Cos'è il 5G (rete cellulare di quinta generazione)?
Il 5G è la quinta generazione della tecnologia di rete cellulare. Offre velocità più elevate, larghezza di banda più ampia, latenza inferiore e funzionalità più avanzate rispetto ai suoi predecessori. Gli operatori di reti mobili (MNO) hanno iniziato a implementare le reti 5G nel 2019 e si prevede che diventerà la rete cellulare principale nei prossimi anni.
Le reti 5G stanno notevolmente migliorando la connettività Internet ad alta velocità in tutto il mondo e stanno aprendo le porte a una rivoluzione nell'Internet delle cose (IoT). Esistono già miliardi di dispositivi IoT, ma la larghezza di banda più ampia e l'utilizzo più efficiente dello spettro delle reti 5G consentiranno a molti più dispositivi di operare nelle immediate vicinanze senza interferire l'uno con l'altro.
Ci vorranno anni prima che il 5G raggiunga il suo pieno potenziale e le reti 4G LTE saranno ancora praticabili per molto tempo. Ma sia per i produttori che per i consumatori dell'IoT, è utile capire cosa rende questa tecnologia diversa e come possiamo aspettarci che plasmi il panorama della connettività cellulare in futuro.
Quanto è veloce il 5G?
Le reti 5G sono progettate per raggiungere una velocità di download di picco di 20 Gbps e una velocità di upload di picco di 10 Gbps. Le tariffe medie sono più simili a 100 Mbps per i download e 50 Mbps per i caricamenti.
Per fare un confronto, le velocità dati massime teoriche per 4G LTE sono 150 Mbps per i download e 50 Mbps per gli upload, con una velocità media di download di 20 Mbps e una velocità media di upload di 10 Mbps.
In altre parole, la velocità media dei dati del 5G è cinque volte più veloce del 4G e, in teoria, potrebbe raggiungere velocità più di 100 volte superiori.
Ma il 5G non vanta solo velocità di downlink e uplink più elevate. Ha anche una latenza molto più bassa. La latenza è il tempo necessario per inoltrare richieste e risposte da un dispositivo a un altro attraverso una rete. In una rete 5G, la latenza media è di quattro millisecondi e per alcune applicazioni può arrivare anche a un millisecondo. Con una connessione 4G, la latenza è più vicina a 50 millisecondi, rendendo la latenza del 5G più di 10 volte inferiore a quella del 4G.
I consumatori possono scaricare film integrali in alta definizione in pochi secondi. E le applicazioni IoT avanzate come le auto a guida autonoma, le attrezzature agricole intelligenti e l'assistenza sanitaria a distanza si baseranno sulla bassa latenza del 5G e su una maggiore larghezza di banda.
In passato, velocità più elevate sono andate di pari passo con un maggiore consumo energetico, ma il 5G si basa sulle funzionalità di risparmio energetico del 4G per offrire un throughput di dati più elevato e un consumo energetico inferiore.
Qual è la larghezza di banda del 5G?
La velocità non è l'unico vantaggio delle reti 5G. La tecnologia 5G offre una larghezza di banda notevolmente più ampia e una maggiore flessibilità per quanto riguarda il modo in cui vengono utilizzate le bande. Ciò significa che le reti 5G possono mantenere una connettività stabile per un numero molto maggiore di dispositivi in un'area concentrata. Ed è il modo principale in cui il 5G sta cambiando l'Internet delle cose.
Ogni rete opera all'interno di bande di frequenza specifiche e i dispositivi su quella rete devono condividere quella larghezza di banda. Nel corso degli anni, i progressi della tecnologia wireless e i nuovi approcci alla connettività hanno consentito ai provider di fare di più con la larghezza di banda di cui dispongono. Tuttavia, ogni rete deve ancora affrontare la stessa limitazione: troppi dispositivi che utilizzano le stesse bande di frequenza all'interno della stessa "cella" di una rete cellulare creano interferenze e interrompono la connettività.
Le reti 5G possono facilitare la connettività su basse frequenze inferiori a 1 Gigahertz (GHz), frequenze medie da 1 GHz a 6 GHz e frequenze alte da 6 GHz a oltre 100 GHz. Inoltre, una rete 5G può connettere dispositivi su bande sia con licenza che senza licenza, offrendo ai fornitori una maggiore flessibilità con il modo in cui utilizzano lo spettro delle radiofrequenze.
Per fare un confronto, le reti 4G commerciali possono utilizzare solo bande comprese tra 600 MHz e 3 GHz.
Sebbene le frequenze sostanzialmente più elevate consentano una maggiore velocità dei dati, ciò crea anche nuove sfide per gli ingegneri che vogliono sfruttare il 5G.
Quali sono le sfide del 5G?
Il 4G è disponibile da più di un decennio. In quel periodo, gli MNO hanno costruito enormi infrastrutture 4G e gli innovatori hanno trovato soluzioni per risolvere le carenze del 4G. Il 5G ha introdotto nuove possibilità, ma anche alcune nuove sfide.
Meno copertura
Le frequenze radio più alte hanno lunghezze d'onda più corte. E questo significa che non possono viaggiare così lontano. Ciò significa che le "celle" di una rete cellulare 5G devono essere più piccole se un MNO vuole fornire l'accesso a quelle bande ad alta frequenza. Le reti 5G richiedono più infrastrutture e quell'infrastruttura offre una copertura minore.
Inoltre, le frequenze più alte hanno più difficoltà a penetrare negli edifici, il che significa che hanno una scarsa copertura interna. Il 5G può utilizzare anche le bande nelle frequenze basse e medie, ma le applicazioni per interni spesso non saranno in grado di utilizzare le bande più alte.
La connettività 5G è più utile nelle grandi città dove c'è una maggiore concentrazione di dispositivi cellulari (e una maggiore domanda di Internet ad alta velocità e bassa latenza). Ma gli MNO impiegheranno tempo per costruire l'infrastruttura necessaria per fornire una copertura 5G diffusa.
Tuttavia, le reti LPWAN (Low Power Wide Area Network) come Narrowband IoT (NB-IoT) e LTE-M stanno iniziando a incorporare le tecnologie 5G. Massive Machine-Type Communication (mMTC) è l'evoluzione 5G di NB-IoT e LTE-M e faciliterà una maggiore copertura 5G.
Rischi per la sicurezza IoT
La connettività 5G sta facendo spazio a decine di miliardi di nuovi dispositivi connessi e ad applicazioni più avanzate per l'IoT cellulare. Questo massiccio aumento del volume e delle capacità dei dispositivi abilitati a Internet continuerà a presentare sfide alla sicurezza dell'IoT .
Ogni dispositivo connesso crea opportunità per un'applicazione di fungere da gateway per gli altri dispositivi connessi di un utente finale e le botnet cresceranno probabilmente in proporzione diretta a questo aumento, rendendole in grado di infliggere danni ancora maggiori a una rete attraverso Distributed Denial-of- Attacchi di servizio. Poiché i dispositivi IoT continuano a raccogliere e utilizzare dati più avanzati, aumenta anche il rischio di accessi non autorizzati.
Questa è sempre stata una sfida con l'IoT e sarà esacerbata dalla continua crescita in questo settore, ma non è nemmeno una sfida unica per la connettività 5G. In effetti, le reti 5G introducono nuovi meccanismi di sicurezza che rendono questa connettività più sicura rispetto ad altri tipi di rete, come la capacità di crittografare le identità degli abbonati mobili internazionali (IMSI) , la crittografia end-to-end di tutto il traffico di rete e l'autenticazione reciproca.
Aumento dei costi
In generale, più a lungo esiste una rete e meno complessa è la sua tecnologia sottostante, più modem i produttori di IoT devono scegliere e meno costano. Il 5G è nuovo di zecca e sono necessari modem e moduli altamente avanzati per connettersi alle reti 5G. Questo può aumentare notevolmente i costi di sviluppo. Tuttavia, il 5G mMTC è progettato specificamente per l'IoT cellulare e costerà sostanzialmente meno di altre tecnologie 5G.
Interferenza satellitare
La capacità del 5G di accedere a frequenze radio più elevate ha introdotto un problema che i gestori di telefonia mobile e i produttori non hanno mai riscontrato prima: condividono la larghezza di banda con i satelliti che utilizziamo per le previsioni del tempo. Gli scienziati hanno avvertito che l'utilizzo di queste bande ad alta frequenza potrebbe interferire in modo significativo con la nostra capacità di tracciare, misurare, registrare e prevedere con precisione il tempo.
Gli operatori wireless e la Federal Communications Commission (FCC) hanno ribattuto che mantenere le reti 5G concentrate nelle aree urbane e utilizzare la tecnologia beamforming renderà insignificante questa potenziale interruzione.
Quando sarà ampiamente disponibile il 5G?
La maggior parte dei principali operatori ha già implementato reti 5G e ha venduto milioni di dispositivi compatibili con il 5G. Ma per ora, il servizio 5G è in genere disponibile solo nelle città più grandi. Alcuni operatori hanno già una copertura 5G in centinaia o migliaia di città, ma su bande a bassa frequenza. La copertura 5G a banda bassa sarà probabilmente ampiamente disponibile entro un paio d'anni, ma le connessioni 5G ad alta velocità richiederanno più tempo per essere implementate.
La connettività 5G è adatta alla tua azienda?
Il 5G è il futuro della connettività cellulare. Ma per l'IoT, l'adozione diffusa del 5G è ancora lontana. Sebbene il 5G includa funzionalità specifiche dell'IoT, tutte le soluzioni pertinenti sono già presenti nelle LPWAN come LTE-M e NB-IoT. Quindi, a meno che tu non abbia un caso d'uso che richieda un throughput di dati molto elevato e una latenza ultra bassa, ci sono altre reti cellulari che potrebbero essere più adatte alle tue esigenze.
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