Con il 5G “qualunque cosa sarà offerta come servizio: la rete 5G diventerà il sistema nervoso della vera società digitale, dell’economia digitale e dell’economia della longevità”. Lo dice David Soldani Global Head of 5G Technology (Nokia), Industry Professor (University of Technology Sidney) and Visiting Professor (University of Surrey, UK) che illustra per CorCom i vantaggi dell’evoluzione allo “standard del futuro“ e i passi di fronte all’Europa e all’Italia per sfruttare al massimo i benefici per il sistema economico. Perché il 5G “diventerà il sistema nervoso della vera società digitale, dell’economia digitale e dell’economia della longevità”.
5G, al momento sembra una grande promessa: è veramente una priorità per l’Italia e l’Europa?
In Europa il 5G è una priorità da molti anni e rimane estremamente importante per la nostra società sempre più connessa. Le principali azioni di ricerca e innovazione (R&I) sulle tecnologie 5G wireless e di rete hanno avuto inizio nel 2012 nell’ambito del 7 ° PQ dell’Ue (EU FP7) – il settimo programma quadro per la ricerca e lo sviluppo dell’Ue – che ha reso il Metis uno dei progetti cofinanziati più importanti in tale ambito. A seguire c’è stata l’iniziativa “5G Private Public Partnership” (5G-PPP) nell’ambito di Horizon 2020 – il nuovo programma quadro per la ricerca e l’innovazione – che ha rappresentato una delle sfide più importanti di leadership industriale dell’Ue: un’infrastruttura Ict ad altissime prestazioni di quinta generazione (5G). Nell’ambito di tale quadro di R&I, la Commissione europea, con l’approvazione del Parlamento europeo, ha investito 700 milioni di euro di fondi pubblici per sei anni (2015-2021). Nokia ha contribuito attivamente alla definizione e implementazione della 5G Infrastructure Association (5G-IA), che rappresenta la parte privata (industria, prevalentemente) in Europa. Nokia ha lavorato su numerosi progetti per la Fase I, la Fase II, attualmente in corso, e definito le importanti tematiche della Fase III della 5G PPP, quest’ultima focalizzata su test e trial per valutare funzionalità e prestazione del 5G su piccola e larga scala in Europa. Nokia ha inoltre contribuito allo sviluppo del Manifesto dell’industria 5G, pubblicato il 7 luglio 2016, che è stato uno degli input più importanti al Piano d’Azione relativo al 5G dell’UE (5G-AP), trasmesso agli Stati Membri della Commissione Europea circa due mesi dopo, il 15 settembre 2016. In seguito, il ministero per lo Sviluppo economico (Mise) ha annunciato la volontà di proseguire allo sviluppo del 5G in Italia, individuando 5 città (Milano, Prato, L’Aquila, Bari e Matera). I vincitori avranno tempo fino al 2020 e oltre, per testare le nuove tecnologie 5G. Le frequenze disponibili sono comprese nell’intervallo 3,7-3,8 GHz (100 MHz, Banda 43). Il 5G deve essere trattato come prioritario poiché sarà molto di più che solo un’altra generazione di infrastruttura e sistema di telecomunicazioni: il futuro dell’industria automobilistica dipenderà dall’implementazione con successo delle reti 5G per una guida altamente automatizzata, la digitalizzazione della produzione dipenderà dalla connettività 5G, la logistica, le smart grid, l’eHealth, l’agricoltura, la distribuzione dei media e molti altri settori beneficeranno della connettività 5G. Per questo il 5G è fondamentale per lo sviluppo economico e per il benessere sociale.
Perché è tanto necessario?
Si prevede che la prossima generazione di sistemi e infrastrutture per comunicazioni a banda larga si espanderà e supporterà scenari e applicazioni di diversa natura e utilità rispetto alle generazioni di rete mobile attualmente in uso, che sono principalmente utilizzate per il supporto di voce, Internet e video. Gli scenari futuri del 5G includono: 1) “Enhanced mobile broadband (eMBB)” – una banda larga migliorata per permettere ai consumatori di accedere a contenuti multimediali, a servizi e dati sempre più complessi e performanti; 2) “Ultra-reliable-low latency communications (URLLC)” – comunicazioni ultra-affidabili a bassa latenza con requisiti rigorosi, in particolare in termini di ritardo e affidabilità; 3) “Massive communication machine type (mMTC)” – comunicazione intensa di un numero molto elevato di dispositivi collegati in rete, che in genere trasmette un volume relativamente basso di informazioni non particolarmente sensibili al ritardo.
Quali sono le nuove dinamiche a cui darà corpo?
Le tecnologie 5G consentiranno efficacemente nuovi servizi sicuri, ultra-affidabili e immediati per tutti e per tutto, come ad esempio oggetti cognitivi e cyber-sistemi. Un’“esperienza full-immersion” e “qualunque cosa offerta come servizio” rappresentano i driver primari per un’adozione globale e per l’assunzione da parte del mercato di nuovi componenti tecnologici di quinta generazione. La rete 5G diventerà il sistema nervoso della vera società digitale, dell’economia digitale e dell’economia della longevità. Per realizzare questa visione, le funzionalità 5G includeranno una nuova interfaccia wireless flessibile ed efficiente, sistemi di accesso e altre tecnologie wireless abilitanti, così come una nuova architettura di rete adattativa, che supporta modelli aziendali “multi-tenant” e utilizza porzioni di rete virtuali differenti implementati su un’unica infrastruttura fisica.
A che punto siamo nella “preparazione del terreno”?
Le tecnologie di abilitazione al 5G sono state ampiamente studiate e testate, e molti risultati di ricerca adottati dal 3GPP, il principale organismo di standardizzazione di sistemi di rete di comunicazioni mobili. Il 3GPP ha definito due fasi per la standardizzazione del sistema 5G. La Fase 1 del 5G, o 3GPP Release 15 (R-15), sarà finalizzata entro il terzo quadrimestre del 2018. La Fase 2, o 3GPP Release 16 (R-16), sarà completata nel primo trimestre del 2020. Nella 3GPP R-15, il sistema mobile 5G supporterà l’eMBB ed alcuni aspetti degli scenari di utilizzo URLLC.
L’accesso radio sarà basato su una New Radio (NR) in una configurazione stand-alone (SA) di sistemi 5G – Terminali, Next Generation (NG) Radio Access Network (NR), NG Core (NGC); oppure in una architettura NR non-standalone (NSA) basata su un sistema evoluto a pacchetto, Evolved Packet System (EPS), di quarta generazione. Quest’ultima opzione si tratta di un sistema a doppia connessione 5G e 4G (E-UTRA), come tecnologia di accesso radio (RAT) primario, e NR come RAT secondario, in una configurazione non-standalone in EPS. Nella 3GPP R-16, il 5G NR sarà potenziato con funzionalità aggiuntive per eMBB, URLLC e mMTC, attualmente in fase di ulteriori studi. Ad oggi, nel 3GPP, c’è un forte interesse dell’industria a completare la versione non-standalone (NSA) delle specifiche di NR entro dicembre 2017 – marzo 2018 ed a finalizzare l’architettura 5G standalone (SA) entro giugno-settembre 2018.
Ansip ha “alzato la voce” sul tema frequenze, spiegando che o l’Europa si sbriga o rischia grosso: siamo indietro rispetto ad altri mercati?
A livello globale vari test sono in corso quest’anno utilizzando protocolli pre-standard, come le specifiche Verizon 5G Technology Forum (V5GTF). La banda larga “5G to the Home” a 28 GHz – accesso wireless fisso pre-standard (1Gb/s a casa, capacità di 5Gb/s) – dovrebbe essere lanciato negli Stati Uniti nel 2018, con test già effettuati con Verizon quest’anno. L’accesso wireless mobile 5G – la banda larga pre-standard 5G che supporta la mobilità completa, con velocità di picco di 10Gb/s e latenza radio di 1ms a 28 GHz – dovrebbe essere utilizzata pubblicamente per la prima volta in Corea del Sud durante le Olimpiadi invernali del 2018. Il 5G 3GPP – interoperabile e compatibile per una connettività 5G pervasiva, con supporto di massima banda e copertura estesa, doppia connettività 5G-LTE e 10Gb/s di picco a 4,5 GHz – sarà lanciato in Giappone durante le Olimpiadi estive del 2020. In Cina, nell’ambito del progetto quadro MIIT 2020, del Governo Cinese, i test con l’utilizzo di tecnologie 5G pre-standard a 3,5 GHz sono attualmente in corso e il lancio commerciale di servizi 5G è previsto nel 2020. In Europa, la banda di 3400-3800 MHz è considerata dal Radio Spectrum Policy Group (RSPG) la fascia primaria adatta per l’introduzione di servizi basati su 5G anche prima del 2020. L’Rspg ritiene inoltre che il 5G dovrà essere impiegato in bande già armonizzate al di sotto di 1 GHz, tra cui in particolare la banda a 700 MHz, per consentire una copertura 5G nazionale e indoor. Inoltre, il RSPG prende atto della richiesta da parte dell’industria delle telecomunicazioni per la banda di 24,25-27,5 GHz in quanto banda pioniera per una implementazione anticipata in Europa di 5G in banda superiore a 24 GHz. In realtà, la banda di 25 GHz (24,25-27,5 GHz) è adiacente alla banda 28GHz, disponibile per il 5G in USA e Corea del Sud, con campo di sintonizzazione comune, vale a dire con possibilità di “gemellaggio tra bande”, risultando quindi un ottimo candidato all’armonizzazione globale. Per mantenere questo slancio, è fondamentale che gli Stati Membri implementino il Piano d’Azione dell’UE e usino le bande pioniere per una prima implementazione in Europa di 5G sotto e oltre 6 GHz, per le attività di sperimentazione pre-standard di quest’anno, per quelle pre-commerciali il prossimo anno e per i lanci commerciali già nel 2019.
Quali sono, attualmente, le priorità su cui serve focalizzarsi?
Le priorità sono lo spettro, gli standard globali e la normativa. È inoltre fondamentale un corposo investimento da parte dell’industria, in particolare da parte dei Connectivity Service Provider (gli operatori) europei. Per poter rendere possibile quanto detto in precedenza, Nokia sta investendo fortemente per costruire una leadership tecnologia e di prodotto che consenta una competitività a lungo termine. L’innovazione di Nokia e lo sviluppo della sua tecnologia in-house consentirà agli operatori di muoversi verso il 5G per tempo e guadagnare la leadership di mercato. Occorre inoltre menzionare che l’integrazione con i settori verticali è una delle proposte chiave dei sistemi 5G per usare modelli digitali di business all’interno dei mercati globali. I casi d’utilizzo e gli scenari originati dai settori verticali sono driver fondamentali per la definizione dei requisiti del 5G e devono essere incorporati con la massima priorità in tutte le fasi del processo di standardizzazione, in quanto solo una stretta collaborazione tra fornitori, operatori e aziende verticali realizzerà la nostra visione del 5G.
Chi deve muoversi per primo: istituzioni o aziende?
Dobbiamo procedere di pari passo, ma, per prima cosa, lo spettro deve essere reso disponibile e i CSP dovranno subito dopo investire pesantemente consentendo così una larga adozione delle tecnologie 5G da parte dei segmenti verticali. Vorrei evidenziare ancora una volta che gli obiettivi della tecnologia 5G includono la creazione di soluzioni per le industrie verticali tra cui trasporti, sanità, industria 4.0, energia e intrattenimento e media. È la prima generazione tecnologica che punta così direttamente alla realizzazione di benefici socio-economici, specialmente in mercati verticali, che dovrebbero godere più velocemente delle nuove suddette possibilità create dalla tecnologia 5G. Un’analisi più dettagliata dei requisiti, condotta dalla 5G Public Private Partnership (5G-PPP) in Europa, ha dimostrato che latenza (meno di 5ms), affidabilità e densità (fino a 100 dispositivi per m2), insieme a stretti vincoli legati alla copertura sul territorio e/o sulla popolazione, sono gli obiettivi più importanti che il 5G deve centrare per poter supportare al meglio tutti i servizi nei cinque settori nominati.
Quali sono gli ostacoli maggiori?
I ritardi nella disponibilità dello spettro e la mancanza di investimenti da parte di tutti gli stakeholders, ad esempio per paura di adottare dei nuovi modelli di business coinvolgendo i settori verticali; troppe funzionalità obbligatorie presenti nelle prime versioni standard considerate non necessarie, in quanto non troveranno applicazione immediata; ed anche normative che non soddisfano la domanda del mercato. Normative appropriate devono essere create e attuate senza contrastare l’innovazione: ci sarà sempre bisogno del contributo degli enti atti a definire nuove normative cosicché possano entrare nel mercato nuovi player portatori di soluzioni rivoluzionarie e di nuove offerte. Per esempio, il sistema 5G dovrebbe connettere piattaforme fondamentali di informazione e conoscenza degli operatori in modo da consentire una ricerca più efficace e un’informazione più intelligente delle politiche di assistenza sanitaria. In questo scenario tecnologico emergeranno numerosi sistemi cognitivi e di intelligenza artificiale. La completa connessione al 5G, l’intelligenza artificiale e i big data miglioreranno nettamente la qualità della vita.
Frequenze: cosa si aspetta un’azienda come la sua su questo fronte?
Il 5G dovrebbe aumentare l’efficienza dello spettro e supportare larghezze di banda di canali più contigui e più ampi rispetto a quelli disponibili per i sistemi mobili attuali. Per questo motivo, la World Radiocommunication Conference del 2015 (WRC15) ha condiviso la visione secondo la quale il 5G sarà formato da due spettri: sotto i 6 GHz (la banda cellulare attuale) e sopra i 6 GHz (onde centimetriche e millimetriche). In sintesi, la banda a 700MHz è stata identificata e definita come banda globale, ma richiede una tempestiva riproposizione. Nel contesto di una revisione della UHF destinata al WRC-23, sarà discussa la banda al di sotto dei 700 MHz UHF (470 – 694 MHz). La banda L (1427-1518 MHz), già allocata per i servizi mobile è ora accettata globalmente, mentre la banda 1452-1492 MHz è addirittura assegnata a determinati operatori in vari paesi dell’UE tra cui l’Italia. La banda C (3.4-3.8GHz), 3400-3600 MHz è stata estesa nell’area 1 (EMEA), area 2 (Americhe) e nei paesi dell’area 3 (APAC) tra cui l’India e la Cina, mentre l’adiacente porzione di spettro di 3300-3400 MHz è stata individuata ora per la prima volta e attualmente 33 stati in Africa, 6 in America Latina e 6 nell’Asia Pacifica (tra cui l’India) hanno già trovato un accordo su quest’ultima. Nessuno spettro tra i 6 e i 24GHz e nella banda satellitare 27.5-29.5 GHz è stato studiato in preparazione del WRC-19. Ci attendiamo uno sviluppo massiccio della tecnologia 5G intorno ai 3.5 GHz, specialmente per eMBB e una parte degli scenari d’uso URLLC. Frequenze più basse, come una banda a 700 MHz, sono essenziali per le estensioni di copertura, da veicolo a veicolo, da veicolo a comunicazioni infrastrutturali e per scenari di utilizzo mMTC. Onde centimetriche e millimetriche renderanno possibili scenari ad alta capacità, come durante le partite di calcio, concerti, gare di F1, etc., e una connettività ultra veloce, sostenendo in media 1Gb/s per utente. Ad esempio, i tassi di picco massimo di 20 Gb/s richiedono componenti per supportare bande particolarmente estese o l’aggregazione di più frequenze portanti (portanti componenti) da 500 a 2000 MHz, che sono possibili solo a frequenze molto alte, come con la banda pioniera di 26 GHz UE (24,25-27,5 GHz).
L’Italia si sta muovendo bene?
Le iniziative discusse dalla Commissione Europea, come il Framework Programme H2020 e/o i fondi di sviluppo regionali UE per il 5G vanno nella giusta direzione. In particolare, l’evoluzione del 4G integra bene il 5G e molti casi di utilizzo possono essere supportati anche dal 4,5-4,9G. In questi casi il 5G sarà essenziale per migliorare le capacità e le performance. Per questo motivo in Italia non occorre attendere il 5G per la maggior parte degli utilizzi e applicazioni precedentemente citate. Prima che il 5G diventi disponibile, il 4G si evolverà ad una velocità ulteriore e ad una maggiore capacità con una minore latenza, supportando nuove aree di business come la sanità e la sicurezza pubblica. Questa evoluzione viene chiamata 4.5G, 4.9G e 5G. Ciò consentirà alle aziende di prepararsi a nuovi modelli di business e a nuove possibilità. Gli operari (CSP) dovrebbero iniziare ad esplorare nuove opportunità di business e nuove applicazioni utilizzando le odierne tecnologie e facendole evolvere di pari passo. Analizziamo un esempio che ormai ci è molto familiare: le auto connesse. Questo caso di business può iniziare fornendo semplicemente la connettività base tra i passeggeri ed i sistemi telematici e di infotainment (informazione e intrattenimento). Man mano che la rete diventerà più veloce, capace e con minore latenza si potrà introdurre la guida assistita con il 4.5G e 4.9G. L’utilizzo si evolverà nel tempo. La guida automatica è un esempio di ciò che potrebbe consentire la tecnologia 5G. Ma per rendere possibile domani la guida automatica bisogna iniziare con guida assistita già oggi. La stessa considerazione si applica alla sicurezza pubblica, alla sanità remota e all’industria 4.0. Tuttavia, ci sono numerosi altri casi che si basano solo sulla tecnologia 5G e su soluzioni 5G basate sul cloud. Ad esempio, alcuni dei casi che ho menzionato precedentemente hanno bisogno di requisiti molto rigorosi per i dispositivi mobili, dai terminali ai server fino all’intera infrastruttura di rete, soprattutto per quanto concerne la latenza e l’affidabilità. I veicoli connessi, assistenti robotici wireless e applicazioni della realtà virtuale o aumentata in circuito chiuso richiedono un ritardo di meno di 5-10 ms end to end, e una affidabilità del 99.999%. La trasmissione di un video a qualità ultra-alta con visualizzazioni multiple può richiedere una velocità di trasmissione effettiva superiore al 1 Gb/s per connessione. Per poter raggiungere questi obiettivi, gli operatori devono implementare nuove tecnologie abilitanti, e il 3GPP ha definito le due fasi di standardizzazione del sistema 5G. L’Italia deve inoltre mettere a disposizione del mercato le bande pioneristiche dell’Unione Europea a 700 MHz, 3,4-3,8 GHz e 26 GHz al fine di garantire i vantaggi dalle prime implementazioni del 5G insieme al resto d’Europa.
La frammentazione di spettro a cui stiamo assistendo quanto nuoce all’intera partita?
Lo spettro è la parte più importante e le problematiche relative alla disponibilità per i test sul 5G, per le prove su larga scala ed uso commerciale, devono essere risolte al più presto, specialmente in Europa. Nokia ha contribuito e contribuisce attivamente con i suoi clienti e partner, coinvolgendo i responsabili politici, i regolatori e i forum dell’industria per raggiungere questo obiettivo.
