Con l'avvento della diffusioneInternet delle coseadozione in applicazioni aziendali tra cui produzione, agricoltura, sanità e altro ancora, insieme a una crescente dipendenza da smartphone e dispositivicomputer sempre connessi— i vincoli della tecnologia 4G LTE hanno spinto gli operatori di rete mobile a intraprendere questa stradaun’implementazione accelerata delle comunicazioni 5Gper stare al passo con le richieste di rete attuali e future.
Questo foglietto illustrativo è un'introduzione alle reti mobili 5G, nonché ai relativi vantaggi e sfide. L'articolo verrà aggiornato periodicamente man mano che le nuove tecnologie 5G vengono standardizzate e gli operatori di rete mobile implementano reti 5G in tutto il mondo.
Salta a:
- Cos'è il 5G?
- Quanto è veloce il 5G e qual è la differenza tra 5G e 4G?
- Qual è il miglior operatore di rete mobile 5G?
- Quali problemi di prestazioni sono coinvolti con il 5G?
- Quali sono i vantaggi delle reti 5G?
- Quali sono gli svantaggi delle reti 5G?
- A chi giova il 5G?
- Quanto sono sicure le reti 5G?
Cos'è il 5G?
Il 5G si riferisce alla quinta generazione di reti di telefonia mobile. È uno standard per la trasmissione dei dati, mentre le chiamate e gli SMS passano ancora attraverso le reti 3G o 4G.
Dall'introduzione della prima rete di telefonia mobile standardizzata nel 1982, gli standard successivi sono stati adottati e implementati circa ogni nove anni. Il GSM, la rete wireless di seconda generazione, è stato implementato per la prima volta nel 1992, mentre una serie di standard 3G concorrenti hanno iniziato a essere implementati nel 2001. Lo standard di tecnologia wireless 4G LTE è stato implementato dai fornitori di servizi nel 2010.
Ora, le aziende tecnologiche e gli operatori di rete mobile hanno implementato attivamente le reti cellulari 5G in tutto il mondo per i nuovi dispositivi mobili. Queste implementazioni 5G accompagnano le tecnologie LTE di transizione come LTE Advanced e LTE Advanced Pro, utilizzate dagli operatori di rete per fornire velocità più elevate sui dispositivi mobili.
VEDERE: Le principali scorciatoie da tastiera che devi conoscere (PDF gratuito)(Repubblica Tecnologica)
Principalmente, 5G si riferisce a “5G NR (New Radio)”, che è lo standard adottato da 3GPP, una cooperativa internazionale responsabile dello sviluppo degli standard 3G UMTS e 4G LTE. Esistono altre tecnologie 5G. La rete 5G TF di Verizon opera su frequenze 28 e 39 GHz e viene utilizzata solo per servizi a banda larga wireless fissi, non negli smartphone. Implementazioni 5G TF di Verizonsono stati interrotti nel dicembre 2018e in futuro passerà al 5G NR. Inoltre, il 5G SIG è stato utilizzato dal fornitore di telecomunicazioni coreano KT per un’implementazione dimostrativa durante le Olimpiadi invernali del 2018 a Pyeongchang.
Il 5G NR consente alle reti di operare su un’ampia varietà di frequenze, comprese le frequenze liberate dalla disattivazione delle precedenti reti di comunicazione wireless. Le bande di frequenza 2G DCS, le bande di frequenza 3G E-GSM e PCS e il dividendo digitale dello spettro liberato dalla transizione alle trasmissioni TV digitali sono alcune delle bande disponibili per l’uso in 5G NR.
Gli standard 5G dividono le frequenze in due gruppi: FR1 (450 MHz – 6 GHz) e FR2 (24 GHz – 52 GHz). La maggior parte delle prime implementazioni avverrà nello spazio FR1. Sono in corso ricerche sull’utilizzo delle frequenze FR2, note anche come frequenze estremamente elevate o frequenze di onde millimetriche. Discussioni sull’idoneità delle frequenze delle onde millimetriche sono state pubblicate nelle riviste IEEE già nel 2013.
Le frequenze delle onde millimetriche consentono velocità di dati più elevate, sebbene presentino degli svantaggi. A causa della breve distanza di comunicazione, le reti a onde millimetriche hanno una portata molto più breve; per le aree densamente popolate, ciò richiede l’implementazione di più stazioni base. Anche se ciò sarebbe vantaggioso in alcuni casi d'uso, sarebbe inadeguato per l'usoaree rurali. Inoltre, la comunicazione con onde millimetriche può essere suscettibile alle interferenze atmosferiche. Effetti come la dissolvenza della pioggia lo rendono problematico per l'uso all'aperto e anche il fogliame vicino può disturbare il segnale.
Per gli operatori di rete mobile, il 3GPP ha identificato tre aspetti per i quali il 5G dovrebbe fornire vantaggi significativi rispetto alle reti mobili wireless esistenti. Questi tre tipi di servizi eterogenei coesisteranno sulla stessa infrastruttura utilizzando il network slicing, consentendo agli operatori di rete di creare più reti virtuali con diversi profili prestazionali per diverse esigenze di servizio.
eMBB (banda larga mobile avanzata)
Le implementazioni iniziali del 5G NR si sono concentrate su eMBB, che fornisce una maggiore larghezza di banda, consentendo velocità di download e upload migliorate, nonché una latenza moderatamente inferiore rispetto al 4G LTE. eMBB sarà determinante nel consentire applicazioni multimediali come AR e VR mobili, streaming video 4K e a 360° ecalcolo perimetrale.
URLLC (comunicazioni a bassa latenza ultra affidabili)
URLLC è rivolto a casi d'uso estremamente sensibili alla latenza o mission-critical, come l'automazione di fabbrica, la chirurgia remota basata su robot e le auto senza conducente. Secondo acarta biancadi Mehdi Bennis, Mérouane Debbah e H. Vincent Poor dell'IEEE, URLLC dovrebbe raggiungere una latenza di 1 ms e un tasso di errore di blocco compreso tra 10−9 e 10−5, sebbene il raggiungimento di questo "rappresenti una delle maggiori sfide che devono affrontare le reti 5G", in quanto “introduce una miriade di sfide in termini di progettazione del sistema.”
Le tecnologie che abilitano l'URLLC sono ancora in fase di standardizzazione e sono state descritte più avanti3GPP versione 16.
mMTC (Comunicazioni di tipo macchina massiva)
mMTC è un tipo di accesso a banda stretta per casi d'uso di rilevamento, misurazione e monitoraggio. Alcuni standard mMTC che sfruttano le reti LTE sono stati sviluppati come parte della versione 13 di 3GPP, inclusi eMTC e NB-IoT. Questi standard verranno utilizzati insieme alle reti 5G ed estesi per supportare le richieste dei casi d’uso URLLC su reti e frequenze 5G in futuro.
Le modalità con cui le tecnologie 5G verranno commercializzate sono ancora oggetto di dibattito e pianificazione tra gli operatori di rete mobile e i fornitori di hardware per le comunicazioni. Poiché i diversi gruppi hanno priorità, interessi e pregiudizi diversi, compresi gli acquisti di licenze dello spettro effettuati con l’intento di implementare reti 5G, i vantaggi del 5G varieranno tra i diversi mercati geografici e tra i segmenti di mercato consumer e aziendali.
Caching proattivo dei contenuti
In particolare per le reti 5G a onde millimetriche, che richiedono l’implementazione di più stazioni base rispetto a LTE e ai precedenti standard di comunicazione, tali stazioni base a loro volta richiedono connessioni a backhaul cablati per trasmettere dati attraverso la rete. Fornendo una cache alla stazione base, i ritardi di accesso possono essere ridotti al minimo e il carico di backhaul può essere ridotto. Ciò ha l'ulteriore vantaggio di ridurre il ritardo end-to-end. Man mano che i servizi di streaming video 4K – e gli smartphone con schermi 4K – diventano sempre più diffusi, questa funzionalità di memorizzazione nella cache sarà importante per migliorare la qualità del servizio.
Reti a hop multipli e comunicazione da dispositivo a dispositivo
Nelle reti LTE, i ripetitori cellulari e le femtocelle colmano le lacune nelle aree in cui la potenza del segnale delle stazioni base tradizionali è inadeguata a soddisfare le esigenze dei clienti. Questi possono verificarsi in aree semi-rurali dove la densità di popolazione complica il servizio ai clienti da una stazione base, così come in aree urbane dove la progettazione architettonica ostacola la potenza del segnale. L’utilizzo di reti multiple-hop nel 5G estende il concetto di inoltro cooperativo sfruttando la comunicazione da dispositivo a dispositivo per aumentare la potenza e la disponibilità del segnale.
Passaggio verticale senza soluzione di continuità
Sebbene le proposte per il 5G lo posizionino come “uno standard globale” per le comunicazioni mobili, consentire ai dispositivi di passare senza problemi a una connessione Wi-Fi o di ricorrere alle reti LTE senza ritardi, chiamate perse o altre interruzioni, è una priorità per il 5G.
Ulteriori standard 5G nel 3GPPVersione 17offre ulteriori vantaggi per le aziende e i consumatori che utilizzano il 5G, ma a causa della pandemia di Coronavirus il completamento di questa versione è stato ritardato fino all’inizio di quest’anno.
Quanto è veloce il 5G e qual è la differenza tra 5G e 4G?
Il 5G può essere significativamente più veloce del 4G, offrendo velocità dati di picco fino a 20 Gigabit al secondo e velocità dati medie di oltre 100 Megabit al secondo. Il 5G ha una capacità maggiore del 4G e il 5G è progettato per supportare un aumento di 100 volte della capacità di traffico e dell’efficienza della rete.
È fondamentale ricordare che il 5G non è un aggiornamento incrementale o retrocompatibile degli standard di comunicazione mobile esistenti. Non si sovrappone agli standard 4G come LTE o WiMAX e non può essere fornito a telefoni, tablet o modem wireless esistenti tramite aggiornamenti della torre o aggiornamenti software, nonostante i tentativi di AT&T di marchiare LTE Advanced come “5G E”. Sebbene gli aggiornamenti all’infrastruttura LTE esistente siano utili e graditi progressi, si tratta in definitiva di tecnologie 4G transitorie e non forniscono l’intera gamma di vantaggi del 5G NR.
Per una panoramica di quando verranno rilasciati gli smartphone 5G, nonché dei vantaggi e degli svantaggi degli smartphone 5G, consulta il cheat sheet di TechRepublic sugli smartphone 5G.
Qual è il miglior operatore di rete mobile 5G?
Nell'agosto 2022, Rootmetrics.com ha rilasciato arapportoassegnando a T-Mobile lo slot della migliore rete 5G statunitense in termini di velocità e disponibilità. Ha inoltre indicato che anche Verizon e AT&T hanno migliorato le loro offerte.
Quali problemi di prestazioni sono coinvolti con il 5G?
Le cose sono migliorate dall’avvento del 5G in termini di potenza dei dispositivi. Visermark.comstimeche l’utilizzo delle reti 5G consuma circa il 10% in più di durata della batteria rispetto al 4G. 9to5Mac.com lo ha fornitograficodelineando il consumo energetico su vari modelli di iPhone che utilizzano 5G rispetto a 4G che è correlato alla stima di Visermark.
Poiché Apple presenta un sistema chiuso rispetto all’ambiente aperto su cui si basa Android, il consumo della batteria 5G varierà tra i telefoni Android in base al produttore, al modello, alla qualità della connessione e alle app in esecuzione.
Se sei interessato a testare il consumo della batteria del 5G rispetto al 4G, carica il telefono al 100% e poi alterna tra i due, generalmente sotto Impostazioni / Rete e Internet (o Connessioni) e poi l'opzione relativa alle Reti mobili. Utilizza il telefono su entrambe le reti per due ore e confronta il consumo della batteria.
Quali sono i vantaggi delle reti 5G?
Come affermato in precedenza, la velocità e una maggiore larghezza di banda sono i vantaggi principali insieme a una minore latenza e una maggiore capacità laddove l’infrastruttura del vettore è sufficiente. Inoltre, il 5G offre la possibilità di connettersi con un’ampia gamma di dispositivi come droni e sensori e può servire a promuovere servizi interattivi come l’intelligenza artificiale, l’apprendimento automatico e la realtà aumentata o virtuale.
Quali sono gli svantaggi delle reti 5G?
A parte l’aumento del consumo della batteria, la popolarità stessa del 5G sta producendo alcuni problemi di latenza. Recentemente la società di ricerca JD Powertrovatola diminuzione della qualità della rete è causata dall’enorme numero di dispositivi che operano su reti 5G. Il funzionamento lento e i ritardi nel caricamento dei contenuti sono stati i problemi più comuni riscontrati.
Certo, questa non è tanto una limitazione del 5G in sé, ma piuttosto l'infrastruttura dietro di esso, e la soluzione qui è passare al Wi-Fi o al 4G per attività meno importanti e per consentire agli operatori di migliorare la loro capacità di supportare il crescente numero di 5G. utenti.
Una strana svolta nella saga del 5G implica l’affermazione che le onde elettromagnetiche su cui fa affidamento possono danneggiare il corpo umano, portando al cancro o ad altri problemi di salute. Forbesaffrontato queste preoccupazioniall’inizio di quest’anno presentando entrambi i lati della questione, sottolineando che “L’Organizzazione Mondiale della Sanità e la FDA dichiarano sicuro il 5G”.
Inoltre, sebbene il 5G abbia fatto grandi passi avanti, ci sono ancora aree in tutto il mondo in cui è necessario espandersi o migliorare la capacità esistente. Il 5G non trasmette fino al 4G e può subire interferenze da parte di strutture artificiali o naturali.
A chi giova il 5G?
Lavoratori remoti e sedi di lavoro fuori sede
Uno degli obiettivi principali del 5G è la capacità di utilizzare le reti wireless per soppiantare le tradizionali connessioni fisse aumentando la larghezza di banda dei dati disponibile per i dispositivi e riducendo al minimo la latenza. Per i telelavoratori, ciò aumenta notevolmente la flessibilità nei luoghi di lavoro, consentendo una comunicazione economicamente vantaggiosa con il proprio ufficio senza essere vincolati alla scrivania di un ufficio domestico con una connessione cablata.
Per le situazioni che comportano frequenti cambiamenti di luoghi di lavoro fuori sede, come le riprese di film o i cantieri edili, i requisiti tecnici inferiori per l’implementazione del 5G consentono ai dispositivi esistenti di connettersi a un router 5G tramite Wi-Fi. Per le scene delle ultime notizie in diretta, le tecnologie 5G possono essere utilizzate per sostituire il tradizionale camion satellitare utilizzato per trasmettere audio e video alla redazione. Lo spettro precedentemente assegnato ai collegamenti satellitari a microonde ad alta velocità è stato riproposto per la comunicazione 5G NR.
Dispositivi e reti Internet of Things
Una priorità per la progettazione delle reti 5G è ridurre le barriere alla connettività di rete per i dispositivi IoT. Sebbene alcuni dispositivi IoT abbiano funzionalità LTE, i limiti pratici delle dimensioni delle batterie che possono essere incluse nei dispositivi indossabili e i requisiti di alimentazione relativamente elevati di LTE limitano l’utilità della connettività di rete mobile in queste situazioni. Le proposte per le reti 5G incentrate sulla riduzione dei requisiti energetici e sull’uso di frequenze a bassa potenza come 600 MHz renderanno più fattibile la connessione dei dispositivi IoT.
La versione 16 di 3GPP includeva il suo5G per gli standard dell’Industria 4.0, che descrivono come il 5G, standardizzato dal 4GPP, può essere utilizzato in contesti IoT industriali in collaborazione conStandard di reti sensibili al tempo IEEEper costruire reti IIoT migliori.
Città intelligenti, edifici per uffici, arene e stadi
Le stesse proprietà che rendono le tecnologie 5G adatte ai dispositivi IoT possono essere utilizzate anche per migliorare la qualità del servizio in situazioni in cui un gran numero di dispositivi connessi fanno ampio uso della rete mobile in aree densamente popolate. Questi vantaggi possono essere realizzati facilmente in situazioni con traffico variabile, ad esempio arene estadisono generalmente popolati solo durante eventi sportivi, concerti musicali e altre convention. Grandi torri di uffici, come la Mori Tower di 54 piani nel quartiere Roppongi Hills di Tokyo, sono dove migliaia di dipendenti lavorano durante la settimana. Inoltre, i centri urbani densamente popolati possono trarre vantaggio dalla capacità delle reti 5G di fornire servizi a più dispositivi in spazi fisicamente più piccoli.
Clienti ISP
Il 5G a banda alta, descritto sopra come mmWave, ha i suoi difetti, ma i suoila velocità è incredibilerispetto anche al 5G di banda media e bassa. Poiché ha una portata di soli 1.500 piedi, non è pratico da utilizzare con i dispositivi mobili, ma potrebbe diventare una soluzione wireless per Internet in casa e in ufficio che elimina la necessità di collegare cavi di telecomunicazione alle case.
Quanto sono sicure le reti 5G?
Gli algoritmi di sicurezza dei trasporti del 5G sono più robusti rispetto ai loro predecessori 4G. La crittografia viene utilizzata per proteggere i dati su tutta la linea. Detto questo, la popolarità del 5G significa invariabilmente che man mano che più dispositivi saranno connessi, aumenterà la possibilità di attacchi alla sicurezza informatica. La diversità di dispositivi come IoT, droni, sensori e altri significa che esiste una superficie di attacco più ampia con cui sfruttare eventuali vulnerabilità rilevate.
VEDERE:Politica di sicurezza dei dispositivi mobili(Premio TechRepublic)
Ciò vale anche per il software correlato e l'hardware virtuale. Poiché questi componenti sono integrati con il 5G, potrebbero essere anch’essi esposti a rischi. Anche i dispositivi che utilizzano la rete 5G potrebbero essere motivo di preoccupazioni legate alla sicurezza, poiché i componenti hardware potrebbero essere compromessi tramite malware da malintenzionati.
Un libro bianco daEricsson.comelenca “le cinque proprietà principali che contribuiscono all’affidabilità del sistema 5G: resilienza, sicurezza della comunicazione, gestione dell’identità, privacy e garanzia della sicurezza”. Ericsson ritiene che queste proprietà del sistema 5G contribuiscano alla creazione di una piattaforma di comunicazione affidabile che costituisca una base ideale su cui costruire sistemi su larga scala e sensibili alla sicurezza, compresi quelli utilizzati in ambienti industriali.
Le imprese dovrebbero anche analizzare il concetto di “network slicing” per creare reti virtuali per ospitare determinate applicazioni o servizi sulle loro reti 5G.
Come con qualsiasi software, le applicazioni di gestione 5G possono essere vulnerabili agli attacchi se sfruttate, ed è importante tenere presente che un operatore telefonico o un’infrastruttura aziendale compromessa o violata potrebbe avere un impatto devastante. Le reti 5G private sono un’opzione promettente per le aziende che cercano di ridurre i propri rischi.
Le aziende dovrebbero implementare una divisione centralizzata per le operazioni di sicurezza e l’educazione dei consumatori per proteggere i propri lavoratori che utilizzano dispositivi 5G forniti dall’azienda o BYOD tramite controlli dei dispositivi mobili. L’applicazione di patch ai dispositivi e alle relative applicazioni è necessaria per garantire la sicurezza continua tramite le operazioni 5G.
Il mercato della sicurezza per il 5G globale si sta espandendo drasticamente, sottolineando le preoccupazioni sulla protezione di queste reti e sugli sviluppi ad esse correlati. GlobeNewswire ha prodotto unrapportonell'agosto 2022 delineando le opportunità legate alla domanda di 5G privato tra imprese, governi e settori industriali che affermava: "L'editore prevede che la dimensione globale del mercato della sicurezza 5G dovrebbe crescere di 1,3 miliardi di dollari nel 2022 fino a 7,2 miliardi di dollari entro il 2027, ad un ritmo Tasso di crescita annuale composto del 41,6% durante il periodo di previsione. Ciò dimostra la determinazione che le aziende di sicurezza hanno nel garantire che il 5G soddisfi le aspettative delle aziende e dei consumatori.
Nota: questo articolo è stato aggiornato da Scott Matteson.
Iscriviti alla newsletter di Innovation Insider
Resta aggiornato sulle ultime innovazioni tecnologiche che stanno cambiando il mondo, tra cui IoT, 5G, le ultime novità su telefoni, sicurezza, città intelligenti, intelligenza artificiale, robotica e altro ancora.
Consegnato martedì e venerdì