IL 5G secondo David Ryan, responsabile 5G system architecture di Macom

• 
• Tweet
• Pin It
• Condividi per email

Il 5G è uno dei trend tecnologici del momento. In che modo la vostra azienda è impegnata in questo ambito?

MACOM è impegnata nel costruire un mondo più sicuro e meglio connesso tramite l’offerta di tecnologie d’avanguardia nelle reti ottiche, senza fili e satellitari, che soddisfano la richiesta insaziabile di informazioni della società. La nostra tecnologia aumenta la velocità e la copertura di Internet in mobilità e consente alle reti in fibra ottica di trasportare volumi di traffico precedentemente inimmaginabili verso aziende, abitazioni e data center. A proposito delle reti di nuova generazione 5G , il nostro obiettivo primario è offrire prodotti ad alte prestazioni che favoriscano nel modo migliore lo sviluppo delle infrastrutture necessarie.

Lo standard 5G prevede enormi passi avanti in termini di velocità grazie all’utilizzo combinato di tecniche di trasmissione ed elevatissimo parallelismo (Massive MIMO) nella banda sotto i 6 GHz, in cui un incremento di un ordine di grandezza del numero delle antenne nelle stazione radio base aumenta significativamente la capacità, e delle onde millimetriche, in cui le bande a frequenze maggiori rendono disponibile uno spettro più ampio e tassi di trasmissione dei dati maggiori. Questi sistemi richiedono soluzioni di trattamento del segnale front-end molto compatte, che MACON è in grado di offrire, per garantire le migliori prestazioni radio e termiche, e al giusto prezzo.

I sistemi Massive MIMO sotto i 6 GHz hanno molti aspetti in comune con la nuova generazione di sistemi multifunzione radar che utilizzano schiere di antenne a controllo di fase (phased array), dato che entrambi coprono frequenze da 2,6 a 3,5 GHz e condividono l’architettura delle antenne. Questi sistemi si basano su moduli di schiere planari scalabili (SPAR^TM) che sono il risultato di uno sforzo congiunto tra MACOM ed il Lincoln Laboratory del MIT, che hanno permesso si abbandonare l’architettura convenzionale a schiera lineare. Invece, questa tecnologia innovativa fa uso di moduli a matrice bidimensionale in cui gli elementi delle antenne e i front-end dei moduli radio sono integrati in una scheda RF multistrato, realizzata con un processo accelerato che minimizza i rischi di resa. MACOM ha accumulato decenni di esperienza e conoscenza nel settore delle applicazioni commerciali, tipicamente in ambito radio sotto i 6 GHz, che porta ad una notevole riduzione dei costi e del tempo di sviluppo.

Le soluzioni GaN su silicio di MACOM per le stazioni base sono ideali per lo sviluppo delle reti 5G, grazie a vantaggi chiave rispetto alla tecnologia LDMOS: densità di potenza da 4 a 6 volte maggiore, dimensioni del chip tra un quarto ed un sesto, efficienza energetica maggiore del 10% a pari struttura di costi e a volumi di produzione scalati. Il dispositivo risultante, più compatto, termicamente più efficiente e a banda più larga, consente agli operatori di ottenere soluzioni più performanti ed efficienti e di ridurre il numero di componenti nelle stazioni base.

Quali sono le sfide da affrontare, oltre alla velocità, per le reti  5G?

Il 5G sarà costruito su tre pilastri: larghezza di banda estrema, bassa latenza nella comunicazione tra unità ed elevatissimo numero di connessioni. Esistono alcuni temi comuni a questi tre aspetti che sono in fase di definizione negli standard tra i quali vi sono la richiesta di una maggiore efficienza energetica, maggiore flessibilità nella rete ed uso più efficiente delle preziose risorse dello spettro. Mentre si cerca di affrontare tutte queste sfide tecnologiche, trovando un difficile incastro di un complesso mosaico multidimensionale, rimane la necessità di gestire il costo degli apparati e, in fin dei conti, portare un vantaggio economico di minor costo per bit all’utente. Ad esempio, da un lato la nostra tecnologia GaN su silicio offre soluzioni ad elevata efficienza e alte prestazioni con una struttura di costi competitiva. Dall’altra parte, in ambito fotonico, offriamo dei link ottici ad alta velocità, che arricchiscono la rete di flessibilità con soluzioni scalabili fino a 400G su una singola fibra.

Che impatto avrà la diffusione delle reti 5G sull’IoT?

Essendo pervasivo in tutti i tipi di comunicazione tra dispositivi, l’IoT rientrerà nel settore comunicazioni a bassa latenza ultra affidabili e di larga scala del 5G. Per applicazioni a bassa latenza ed elevata affidabilità, il 5G consentirà agli operatori di rete di creare una rete privata sicura per applicazioni come fabbriche intelligenti o bancarie. Inoltre, consentirà a dispositivi per applicazioni sensoristiche di raggiungere una durata delle batterie superiore a dieci anni, rendendo possibile al contempo una densità di dispositivi dell’ordine di un milione per kilometro quadrato. Il 5G ha la potenzialità di diventare uno standard unificante per raccogliere insieme tutti i futuri sviluppi IoT.

Come definisce la situazione italiana? 

L’implementazione del 5G varia nei diversi stati. La Cina ed il Giappone stanno facendo da apripista con il sistema Massive MIMO sotto i 6 GHz, mentre gli Stati Uniti e la Corea del Sud sono all’avanguardia nelle onde millimetriche, specialmente a 28 GHz. Certamente la frammentazione europea di operatori, regolamenti e detentori dello spettro rende più difficile per i paesi investire ed assumere una posizione di punta in queste tecnologie. Idealmente l’Europa raggiungerà un consenso su quale spettro dominerà e accelererà le aste dello spettro disponibile in una banda consolidata per il 5G in regioni più vaste.

A che punto siamo con l’ammodernamento delle reti?

Il rinnovamento delle rete richiederà del tempo; molti operatori infatti stanno ancora impiegando standard 2G e 3G. Tuttavia, alcuni come AT&T e Telstra hanno recentemente disattivato queste reti vecchie di decenni ed altri seguiranno. Il livello di flessibilità che sarà garantito dalle future reti 5G, incluse soluzioni IoT più efficienti, saranno la forza trainante per l’adozione delle tecniche Massime MIMO. I vantaggi dell’aggiornamento alle reti 5G sono oggi più significativi che mai, e l’efficienza spettrale ed energetica saranno forti motivazioni nell’accelerare il passaggio alla nuova tecnologia. Lo spettro liberato sarà impiegato per creare una copertura 5G nazionale.

Quali nuove tipologie di servizi si potranno aspettare gli utilizzatori?

All’inizio l’impatto principale del 5G sarà la banda estremamente larga ed il modo in cui questa accelererà ulteriormente il trasferimento nel Cloud di tutti i nostri dati e servizi video. Il 5G sarà anche impiegato per offrire servizi commercialmente sostenibili di banda larga fissa per competere con la fibra, consentendo agli operatori di telefonia mobile di diventare gli unici fornitori di tutti i servizi dati e di connessione. La forza trainante sarà probabilmente il vantaggio di prestazione offerta dalla maggiore velocità su telefoni cellulari personali. La velocità di trasmissione dei dati aumenterà di almeno un fattore 10 (e certamente c’è un piano di aumentare fino a 100 e 1000 volte) e la durata delle batterie dei dispositivi che supporteranno tali comunicazioni. Aree e luoghi dove si svolgono eventi che erano congestionati in passato dal sovraccarico degli hotspot avranno in futuro la stessa qualità del servizio di aree scarsamente popolate. Gli operatori saranno finalmente in grado di sfuggire dalla pressione di reti limitate e sovraccariche. Potranno supportare la crescita degli utenti con piani a banda larga per servizi Cloud, di immagazzinamento, reti sicure e altre funzionalità. MACOM rende possibile la realizzazione di questa infrastruttura con soluzioni GaN su silicio ad alte prestazioni ed efficienza energetica come il nostro MACsec. Decine di migliaia di componenti MACOM sono stati già stati integrati in dimostratori che sono in fase di prova per questi servizi nell’ambito di progetti pilota in giro per il mondo.

Quali opportunità si aprono con la diffusione delle reti 5G

Come discusso, il 5G renderà più efficiente l’uso dello spettro, portando vantaggi sia agli operatori della rete che agli utenti. Ancora non sappiamo quale sarà l’applicazione “killer” delle reti 5G, ma le possibilità sono innumerevoli e tale tecnologia avrà un impatto profondo e a lungo termine sulla nostra società. Tra le più citate vi sono la realtà aumentata e la realtà virtuale, dove la qualità del servizio e la banda del 5G possono consentire di realizzare tali modalità senza fili. Il 5G abiliterà anche la fabbrica intelligente e addirittura interventi chirurgiche tele-operati da remoto. Tuttavia, alcuni aspetti della rete saranno geograficamente concentrati e l’accesso a tali aree potrebbe essere in futuro un fattore discriminante. Le aree che non hanno accesso al 5G e quindi sono incapaci di giocarvi un ruolo e quindi trarne vantaggi, saranno economicamente danneggiate, mentre le aree di punta saranno alla fine in grado di monetizzare queste opportunità stimolanti e di creare nuove industrie basate su di esse, a discapito dei concorrenti.

• 
• Tweet
• Pin It
• Condividi per email