Anche se ancora poco diffuso il 4G rischia di essere una meteora di passaggio che lascerà dietro di sé un vuoto subito riempito da nuove tecnologie come LTE Advanced e soprattutto 5G. Mentre il 4G cresce ovunque, il 5G è al momento in fase di sperimentazione solo in alcuni paesi come UK e Corea del Sud e si presenta come la risposta migliore ai crescenti bisogni dei consumatori Mobili che usano i loro dispositivi smartphone per il personal computing ma anche per scaricare video dalle dimensioni così grandi da richiedere molto più della potenza attuale del 4G.
Con il 5G si potranno scaricare contenuti da quasi 1GB in un solo secondo aprendo la strada a infinite nuove applicazioni e a rivoluzionare ambiti di lavoro e loro flussi operativi, a cambiare radicalmente il modo di interagire socialmente, trasformare molte risorse tecnologiche come il Cloud e Big Data e a rafforzare una rete Internet sempre più sotto stress e pressione. Il tutto in uno scenario nel quale gli smartphone potrebbero essere 6 miliardi (oggi sono 2) e miliardi potrebbero essere gli oggetti intelligenti interconnessi e capaci di comunicare tra loro (auto, PC, prodotti indossabili, frigoriferi, termistati, ecc.)
Che cosa è il 5G
Le tecnologie 5G non sono solo tecnologie di rete 4G più veloci ma strumenti e innovazioni che contribuiscono a definire un nuovo paradigma di comunicazione di rete, capace di sostenere comunicazioni tra esseri umani e tra oggetti tra loro connessi e a soddisfare la crsecita costante di traffico dati.
La comunicazione tra oggetti offre uno spettro ampio di nuove possibilità e di grandi opportunità di business. La specifictà del 5G sta nella sua carica innovativa. Mentre tutte le precedenti generazioni di tecnologie di comunicazione mobile (2G, 3G e 4G) hanno fornito miglioramenti di prestazione in termini di copertura, aumento di banda e riduzione della latenza, il 5G punta a una comunicazione ‘radiomobile’ capace di connettere tutto, che abbraccia sia le persone sia le cose, facendo interagire miliardi di utenti tra loro ma anche miliardi di oggetti facenti parte le Internet degli oggetti.
L’eterogeneità degli elementi da connettere obbliga a un’ottimizzazione delle risorse per soddisfare le esigenze personali di un utente o quelle specifiche di un oggetto e in modo tale da essere sostenibile in termini di costi e di impatto energetico.
Gli organismi preposti alla definizione degli standard non si sono al momento espressi sul 5G. A comporre e a determinare gli standard emergenti saranno le organizzazioni e le istituzioni che nel frattempo stanno conducendo le sperimentazioni e i test nell'ambito dei loro progetti di ricerca e sciluppo. I risultati ottenuti finiranno per influenzare anche gli standard e le specifiche della rete 5G che si affermerà in futuro.
Il 5G dovrebbe essere disponibile a partire dal 2020 ma l'aumento esponenziale della domanda e la pressione che ne deriva potrebbe convincere alcuni operatori ad anticipare i tempi. La sua durata sarà molto lunga e destinata a durare probabilmente fino al 2040. Essendo pensato per una connettivutà generale, per l'Internet degli oggetti e la comunicazione machine-2-machine il 5G dovrà garantire il pieno supporto delle applicazioni per un periodo lungo in termini di anni.
Le promesse del 5G
La prima vera scommessa del 5G non è di diventare la nuova supertecnologia del futuro ma di armonizzare l’esistente in termini di offerta, a partire dalle tecnologie LTE. Scommessa realizzabile tecnologicamente grazie a nuove invenzioni e grandi innovazioni tecnologiche che hanno permesso di risolvere i problemi attuali in termini di capacità, di prestazioni e elaborazione, di memorizzazione dei dati, di copertura in zone delimitate o circoscritte, di provisioning dinamico delle risorse, di configurabilità, di virtualizzazione e molto altro.
L’obiettivo del 5G è di diventare il nuovo standard per la comunicazione cellulare con uno spettro completo di frequenze e innovative tecnologie abilitanti, scalabili e flessibili e capaci di ridurre i costi elettrici e operazionali.
Pensata per fornire le risorse necessarie per soddisfare il crescente bisogni di reti wireless e il mercato di massa delle applicazioni per l’intrattenimento, il multimedia, Intelligent Transport Systems (ITS), la telemedicina, e le applicazioni per la sicurezza e l’emergenza.
E’ una tecnologia predisposta per facilitare lo sviluppo della Internet 3D, della Realtà Virtuale e Aumentata e delle loro applicazioni sensoriali, audio e visuali, e tele-aptiche (esperienze futuristiche legate all’esplorazione sottomarine e dello spazio), delle realtà virtuali in ambienti sociali (video streaming con utenti capaci di condividere le loro esperienze di realtà virtuale), di telepresenza (applicazioni per ambienti lavorativi e militari), di comunicazione tra robot e macchine intelligenti in ogni tipo di ambiente.
L’ambito di applicazione delle nuove tecnologie è così ampio da mettere in discussione molti dei modelli di business attuali e da suggerire nuovi approcci e la creazione di nuove tipologie di eco-sistemi che siano capaci di trarre vantaggio delle caratteristiche tecniche del 5G
Lo stato corrente del 5G
Il 5G è uscito fuori dalla comunità dei ricercatori ed è diventato argomento di interesse generale a partire dalla seconda metà del 2014. Il centro di gravità della innovazione 5G è ancora una volta l’America, il paese che più di altri ha contribuito alla tecnologia LTE (50% degli abbonamenti di tutto il mondo) facendo aumentare l’ansia dell’Europa, del Giappone e di altri paesi asiatici come Corea e Cina e spingendoli a ricercare l’innovazione nelle nuove tecnologie 5G.Su questo fronte molto attivi sono dal 2015 i maggiori protagonisti della scena tecnologica Mobile come Huawei, ZTE, Xiaomi e Alibaba. Tutti alla ricerca di quanto serve per definire o contribuire a definire i nuovi standard che si affermeranno
Tecnologie indossabili: vademecum futuristico per stili di vita futuribili!
Negli Stati Uniti a psingere verso l’innovazione e le nuove tecnologie 5G sono produttori di microprocessori come Qualcomm ma soprattutto i giganti del softeare come Google, Facebook, Amazon, Microsoft e Apple o società come Airbnb, Twittere e Uber. Tutti impegnati a loro volta nella definizione di uno standard.
Impegnati sul 5G ci sono istituzioni governative, player globali, università impegnate nel definire il prossimo ciclo di evoluzione tecnologica in uno scenario nel quale stanno sparendo le differenze tra mercati emergenti e mercati affermati. Nessuno sembra volere rimanere indietro e tutti si sono attivati con iniziative specifiche finalizzate a predisporre gli scenari futuri dei prossimi 5-20 anni. Alcune di queste iniziative sono il 5G Innovation Center della University del Surrey in UK, il 5G Forum coreano, ARIB in Giappone, 5GPPP e METIS in Europa, 5G Lab in Germania, e molti altri.
Molte iniziative sono ancora confinate all’interno di università e centri di ricerca ma tutti gli attori che vi concorrono sono impegnati come se le prossime tecnologie 5G fossero fondamentali e obiettivi critici per il successo futuro di ogni nazione.
Architettura 5G in estrema sintesi.
L’architettura della quinta generazione di tecnologie per la comunicazione mobile o 5G è basata su un modello di reti wireless e mobili di tipo IP pensato per l’interoperabilità di oggetti tra loro diversi. Tutto gravita intorno al dispositivo dell’utente, dotato di un suo indirizzo IP, e agli innumerevoli punti di accesso alla rete disponibili. Il tutto garantito dall’esistenza di apposite interfacce e funzioni specifiche per ogni tipologia di accesso o utilizzo.
L’identificativo IP serve a controllare e a garantire che i dati vengano incanalati nel modo corretto e raggiungano il loro destinatario effettivo, il tutto grazie a protocolli e policy predefinite che permettono anche l’interoperabilità attraverso tipologie diverse di reti.
Le caratteristiche del 5G
La tecnologia per la comunicazione Mobile nota come 5G, per il momento in fase di test, dovrebbe essere pronta per il 2020. Può essere definita come un salto evolutivo nelle tecnologie di comunicazione per gli effetti che avrà nel determinare nuove invenzioni e reingegnerizzazioni di modelli e processi di business.
Gli elementi tecnici principali sono legati alla codifica dei dati, alle tecniche di modulazione, alle tecnologie radio cognitive, alle reti multi-hop, ai network pervasivi, ubiquitous computing e molto altro. La tecnologia 5G fornisce la velocità e i tempi di risposta di una magnitudine più alta di quelli forniti dalle tecnologie mobile attuali.
Alcuni degli elementi che andranno a definire le caratteristiche del 5g sono:
- Data coding: sistemi di codifica dei dati da trasmettere in modo da garantire prestazioni maggiori, sicurezza e robustezza della rete.
- Modulation tecniques: tecniche per la gestione dell’efficienza spettrali delle frequenze, della resilienza e della capacità e destinate a garantire un aumento considerevole delle prestazioni complessive della rete
- Cognitive radio technology: nessuna tecnologia Mobile è oggi in grado di soddisfare la domanda di traffico in termini di spettro di frequenze, di efficienza (bits per Hertz per cella) e di dimensioni delle celle (celle per chilometro quadrato). Oggi si risponde alla domanda crescente ampliando lo spettro di frequenze ma l’approccio è considerato poco flessibile e non sufficientemente efficiente. La Cognitive Radio Technology è una delle tecnologie identificate per risolvere il problema della flessibilità e dell’efficienza. Se questa tecnologia, di tipo adattativo (capacità di riconoscere l'ambito della comunicazione e di adattare in modo indipendente i parametri utili ad ottimizzare la qualità del servizio), farà parte dello standard emergente del 5G permetterà ai dispositivi e agli oggetti di investigare il contesto nel quale si trovano per identificare l’accesso alla rete ottimale, lo schema di modulazione e altri parametri in modo da configurare la connessione che garantisca le prestazioni migliori.
- Pervasive networks: la possibilità per l’utente di essere connesso contemporanemente a reti wireless diverse e di spostarsi in modo trasparente dall’una all’altra.
- Antenne Smart: costituiranno un ulteriore elemento del 5G rendendo possibile gestire la trasmissione del segnale in modo da garantire maggiori comunicazioni dirette, di limitare le interferenze e di aumentare la capacità complessiva delle celle utilizzate.
- Ubiquitous computing: un concetto usate nella ingegnerizzazione del software e nelle scienze dell’informazione per indicare la presenza di strumenti di computing diffusi ovunque e utilizzabili in ogni momento. A differenza del desktop computing, l’ubiquitous (pervasive) computing può avvenire con qualsiasi dispositivo, in ogni luogo e con qualsiasi formato. L’infrastruttura che lo rende possibile è composta da Internet, middleware, sistemi operativi, sensori, microprocessori, interfacce I/O, reyi, protocolli di rete Mobile, GPS e molto altro.
Alcuni concetti che caratterizzano la comunicazione mobile 5G
Alla base del 5G ci sono tre tecnologie base: nanotecnologie, cloud computing e piattaforme All Flat IP (ogni dispositivo 5G disporrà di un indirizzo IP). L’impiego di queste tecnologie è finalizzato a facilitare il traffico di dati attraverso reti mobili diverse in modo da rendere più semplice anche il calcolo tariffario degli operatori.
MIMO stands for Multiple Input and Multiple Output. In wireless communication system this method is used to increase the capacity of channel in radio link b using multiple transmit and receive antennas [9]. MIMO has become an important element of wireless communication system standards including IEEE 802.11ac (WI-FI), WI-MAX (4G) etc.
Un dei concetti più importanti alla base del 5G è MIMO (Multiple Input and Multiple Output). E' un sistema già applicato nelle reti wireless per aumentare la capacità del canale attraverrso l'uso di antenne trasmittenti e ricevenenti multiple. Grazie alla tecnologia MIMO è possibile spostare sui canali wireless una quantità maggiore di dati con un risparmio di risorse e una maggiore efficienza energetica.
Altri concetti importanti del 5G sono:
- Wireless Innovative System for Dynamically Operating Mega Communications (WISDOM): supporto per alta velocità di trasmissione e rapidità nei tempi di risposta (da Tera Hertz a Tera bps). Una tecnologia capace di coprire le necessità di ogni luogo, città, nazione o continente attraverso una infrastruttura di Global Information Multimedia Communication Village (GIMCV).
- Millimeter Waves and Spectrum Management: utilizzo di banda ad alta frequenza e di bassa frequenza per garantire una scalabilità legata ai bisogni di banda e di risorse
- Cyber Security: Sicurezza integrate (embedded) nei componenti che compongono ogni livello di comunicazione
- Device to Device Communication: utilizzabile sia per far comunicare tra di loro smartphone e tablet sia gli oggetti che compongono una rete di oggetti, il tutto basato su degli standard industriali
La applicazioni che il 5G renderà possibili
In uno scenario dominato da dispositivi mobili, da gadget tecnologici indossabili, da sensorri vari e dalle Internet degli oggetti, le applicazioni possibili sono infinite. Molte sono già disponibili e possibili oggi, con il 5G troveranno l’ambiente più adatto per una loro piena diffusione e un vantaggioso utilizzo da parte dei consumatori.
Molte applicazioni saranno rese possibili dalla caratteristica universale e integrata dello standard 5G, dalla disposnibilità della rete ovunque e in ogni tempo che faciliterà l'uso del dispositivo mobile a chiunque, dall'essere ogni dispsoitivo identificato tramite un unico e univoco indirizzo IP, dalla efficienza della tecnologia Cognitive Radio nel permettere l'accesso alle risorse della Rete.
Grazie al 5G sarà possibile:
· Auscultare il battito cardiaco del neonato nel grembo materno
· Percepire gli impulsi vitali attraverso uno smartphone o gadget indossabile
· Ricaricare un dispositivo con il battito cardiaco
· Sapere se qualcuno sta cercando di entrare fraudolentemente in una casa
· Adattare le interfacce di un dispositivo all’umore del momento
· Pagare bollette e attivare transazioni finanziarie da Mobile
· Navigare la rete, interagire con macchine intelligenti e non solo automobili
· Votare alle primarie o alle elezioni
· Conoscere per tempo eventuali disastri climatici in arrivo
· Proteggere i propri averi con misure di sicurezza digitale
· ….e molto altro
Implicazioni e modelli di business
Benchè non esistano ancora standard e neppure definizioni comunemente accettate, il 5G è destinato a fornire notevoli miglioramenti delle moderne tecnologie di comunicazione Mobile e ad introdurne di nuove, al momento ancora indefinibili.
L’industria che offre soluzioni wireless ha risposto all’aumento della domanda con grossi investimenti in infrastrutture tecnologiche 4G in grado di sostenere adeguatamente la richiesta legata all’uso degli smartphone. Questi dispositivi, spesso dotati di sensori o lettori ottici, sono componenti di un fenomeno tecnologico noto come Internet degli oggetti o di Internet industriale. Una nuova tipologia di Internet che integra insieme la componente digitale della Rete attuale composta da persone che comunicano tra loro con quella fisica fatta di macchine e oggetti fisici intercomunicanti.
I componenti di un modello di business
Le tecnologie di rete 5G in arrivo sono destinate a collegare istantaneamente qualsiasi cosa, ovunque essa sia e in ogni momento, a operare su tutte le frequenze radio e le reti disponibili, a fornire un vasto spettro di risorse condivise e a favorire un’elevata convergenza della comunicazione fisica e digitale.
Il traffico di rete e la domanda sono in continua crescita, non necessariamente i guadagni dei modelli di business sottostanti legati oggi alle tecnologie 4G e quelle LTE. L’introduzione del 5G è vista dagli operatori come la risposta alla domanda dei consumatori ma obbligherà a cambiare modelli di business, a introdurre nuove forme di innovazione e di competizione.
Il primo cambiamento necessario sarà il passaggio da un’offerta finalizzata alla creazione di nuovi mercati attraverso la fornitura di sempre nuove tecnologie a una capace di rispondere alla domanda emergente, anche da mercati completamente nuovi, ad esempio quello delle IoT. In termini marketing il 5G obbligherà a passare da un approccio ‘push’ pensato per creare nuova domanda di mercato attraverso l’introduzione di nuovi prodotti o servizi, a uno ‘pull’ proveniente da consumatori legati ai prodotti che già possiedono. Il 3G e il 4G si sono diffusi grazie alla diffusione dello smartphone, il 5G sarà definito dalla domanda di nuovi servizi provenienti da nuovi clienti, soprattutto in ambito industriale.
Il cambiamento. Favorito dall’introduzione di un nuovo standard come il 5G, può essere la risposta giusta a un modello di business che oggi non sembra funzionare più tanto bene. Il traffico aumenta ma il fatturato dei provider non cresce allo stesso modo. Ne deriva la necessità di costruire approcci diversi capaci di creare, proporre e catturare nuovo valore. Per farlo in futuro non sarà più sufficiente introdurre nel mercato nuovi dispositivi ma sarà necessario predisporre, organizzare e sostenere interi ecosistemi, non necessariamente costruiti intorno al servizio offerto ma ad esempio alla Marca e ai suoi valori intangibili come le relazioni con i clienti o le partnership strategiche.
A cambiare modelli di business saranno chiamati i provider come Vodafone ma anche quelli impegnati nel mercato dei contenuti mediali come Telefonica e anche quelli che operano direttamente al di fuori del mercato Mobile come i produttori di chip o dispositivi.
Alcune considerazioni finali
L’attenzione verso il 5G è aumentata moltissimo durante tutto il 2015 ed è destinata ad aumentare ancora considerevolmente durante l’anno in corso. Nulla di strano ma la conferma di un processo di evoluzione rapida come quello che ha interessato la storia delle reti mobile degli ultimi 35 anni. Questa volta però l’evoluzione potrebbe portare a fare un salto di qualità e il 5G, sulla carta, sembra essere qualcosa di potenzialmente molto diverso rispetto alle tecnologie fin qui sperimentate. La novità e la differenza non vanno ricercate nelle maggiori performance o nelle nuove tecnologie applicate ma nella pervasività in ogni ambito di vita personale, sociale e lavorativa, digitale e fisica. Il risultato finale sarà una realtà completamente interconnessa nella quale il 5G giocherà un ruolo chiave così come lo giocheranno quanti avranno contribuito a dargli forma. Forse questo è il motivo per cui i protagonisti attivi e impegnati nello sviluppo delle nuove tecnologie sono così numerosi e diversi. Impossibile in questo momento indicare quale sarà il futuro. Mancano ancora quattro anni all’eventuale entrata in funzione del 5G, mancano standard condivisi e soprattutto sono assenti o in fase di sperimentazione i modelli di business utili a trarre vantaggio dalle nuove tecnologie. Quello che è già chiaro è che più dei prodotti conteranno gli ecosistemi e la capacità di soddisfare la domanda crescente di audience non necessariamente note o già inserite in piani marketing o strategici.
Il 5G è desinato ad offrire ai consumatori numerosi benefici e vantaggi grazie alle sue tecnologie innovative e alla sua archiettura ma il successo dipenderà grandemente dai servizi e dai contenuti messi a disposizione degli utenti. Consumatori e utenti sempre più conspaevoli delle potenzialità dei dispositivi tecnologici in loro possesso e con bisogni crescenti che continueranno ad alimentare la domanda.