IL 5G secondo Ahmad Bahai, chief technologist di Texas Instruments

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5G – La nuova svolta nella connessione di più persone e cose

Il mondo si sta dirigendo sempre più rapidamente verso una società connessa e in rete, nella quale la connettività permette di creare valore aggiunto. Nel 2013, più del 96% della popolazione mondiale aveva un numero di telefono cellulare e più del 74% della popolazione nei paesi sviluppati aveva un accesso a banda larga mobile. Entro il 2019, si prevede un’ulteriore crescita pari a 10 volte in termini di traffico di rete con dati wireless e quasi ogni persona sulla Terra avrà un numero di telefono cellulare^1,2.

Per aggiungere ulteriore carne al fuoco, anche le comunicazioni da macchina macchina competeranno per la larghezza di banda. Non tutti sanno che un motore a reazione raccoglie più di mezzo terabyte di dati dai sensori durante un volo tipico, la maggior parte dei quali deve essere trasmessa a stazioni a terra, o che un singolo sensore su una pala di un motore turbogas genera gigabyte di dati ogni giorno.

Questa crescita esponenziale nella domanda di connettività tetherless è spinta da molteplici fattori: nuove applicazioni e contenuti che fanno un utilizzo intenso dei dati stanno saturando rapidamente i nuovi collegamenti wireless, mentre i media in streaming e i servizi basati sul cloud arriveranno a costituire fino all’80% del carico sulle infrastrutture wireless³.  Inoltre, i futuri contenuti video a risoluzione ancora più alta renderanno ancora più necessaria una larghezza di banda sempre maggiore.

La connettività wireless sta rapidamente sostituendo molte forme di connettività via cavo: il wireless è la modalità principale di accesso a banda larga in molte parti del mondo, molti dispositivi portatili sono ormai privi di interfaccia USB o display e delegano quindi tutte le comunicazioni ai collegamenti wireless. Inoltre, sono sempre di più i dispositivi che comunicano reciprocamente senza fili e senza particolari interventi da parte degli esseri umani, poiché sempre più spesso viene implementata una comunicazione di tipo macchina in applicazioni industriali e commerciali e in altre reti con sensori wireless.

I servizi sul cloud stanno aumentando, in quanto le attività di calcolo e archiviazione dei dispositivi finali si spostano sulle risorse sul cloud, mentre stanno emergendo nuove applicazioni di e-commerce mobile, come il ride sharing, il rilevamento da remoto tramite drone e molte altre, che porteranno un ulteriore aumento del traffico wireless, benché spesso in background, fra dispositivo e server sul cloud.

Pertanto, sono due i fattori principali alla base della necessità di tecnologie disruptive negli standard 5G. Il primo è costituito dall’ottimizzazione e dal miglioramento del caso d’uso del wireless esistente, al fine di supportare un aumento di 100 volte della capacità di rete. Il secondo riguarda il supporto di nuovi servizi, come le comunicazioni di tipo macchina e per i veicoli, oltre ad altre fondamentali applicazioni a bassa latenza, attraverso l’offerta di un miglioramento della latenza pari a 10 volte. In questo articolo verranno descritti alcuni requisiti e alcune promesse degli standard 5G, delineandone l’impatto e coprendo la ricca gamma di TI per la futura infrastruttura wireless.

Le 4 caratteristiche fondamentali delle reti wireless 5G di nuova generazione

1. Miglioramento della capacità ed efficienza spettrale: si prevede che la domanda integrata di dati wireless crescerà di oltre 30 volte fra il 2014 e il 2020³. Per venire incontro a una crescita così rapida, lo standard 5G punta a decuplicare la capacità e a triplicare l’efficienza spettrale¹. Lo spettro è estremamente prezioso, con un valore medio aggiornato di $2/MHz/persona, e scarso. Lo standard 5G utilizzerà le bande esistenti già concesse e non ancora concesse in licenza, nonché un nuovo spettro nelle bande di telefonia cellulare al di sotto dei 6 GHz fino alle frequenze mmWave. Inoltre, provvederà a implementare numerose tecniche avanzate, come la condivisione dello spettro, un notevole numero di antenne, la tecnologia small cell e il clustering multibanda per utilizzare in modo efficiente il prezioso spettro per i nuovi servizi.
2. In evoluzione, flessibile ed eterogeneo:il nuovo standard 5G dovrà essere flessibile per tenersi al passo con un ecosistema in evoluzione e con le nuove applicazioni. I requisiti di latenza e larghezza di banda per le nuove applicazioni e i nuovi servizi mobili su dispositivi portatili, le comunicazioni emergenti in ambito automotive, l’Internet industriale e molti altri aspetti sono in evoluzione. Il 5G potrà trarre vantaggio dall’evoluzione degli attuali standard di telefonia cellulare. Inoltre, permetterà di armonizzare e ottimizzare gli attuali collegamenti radio nelle bande spettrali già concesse in licenza e non ancora concesse, incluso il Wi-Fi, nonché le nuove tecnologie radio nello spettro mmWave per aree ad altissima densità.
3. Qualità del servizio:il futuro sistema wireless dovrà risolvere problemi annosi di cadute della linea durante le chiamate, scarsa copertura e lentezza dei download. Le misure di qualità del servizio variano sensibilmente tra le diverse applicazioni: bassa latenza per un’elevata affidabilità delle comunicazioni su veicoli o tipo macchina, elevata larghezza di banda dati per video in streaming e buona copertura per gli utenti sono aspetti critici per favorire un’ampia adozione dei servizi wireless.
4. Rendimento energetico:la maggiore autonomia delle batterie dei dispositivi portatili e l’efficienza energetica degli access point «verdi» sono fondamentali per i consumatori e per i fornitori di servizi. Molte reti M2M presentano un duty cycle relativamente basso con un gran numero di nodi, mentre lo streaming di video richiede elevate velocità di trasmissione dati di picco e un minor numero di nodi. Pertanto, un’allocazione adattiva delle risorse radio permette di ottimizzare la configurazione al fine di migliorare l’efficienza energetica.

Le innovazioni che rendono possibile il 5G

L’architettura 5G continuerà a svilupparsi a livello di rete, accesso radio e fisico per molti anni: la sua promessa di realizzare servizi avanzati e disruptivi richiede innovazioni a tutti i livelli. TI dispone di vasti progetti di R&D attraverso una variegata gamma di prodotti innovativi che renderà possibile la realizzazione di radio wireless 5G avanzate. Ad esempio: acquisizione di dati ad alta velocità, elaborazione avanzata di domini in RF con MIMO massivo, clock e memorizzazione, tecnologia a onde millimetriche e gestione dell’alimentazione

La connettività trasparente e diffusa ovunque continuerà ad essere uno dei principali motori della crescita economica favorendo opportunità senza precedenti e avrà un impatto profondo sulle interazioni sociali e sulla globalizzazione. Inoltre, l’emergente comunicazione tipo macchina promette un aumento della produttività e dell’efficienza in molti segmenti di mercato. Le innovazioni disruptive sono indispensabili per realizzare questa visione. TI è impegnata a fondo per portare a termine questa missione.

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