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ELETTRONICA OGGI 502 - MAGGIO 2022 54 COMM 5G rete che può causare problemi durante la costruzione dell’architettura del sistema mobile 5G. In figura 1 viene riportato lo schema a blocchi semplificato di un esempio di architettura della rete 5G. L’insufficienza dello spettro RF Riguardo il problema della scarsità dello spettro RF, considerando l’alto livello di diffusione dei dispositivi mobili comesmartphone, tablet esmartwatch, il crescente impiego di tecnologie IoT e delle comunicazioni M2M, nel 5G lo spettro RF sarà utilizzato da più dispositivi mobili nel prossimo futuro e di conseguenza vi sarà una forte riduzione della capacità del sistema di rete. La scarsità dello spettro RF impedisce l’incremento di utenti mobili perché la capacità viene limitata. D’altra parte, lo spettro intenso è direttamente correlato alla capacità totale del sistema. Infatti, se vogliamo aggiungere nuovi utenti wireless nei sistemi attuali 4G, dobbiamo aumentare la capacità del sistema mobile 4G che ha già raggiunto il suo limite teorico. La capacità totale del sistema di comunicazione è la somma della capacità di tutti i sottocanali della rete eterogenea, quindi, la capacità totale del sistema può essere aumentata in tre modi: aumentando il numero di sottocanali, aumentando la copertura della rete, aumentando la larghezza di banda del canale. Si noti che aumentare la capacità non è solo un modo per risolvere il problema di scarsità dello spettro RF. Alcune nuove tecnologie possono essere utilizzate per risolvere questo problema. Una di queste può essere la Rete Radio Cognitiva che utilizza lo spettro di coesistenza con licenza e senza licenza; quindi, è possibile ridurre la lunghezza d’onda del segnale a radiofrequenza. Fig. 1 – Architettura tipica della rete 5G Un’altra soluzione può essere la comunicazione (VLC) come sistema di comunicazione wireless mediante trasmissione/ricezione di luce visibile nello spettro di lunghezza d’onda fra 375 e i 780 nm, invece di usare lo spettro a radiofrequenza. Nelle due tecnologie le frequenze sono più alte rispetto ai tradizionali sistemi di comunicazione RF, inoltre utilizzano una velocità di trasmissione dati sufficiente anche in applicazioni a corto raggio perché i dati vengono trasportati dall’intensità della luce. Lo spettro RF intenso comporta criticità significative già nei sistemi mobili 4G. Ma se le opzioni succitate per aumentare la capacità di un sistema di comunicazioni possono essere riadattate per realizzare la nuova architettura del 5G attraverso l’implementazione delle nuove tecnologie, è possibile ottenere una capacità maggiore nello spettro RF del 5G. La gestione della rete e del traffico dati Come accennato precedentemente, un’altra criticità delle tecnologie 5G è la gestione della rete e del traffico dati. Con l’enorme aumento dell’utilizzo dei dati da parte dei dispositivi mobili, diventa davvero difficile gestire una grande rete. A causa dell’aumento della capacità totale e supponendo che gli utenti utilizzeranno le nuove tecnologie, il traffico dati aumenterà in modo significativo nelle reti 5G. Per gestire un traffico così grande e nel contempo ottimizzare il trasferimento dei dati tra utenti e Internet, devono essere utilizzati sempre più nuovi strumenti standard. Durante lagestionedel trafficodi rete, saràutiledistinguere iltrafficoinentrataeinuscita.Neisistemidirete,iltrafficoin entrata è chiamato downlink e il traffico in uscita è indicato come uplink. I valori di velocità asimmetrici del traffico in entrata e in uscita rendono difficile la corretta gestione del traffico dati. Secondo i ricercatori, la separazione uplink e down link sarà implementata nei sistemi di comunicazione wireless 5G in cui saranno definiti due percorsi distinti per uplink e downlink. Tuttavia, questo approccio richiederà una maggiore larghezza di banda da parte dei dispositivi. In realtà molti dispositivi possono ottenere un consumo energetico inferiore e un throughput cellulare medio migliore utilizzando diversi schemi di access point per uplink e downlink. Tuttavia, ogni dispositivo dovrebbe essere gestito bene durante la suddivisione del traffico in entrata e dovrebbe essere consapevole di come si sta diffondendo nell’intera rete. Inoltre, nei nuovi sistemi dovrebbe essere eseguita un’assegnazione adeguata della rete di accesso radio per ciascun dispositivo per risolvere i diversi problemi di velocità dei dati dei sistemi 5G per uplink e downlink.