Reti 5g: cosa sono e quali (micro)tecnologie richiede l’alta connettività

on le reti 5g in molti prevedono per il prossimo futuro una società totalmente connessa, in cui si potranno finalmente realizzare i modelli di smart city di cui si parla già da molto tempo. Ma anche tutte le innovazioni legate alla realtà aumentata, alle autovetture a guida autonoma, all’Internet delle cose, alle comunicazioni machine-to-machine fino ai modelli dell’Industry 4.0

Questo scenario presuppone un aumento senza precedenti nel volume e nella eterogeneità del traffico dati con uno sviluppo in termini di dispositivi connessi, applicazioni in cloud e servizi digitali che saranno davvero impensabili. 

Il requisito abilitante per concretizzare queste innovazioni è la disponibilità di un’infrastruttura di rete wireless veloce, affidabile, sicura, ad alta capacità, bassa latenza, dinamicamente configurabile e facile da gestire. In sigla, 5g. 

La “potenza” delle reti 5g 

Il 5g è la quinta generazione di rete mobile pensata per superare i limiti attuali di connettività,ampliare la portata dei servizi di cui usufruiamo oggi e fornire il supporto per una varietà di futuristiche nuove applicazioni.  

Rispetto alla generazione precedente, il 5g prevede significativi cambiamenti sia nella parte “core” della rete sia nella Radio Access Network (RAN) con la definizione anche di nuovi standard come il 5g NR (sigla di New Radio). 

L’incremento di larghezza di banda è uno degli aspetti più evidenti della nuova generazione di rete mobile che sarà molto superiore rispetto al 4g (alcuni sostengono fino a 100 volte): questo significa che sarà possibile scaricare un film di due ore in meno di 10 secondi.  

La maggiore larghezza di banda è ciò che consentirà alle reti di quinta generazione di connettere tra loro miliardi di dispositivi favorendo la definitiva affermazione dell’Internet of Things (IoT). Inoltre, la bassissima latenza ottenibile, porrà le basi per lo sviluppo di nuovi servizi e soluzioni time sensitive” come, per esempio, i veicoli a guida autonoma. 

Reti 5g, cosa c’è dietro  

L’incremento di prestazioni è reso possibile dall’estensione dello spettro elettromagnetico utilizzato per la trasmissione radio, con la possibilità di utilizzare sia la banda con frequenza inferiore a 6 GHz (sub-6) come avviene ora con il 4g, sia trasmissioni con lunghezza d’onda nell’ordine dei millimetri (mmWave) ovvero nella banda di spettro comprese tra 24 GHz e 100 GHz.

L’uso di segnali elettromagnetici a frequenze più elevata consente di codificare un maggior numero di informazioni: un vantaggio che si paga in termini di un’inferiore estensione della copertura. 

Con il 5g sarà, quindi, possibile sfruttare pienamente le prestazioni elevate nelle zone densamente popolate o in aree circoscritte utilizzando lunghezze d’onda millimetriche e mantenere una copertura ad ampio raggio nelle zone rurali o scarsamente popolate utilizzando frequenze inferiori a 6 GHz 

Fotonica del silicio per la produzione di massa di sistemi ottici 

Per sostenere nella parte “core” l’incremento di prestazioni offerto dal 5g è necessaria una revisione dell’infrastruttura, in cui un ruolo fondamentale sarà svolto dalle tecnologie ottiche.

Fortunatamente, oggi è diventato possibile realizzare reti ottiche su vasta scala a costi ragionevoli grazie allo sviluppo dellfotonica del silicio

Questa tecnologia che, solo in tempi recenti ha raggiuto un elevato livello di affidabilità, consente di realizzare componenti ottici e dispositivi integrati sfruttando il metodo di produzione utilizzato da decenni per realizzare i componenti CMOS della microelettronica tradizionale. Inoltre, è possibile interfacciare i componenti della fotonica al silicio con quelli della microelettronica tradizionale per creare dispositivi ibridi (come switch e router) ad alte prestazioni, evitando di dover rivedere ogni connessione.

La possibilità di utilizzare una tecnologia di produzione così ampiamente diffusa e consolidata consente di realizzare sistemi ottici integrati più compatti, di ridurre drasticamente i costi di produzione dei componenti ottici, di accelerare i tempi di produzione ovvero di abilitare produzioni di massa senza eccessivi sforzi di tempo ed economici.  

Garantire la qualità del collegamento in fibra ottica 

Sebbene l’hardware 5g non raggiunga direttamente il “core” della rete, porterà un flusso di traffico dati che richiederà una maggiore espansione della capacità di trasmissione.  

La fibra ottica rappresenta la dorsale indispensabile per il trasporto dati della rete: integrata nei cavi sottomarini e terrestri, nei data center e nelle linee di trasmissione che vanno ai trasmettitori wireless e agli edifici. 

La crescita del sistema di trasmissione in fibra alimentata dal 5g interesserà sia i data center sia la rete esterna e ciò richiederà un incremento del numero di router e switch ottici con un conseguente aumento della densità di porte per la connessione di cavi in fibre ottiche. 

È interessante osservare come gli enormi vantaggi offerti dalle reti 5g potrebbero essere vanificati, perlomeno in parte, da un atteggiamento superficiale che porti a trascurare alcune micro tecnologie di base

Per esempio, la scelta di connettori miniaturizzati per fibra ottica è ciò che consente di incrementare la densità di porte e di ottimizzare gli spazi a disposizione nei data center o nelle cabine di terminazione: un problema critico. 

La scelta detipo di connettore e della qualità dei suoi componenti condiziona la qualità delle connessioni in termini di affidabilitàriduzione delle perdite, mantenimento della buona qualità del segnale: tutti aspetti che influiscono pesantemente sulle prestazioni complessive. 

Altrettanto importante, per evitare perdite e alterazioni del segnale è la qualità delle giunzioni tra due cavi in fibra e l’uso di “pigtail” per realizzare la giuntura finale tra cavo e connettore

La robotica del futuro: sicurezza, destrezza e precisione umana. Clicca qui e scarica il White Paper