologiche, in modalità future proof ed organica agli investimenti, flessibile alla realizzazione di nuovi servizi e che minimizzi la frammentazione delle piattaforme. È, inoltre, sempre più importante disporre di tecnologie che consentano Time To Market e costi ridotti e, in modo corrispondente, decommissioning altrettanto semplificati con la possibilità di riutilizzare con successo le stesse piattaforme per nuovi servizi.
In questa prospettiva, un primo elemento essenziale è rappresentato dall’inclusione nel framework 5G delle future evoluzioni di LTE-A (specifiche dello standard 3GPP dalla Release 15 in poi). Tale approccio, già recepito dagli standard 3GPP e che  dovrà essere ratificato dall’ITU attraverso l’inclusione di tali evoluzioni nella famiglia “IMT for 2020 and beyond”, deriva in primo luogo dalla capacità dei sistemi LTE-A di supportare performance di picco ormai prossime al Gb/s, ed in secondo luogo dal fatto che le evoluzioni di LTE-A già includono nelle release esistenti dello standard 3GPP il supporto di un numero elevato di servizi verticali (NB-IoT, Proximity Services, Vehicular, Public Safety, etc.), che pertanto possono essere dispiegati in prima battuta su tale accesso. Ne deriva che un percorso di dispiegamento organico debba prevedere lo sviluppo della tecnologia LTE-A per le coperture macro sulle opportune bande di frequenza, in modo da garantire la disponibilità pervasiva del Mobile Broadband sia per i terminali legacy LTE, sia per quelli di nuova generazione, e lo sviluppo della nuova tecnologia radio (NR, New Radio) su frequenze a larghissima banda ed elevata frequenza (onde millimetriche) per dispiegamenti ad altissime prestazioni orientati, dove e quando richiesto, allo sviluppo dei nuovi servizi verticali, dal massive IoT, alle Smart Cities, all’Industry 4.0 e a tutti i servizi classificabili all’interno delle tre famiglie (eMBB, mMTC, URLLC) individuate dal 3GPP all’interno del framework 5G.
Un secondo elemento rilevante è rappresentato dalla realizzazione di un’unica core network (Next Generation Core - NGC), alla quale attestare, attraverso la stessa interfaccia logica, tutti gli accessi 5G (quindi evoluzione di LTE-A e NR, ed in futuro altri accessi, quali accessi fissi broadband), allo scopo non solo di garantire la necessaria continuità di servizio in termini di QoS e mobilità, ma soprattutto per focalizzare su una sola piattaforma tecnologica evoluta lo sviluppo dei nuovi servizi, senza dover ricorrere a dispiegamenti dedicati per tecnologia o servizio. In una prospettiva di lungo termine l’EPC diverrà una piattaforma per il supporto di terminali LTE legacy e di clienti roamers, mentre la NGC fornirà i sistemi convergenti per il supporto dei servizi con clientela massiva. Tuttavia, affinché tali architetture risultino adeguatamente flessibili ed efficienti, è necessario che esse siano definite secondo un paradigma di virtualizzazione end to end (inclusi i sistemi di accesso in architettura Virtual RAN), che consenta il dispiegamento di funzioni di rete virtuali multi-vendor e di catene di servizio e2e indipendenti grazie al network slicing su una piattaforma HW comune, che possa essere condivisa anche con le funzioni IT, realizzando, dunque, un nuovo scenario di convergenza, non più solo fisso-mobile, ma anche tra le entità funzionali di rete e quelle dell’Information Technology.
L’uso ottimizzato dello spettro (Figura 3) rappresenta un elemento fondamentale per un dispiegamento efficace, in grado di raggiungere le performance (copertura, capacità, throughput, latenza) richieste dai diversi servizi. Le bande LTE (da 800 MHz a 2600 MHz e in prospettiva la banda 700 MHz), consentono coperture continue e capillari, che supportano i servizi in mobilità e con pervasività tale da abilitare tanto il MBB quanto l’ecosistema dell’IoT e delle Smart Cities. Le bande intermedie (ad es. 3.5 GHz), in funzione delle modalità di dispiegamento e delle tecnologie radio adottate, possono adattarsi tanto a dispiegamenti micro, in grado di incrementare capacità e prestazioni in aree ad alta densità, quanto a dispiegamenti orientati a nuovi servizi, ad esempio in ambito vehicular o FWA. Le bande ad altissima frequenza (bande millimetriche, e.g. 28 GHz), infine, grazie a larghezze di banda di centinaia di MHz e unite a dispiegamenti di rete core alla periferia della rete, raggiungono prestazioni di bitrate e latenza di decine di Gbps e alcuni ms, rispettivamente, che abilitano nuovi ecosistemi di servizi, dalla robotica, alla applicazioni industriali, ai servizi automotive, fino ad applicazioni eHealth, remote surgery e Public Safety ad altissimi requisiti prestazionali. Mentre le bande sotto i 3 GHz saranno efficacemente implementabili con le evoluzioni di LTE, le bande millimetriche richiederanno l’adozione della Nuova Radio. Le bande intermedie potranno essere dispiegate su LTE o sulla Nuova Radio, in funzione dei requisiti di servizio.

 

Figura 2 - Spettro 5G e relative applicazioni

Piani di dispiegamento

Gli annunci di trial e lanci pre-commerciali 5G si susseguono, coinvolgendo player di tutti i mercati avanzati: negli Stati Uniti Verizon ha fondato il Verizon 5G Technical Forum (V5GTF) ed ha annunciato per aprile di quest’anno il dispiegamento di un pilot on field in 11 città orientato a servizi FWA a 28 GHz. Nell’area Asia-Pacifico i primi pilot e lanci pre-commerciali saranno legati agli eventi vetrina delle Olimpiadi invernali in Corea del Sud nel 2018 e dei Giochi Olimpici in Giappone nel 2020, con focus su servizi MBB. In Europa, la Commissione Europea ha lanciato il 5G Action Plan per il lancio coordinato del 5G negli Stati Membri a partire dal 2020, con un piano di trial pan-europei a partire dal 2018, finalizzati all’evento vetrina dei Campionati Europei UEFA nel 2020. In tale scenario, un piano di dispiegamento del 5G coerente sia con le attività della Commissione Europea ed i requisiti dell’Agenda Digitale Europea, sia con la roadmap degli standard 3GPP e la disponibilità tecnologica, si può articolare in due Fasi (rappresentate in Figura 4). A valle di una attività preliminare (approssimativamente dal ’17 al ’19) dedicata a trial e PoC sia in laboratorio sia on field, si prevede una prima fase di dispiegamento commerciale (approssimativamente dal ‘19 al ‘20/’21) in cui il 5G sarà lanciato in aree specifiche in funzione di determinati requisiti di servizio, su bande intermedie (ad esempio 3.5 GHz) o, se compatibile con i requisiti Regolatori, anche millimetriche, dove LTE-A rimane la tecnologia per i dispiegamenti macro, a cui si appoggiano coperture ad hoc NR, principalmente in dual connectivity secondo lo standard early drop del 3GPP. Una seconda Fase di dispiegamento commerciale (approssimativamente dal ‘20/’21 al ‘25) vedrà un’espansione della copertura sia sulla Nuova Radio sia sulle evoluzioni di LTE-A, oltre all’utilizzo più esteso di bande millimetriche (ad es. 24,25 – 27,5 GHz, 27.5-29.5 GHz e 31.8-33.4 GHz), per una piena espansione dei servizi verticali del mondo business in compartecipazione con molteplici player industriali.

 

Figura 3 - Fasi del dispiegamento 5G

 

Contestualmente l’evoluzione della tecnologia LTE già oggi consente agli Operatori Telco di aprirsi ai nuovi servizi e mercati adiacenti, sia grazie alle maggiori performance dell’LTE-A, sia grazie a nuove capability tecnologiche. In questo senso TIM ha già lanciato in campo, prima in Europa, nelle città di Roma, Palermo e San Remo il 4.5G che raggiunge la velocità di picco di 500 Mb/s, dopo aver lanciato in 11 città il servizio a 300 Mb/s. TIM continua ad ampliare su scala nazionale la copertura LTE superando, a fine 2016, i 6700 comuni e raggiungendo oltre il 96% della popolazione, mentre a breve la rete 4.5G sarà estesa alle città di Napoli, Milano e Torino, proseguendo poi su altre grandi città attualmente già raggiunte dal servizio 300 Mbps, con l’obiettivo di sperimentare e lanciare nel 2017 nuove feature tecnologiche che permetteranno di raggiungere la soglia del Gb/s.

 

Conclusioni

Il 5G rappresenta per gli Operatori Telco l’opportunità di guardare a nuovi mercati, sfruttando la transizione tecnologica che porta alla connessione pervasiva ed alla digitalizzazione del mondo fisico. Per affrontare con successo tale transizione è necessario per gli Operatori Telco sapere guidare il processo di trasformazione secondo una mission chiara sia dal punto di vista del business sia da quello della evoluzione tecnologica. Infatti, in un contesto tecnico e regolatorio sempre più orientato alla apertura e condivisione degli asset, i soli servizi di connessione, anche evoluti, rappresenteranno un elemento parziale del business. Al contrario la creazione di partnership tecnologiche e di business, la definizione di una nuova relazione con i fornitori di tecnologia, che metta a valore la disponibilità di soluzioni virtualizzate aperte e gli approcci open source, e, infine, la realizzazione di una rete programmabile che permetta di dispiegare, evolvere e dismettere, in modo continuo e a costi contenuti, nuovi servizi, rappresentano le direttrici del percorso di evoluzione degli Operatori, come player rilevanti della società connessa e digitale.
Il percorso di Tim verso il 5G è in linea con le milestone individuate dagli enti di standard e dalle istituzioni politiche Europee. L’accordo siglato per realizzare la prima rete 5G in Italia nella città di Torino, dove entro il 2018 partirà la prima sperimentazione, le numerose attività di trial nei laboratori TIM e on field, preparano la disponibilità dei servizi commerciali a partire dal 2019-2020, grazie ad un dispiegamento dapprima in aree mirate, in funzione di partnership ed opportunità di business, e progressivamente in aree più estese, grazie anche alla evoluzione di LTE, che farà parte della famiglia delle tecnologie 5G. In questa prospettiva, TIM è già leader dell’innovazione di LTE, avendo dispiegato, prima in Europa, la rete 4.5G nelle città di Roma, Palermo e San Remo, raggiungendo i valori di bitrate di picco di 500 Mb/s. Ma l’evoluzione riguarda tutti i settori di rete, dall’introduzione delle tecnologie NFV ed SDN, alla integrazione delle tecnologie IP e ottiche nelle reti di trasporto, allo sviluppo della Network Automation e delle soluzioni Cloud, dei nuovi accessi FWA e NB-IoT, oltre al dispiegamento sempre più pervasivo della infrastruttura in fibra, come portante fondamentale della evoluzione delle reti e dei servizi.

 

Note

  1. Vuole  e Brynjolfsson
  2. Enhanced Mobile BroadBand (eMBB), massive Machine Type Communication, Ultra Reliable Low Latency Communication
  3. Come indicato dall’RSPG nell’Opinione del 9 Novembre 2016 (RSPG16-032 “Strategic Roadmap towards 5G for Europe - Opinion on spectrum related aspects for next-generation wireless systems (5G)), la banda 3400 – 3800 MHz è considerata la banda primaria per l’introduzione dei servizi 5G in Europa anche prima del 2020
 

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