Rete 5G: aspetti tecnici ed arrivo in Italia

È da ormai qualche giorno che si parla dell’installazione della nuova rete 5G nel nostro Paese. Quali sono però gli aspetti tecnici e le tempistiche della nuova rete mobile? Facciamo chiarezza.

Dalla prima rete mobile alla rete 5G

Dopo i primi esperimenti con reti 0G, vennero installati i primi tre protocolli per l’utilizzo comune della rete cellulare, chiamata Rete 1G. I protocolli erano i seguenti:

• AMPS (Advanced Mobile Phone System)
  • Installato negli USA durante il 1976, fu il primo protocollo standard della rete cellulare, utilizzato poi in Russia ed Asia. La sicurezza era davvero minima, basti pensare che si riusciva facilmente a piratare le linee.
• TACS (Total Access Communication System)
  • La “versione Europea” del protocollo AMPS. Basato su una banda di frequenza da 900 MHz, venne utilizzato soprattutto in Inghilterra, poi ad Hong-Kong ed in Giappone.
• ETACS (Extended Total Access Communication System)
  • Protocollo sviluppato nel Regno Unito, fu un miglioramento del TACS grazie all’aggiunta di più canali di comunicazione.

Con la seconda generazione di rete cellulare (Rete 2G), ci fu l’eliminazione della tecnologia analogica ed un conseguente passaggio al digitale. Inoltre, con l’evoluzione dei protocolli intermedi, la tecnologia compì uno dei maggiori passi in avanti degli ultimi 30 anni, l’avvento di Internet in mobilità.

• GSM (Global System for Mobile Communication)
  • Il primo protocollo 2G venne utilizzato dagli 80% degli utenti Europei, un grandioso successo. Introdusse una maggiore qualità del segnale, la crittografia dei segnali trasmessi (evitando così intercettazioni da parte di non autorizzati) e la possibilità di usufruire di servizi dati, quali:
    • Fax
    • SMS
    • WAP (Wireless Application Protocol, protocollo di connessione ad internet per telefoni cellulari inventato da Alain Rossmann)
• GPRS (General Packet Radio Service)
  • Conosciuto anche come 2,5G, fu l’evoluzione del GSM con la novità della commutazione di pacchetto. Quest’ultima è la possibilità, da parte della rete, di suddividere in pacchetti l’informazione (segnali) trasmessi e ricevuti dai terminali (telefoni cellulari).
• EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)
  • Conosciuto anche come 2,75G rese la rete GPRS più veloce, soprattutto per garantire una migliore esperienza durante la navigazione in Internet tramite WAP. Successivamente chiamato EDGE Evolution, per un’ulteriore evoluzione che ridusse la latenza (da 20 ms a 10 ms), aumentò il bit rate (1 Mb/s), migliorò la qualità del segnale ed i symbol rate.

Nel 2005 il Giappone segnò il passaggio all’era moderna della rete mobile con l’arrivo della Rete 3G. Gli standard intermedi furono e sono davvero tanti, in quanto ci fu uno sviluppo continuo e costante della rete:

• W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access)
  • Questo è l’insieme che racchiude i protocolli FOMA (Freedom Of Mobile multimedia Access) e UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Il primo fu quello utilizzato, sin dal 2005, in Giappone e poi negli Stati Uniti d’America. Il secondo, che conosciamo meglio, fu utilizzato in tutti gli altri Stati, soprattutto quelli Europei.
• CDMA 2000 (Code Division Multiple Access 2000)
  • Installato ed utilizato in America, Giappone e Corea. Raggiungeva velocità di trasmissione che oscillavano tra un minimo di 144 Kb/s ed un massimo di oltre 3 Mb/s
• TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)
  • Standart della rete 3G utilizzato in Cina.
• HSPA (High Speed Packet Access)
  • È l’insieme dei protocolli che comprende HSDPA e HSUPA. Il primo dedicato alla trasmissione dati in downlink (verso l’utente), il secondo alla trasmissione dati in uplink (verso la rete).
    • HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)
      • Evolutosi dal protocollo EDGE delle reti 2G, riesce a raggiungere una velocità massima pari a 14.4 Mb/s in download.
    • HSUPA (High Speed Uplink Packet Access)
      • Evolutosi dal protocollo EDGE delle reti 2G, riesce a raggiungere una velocità massima pari a 5.76 Mb/s in upload.
• HSPA+ (High Speed Downlink Packet Access Evolved)
  • Miglioramento del protocollo HSPA che permette di raggiungere una velocità massima in download pari a 42.2 Mb/s. Quella in upload resta invariata.

L’ultima tecnologia è quella della rete 4G che utilizziamo tutt’ora, tramite l’utilizzo di tre protocolli:

• HSOPA (High Speed Orthogonal Frequency-Division Multiplexing Packet Access)
  • Questo lunghissimo nome rappresenta un protocollo intermedio tra HSPA+ e il successivo LTE. Il protocollo venne utilizzato soprattutto per sperimentazione della rete 4G.
• LTE (Long Term Evolution)
  • È il primo vero protocollo utilizzato per la rete 4G, sfrutta le frequenze che vanno dagli 800 MHz ai 2.6 GHz. La velocità massima di trasferimento dati in download è pari a 326.4 Mb/s, mentre la velocità massima di trasferimento dati in upload è pari a 86.4 Mbit/s.
• LTE + (Long Term Evolution Advanced)
  • Evoluzione del protocollo LTE che permette di raggiungere velocità massime in download ed upload rispettivamente pari a 1.2 Gb/s e 600 Mb/s.

Arriviamo ora alla nuovissima rete 5G. Essendo una rete in fase di ricerca e sviluppo, non esistono ancora i vari protocolli.

Specifiche tecniche, velocità e tempi della rete 5G

In occasione del Mobile World Congress 2017 di Barcellona, la ITU (International Telecommunication Union) ha pubblicato il seguente documento, che spiega tutti dettagli matematici e fisici del 5G: Documento ITU-R SG05
Volendo riportare gli aspetti principali descritti nel documento, troviamo:

• Velocità cella in download: 20 Gb/s
• Velocità cella in upload: 10 Gb/s
• Velocità minima in download di un dispositivo connesso alla cella: 100 Mb/s
• Velocità minima in upload di un dispositivo connesso alla cella: 50 Mb/s
• Miglioramento della stabilità e dell’affidabilità di rete
• Max connessioni per cella: 1 milione per chilometro quadrato
• Latenza massima: 4 ms

Per quanto riguarda le tempistiche, l’arrivo della nuova rete 5G per l’utilizzo comune è prevista nel 2020.

La sperimentazione in Italia della rete 5G

Sembra proprio che questa volta non resteremo indietro rispetto al resto d’Europa. La sperimentazione in Italia è già ufficiale, la prima città sarà Torino. Come annunciato dal comunicato ufficiale pubblicato del Comune, il tutto è stato reso possibile al memorandum of understanding tra TIM ed il Comune di Torino. Quest’ultimo prevede “la prima sperimentazione in ambito metropolitano della tecnologia 5G” entro il 2018. Ciò favorirà anche l’introduzione di servizi per rendere Torino una Smart City.

Successivamente la sperimentazione coinvolgerà anche:

• Milano – Area Metropolitana
• Prato
• L’Aquila
• Bari
• Matera

Il tutto è confermato ufficialmente dal Ministero dello sviluppo economico e voluto dalla Commissione Europea. Quest’ultima ha dichiarato che dev’esserci almeno una città per Stato Membro dove avviare i test della rete 5G entro il 2018.