IL SISTEMA 5G: OPPORTUNITÀ E CRITICITÀ - Sipotra
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Maurizio Dècina
professore emerito al Politecnico di Milano
IL SISTEMA 5G: OPPORTUNITÀ
E CRITICITÀ
Uno degli aspetti più importanti emersi nel corso della pandemia di
Covid-19 riguarda le reti di telecomunicazioni. Durante il lockdown,
grazie alle reti, miliardi di persone in tutto il mondo sono riuscite a
lavorare, studiare, fare acquisti e vedere i propri parenti all’interno
delle loro case in piena sicurezza. Internet è ormai diventato il centro
di tutte le nostre attività sociali, ricreative e lavorative, nonché il ca-
nale privilegiato per interagire con le pubbliche amministrazioni. Le
telecomunicazioni hanno subito una rapida evoluzione negli ultimi
trent’anni e oggi siamo alla vigilia del prossimo stadio evolutivo delle
reti: il sistema 5G.
CHE COSA È IL SISTEMA 5G
I sistemi cellulari si sono evoluti secondo varie generazioni (G) tec-
nologiche in successione decennale: 2G dal 1990, 3G dal 2000, 4G
dal 2010, 5G dal 2020. Il 5G si distingue rispetto ai predecessori in
modo sostanziale, perché oltre a offrire servizi internet multimediali
agli utenti umani serve per realizzare i cosiddetti servizi di internet
delle cose (IoT, Internet of Things), e cioè servizi di utilità genera-
le ottenuti tramite reti di sensori (le “cose intelligenti”) distribuiti
sul territorio allo scopo di automatizzare tutte le attività umane. Tre
sono le possibili caratteristiche tecnologiche innovative dei servizi
5G: a) enhanced mobile broadband: offre uno straordinario aumento
di banda (fino a 20 gigabit al secondo downlink e 10 uplink), per
garantire maggiore qualità ai servizi di intrattenimento multimediali
(migliore risoluzione video e tridimensionalità per augmented/virtual
reality); b) massive IoT: offre un’ampia capacità di copertura di vaste
aree geografiche, per effettuare attività di monitoraggio e controllo
connettendo centinaia di migliaia di dispositivi IoT per chilometro
quadrato. In questo caso, i mercati verticali interessati sono quelli
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legati allo sviluppo sostenibile e rispettoso dell’ambiente; c) mission-
critical IoT: una latenza ridottissima fino al millisecondo e un’alta
affidabilità, per attività di controllo e monitoraggio in tempo reale
delle attività produttive e manifatturiere, ma soprattutto dei servizi
(energia, autonomous car, telesurgery, droni ecc.).
I MERCATI “VERTICALI” DEL 5G
Per i servizi 5G si possono identificare una decina di mercati vertica-
li, corrispondenti a svariate attività: in ogni verticale potranno essere
offerti tutti e tre i tipi di servizi 5G, enhanced mobile, massive e mis-
sion critical IoT. Ad esempio, nel mercato manifatturiero ci saranno
applicazioni di realtà aumentata per la composizione dei pezzi di
fabbrica, di bassa latenza per il controllo dei robot di linea in tempo
reale e di vasta copertura di sensori per le attività di manutenzione e
controllo delle linee di fabbricazione e lo stoccaggio.
I principali dieci mercati sono: sanità, sicurezza pubblica, trasporti
e logistica, media e divertimento, agricoltura e ambiente, energia e
utilities, industria manifatturiera, servizi finanziari, industria auto-
mobilistica, commercio al dettaglio. A questi si può aggiungere il
mercato delle grandi infrastrutture (autostrade, ponti, porti), mentre
termini come smart city e smart home individuano in realtà mercati
composti da alcuni dei dieci mercati individuati.
I modelli di business vedono i gestori dei sistemi cellulari lavorare in
partnership con i gestori dei vari mercati indirizzati, per l’offerta di
servizi business-to-business-to-consumer (B2B2C) rivolti alle aziende e
ai loro clienti finali: dalle utilities alle amministrazioni delle città, ai
gestori delle fabbriche, delle flotte di automobili, alle aziende stesse,
fino ad arrivare ai cosiddetti webscaler (Google, Amazon, Facebo-
ok ecc.) per l’offerta di applicazioni dedicate alla clientela. La sfida
maggiore per gli operatori di telecomunicazioni è proprio quella di
creare un ecosistema adatto alle esigenze dei vari partner, sfida che
con l’avvento della IoT diventa veramente complessa.
LA 5G ECONOMY
Internet si è sviluppato in tre fasi: l’internet delle informazioni (il
web, internet 1.0), l’internet delle persone (il social web, internet
2.0) e l’internet delle cose (l’IoT, internet 3.0). Il sistema 5G pren-
de atto dell’internet 3.0 e ne vuole diventare l’asse portante, così
17AGENDA FUTURO DIGITALE
come il sistema 4G è diventato l’asse portante dell’internet 1.0 e 2.0.
L’economia del futuro farà perno sul sistema 5G e, grazie alla vir-
tualizzazione distribuita (core & edge cloud computing), potrà offrire
grandi prestazioni di economia, flessibilità e agilità dei servizi offerti.
Questo è particolarmente importante per le piccole e medie imprese
del nostro paese che, grazie al cloud, potranno svilupparsi in modo
efficiente ed efficace nel grande mercato globale. Il cloud è partico-
larmente adatto alle piccole e medie imprese per le sue prestazioni di
costo (opex e non capex), di scalabilità e di agilità per l’introduzione
di nuove prestazioni e applicazioni.
PRINCIPALI OSTACOLI ALLA DIFFUSIONE
DEL 5G
Gli ostacoli alla diffusione del 5G sono di tre tipi. Il primo osta-
colo si riferisce al costo e alla complessità di sviluppo del sistema
5G rispetto ai precedenti. Il sistema 5G è ampiamente servito con
la virtualizzazione della rete, tramite il cloud computing nel nucleo
della rete stessa e l’edge computing nella rete di accesso a ridosso delle
stazioni radio-base. La virtualizzazione permette il network slicing, e
cioè la possibilità di orchestrare le risorse di rete e allocarle ai vari tipi
di servizi 5G. Inoltre, il sistema 5G sfrutta larghe porzioni dello spet-
tro ad alta frequenza detto a onde millimetriche: in Italia lo spettro
del 5G è stato messo a disposizione dei carrier per circa 6,5 miliardi
di euro, la cifra più grande finora spesa per lo
spettro dei cellulari. Inoltre, il 5G nelle aree ur- la telefOnia cellulare
bane, visto l’uso delle frequenze millimetriche, è in Opera da Oltre
dovrà utilizzare piccole celle, di un centinaio di venticinque anni sul
metri, al fine di compensare i disturbi di propa- pianeta terra e nOn
esistOnO evidenze della
gazione. Ne risultano molte più celle radio che
dannOsità delle Onde
nel sistema 4G. Infine, le stazioni radio-base 5G
elettrOmagnetiche emesse
vanno alimentate con dorsali in fibra ottica. dalle staziOni radiO-base
Il secondo ostacolo è rappresentato dal mo- e ricevute dai telefOnini
vimento che si oppone all’introduzione delle e dagli umani
nuove tecnologie radio 5G sostenendo che le
onde elettromagnetiche associate espongono a rischi per la salute.
Oggi esistono circa 5,5 miliardi di utenti unici dei sistemi cellulari
e circa 8 miliardi di dispositivi terminali attivi, su una popolazione
di 7,3 miliardi di individui. La telefonia cellulare è in opera da oltre
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venticinque anni sul pianeta Terra e non esistono evidenze della
dannosità delle onde elettromagnetiche emesse dalle stazioni radio-
base e ricevute dai telefonini e dagli umani. In Italia poi il limite di
emissione fu stabilito venticinque anni fa in 6 Volt/m, una misura
dieci volte più bassa dei valori usati in Germania, Francia, Inghil-
terra, Stati Uniti, un valore preso con fattore di cautela 100/1000
volte più basso del limite per il danno biologico. I sistemi 5G poi,
a differenza dei predecessori, impiegano frequenze radio molto ele-
vate (onde millimetriche) che sono certamente meno dannose di
quelle del 3G e del 4G. Inoltre, le celle radio 5G faranno largo uso
delle antenne cosiddette MIMO che impiegano fasci radio multipli
e direzionabili che servono a connettere i singoli telefonini nella
cella, esponendoli così a potenze minori rispetto alle vecchie anten-
ne a fascio radio omni-direzionale. A mio parere i rischi dell’uso dei
telefonini si concentrano invece sulle emissioni elettromagnetiche
delle batterie dei telefonini: pertanto è raccomandato l’uso degli
auricolari separati. Durante la pandemia Covid-19 si è infine dif-
fuso un movimento di opinione avverso al 5G (Stop5G) e basato
sulla falsa notizia che il 5G provoca e/o favorisce la diffusione del
virus! Contro tutte le evidenze scientifiche delle grandi organizza-
zioni di sanità mondiali, gruppi di facinorosi in Inghilterra hanno
incendiato le antenne dei cellulari 4G e 5G, mentre alcuni sciacalli
vendono in rete ciondoli e pennette USB che garantiscono l’im-
munità elettromagnetica al virus 5G! In Italia poi a fine maggio
2020 circa 400 Comuni hanno addirittura bloccato la costruzione
di antenne 5G.
Il terzo ostacolo, infine, è di grande rilevanza e fa riferimento alla
criticità e sicurezza delle comunicazioni. Con il 5G si apre una nuo-
va era dei grandi sistemi tecnologici, quella della IoT e cioè di decine
di miliardi di sensori connessi in rete per espletare servizi di svariata
natura. Purtroppo, molti di questi servizi possono anche provocare
la morte di esseri umani: mi riferisco alle automobili a guida autono-
ma, ai droni, alle operazioni chirurgiche a distanza, al controllo dei
robot di fabbrica ecc. Va messa in evidenza l’eccezionale estensione
del perimetro di sicurezza cibernetica del 5G soggetto ad attacchi
informatici, visti l’incremento eccezionale delle utenze (umani e
sensori) e la complessità delle tecnologie hardware e software utiliz-
zate. La sicurezza delle comunicazioni 5G diventa quindi un aspetto
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fondamentale per il progresso e lo sviluppo delle applicazioni e dei
servizi.
SCENARIO ITALIANO E MONDIALE DEL 5G
Il DESI (Digital Economy and Society Index) è l’indice di digita-
lizzazione dell’economia e della società secondo l’Unione europea.
L’Italia risulta da sempre tra gli ultimi posti dei 28 paesi della UE per
il DESI. L’anno scorso a giugno è stato pubblicato il “DESI 2019” e
l’Italia ha mostrato alcuni progressi nella estensione della rete a larga
banda ed è risultata al secondo posto per un parametro: la prepara-
zione (readiness) al 5G. Questo grazie alla gara per le frequenze svolta
nel 2019 e alle centinaia di sperimentazioni, 5G Use Cases, svolte in
una decina di città italiane. Tutti i carrier italiani hanno partecipato
alla gara e sono attivi nelle sperimentazioni. Inoltre, hanno annun-
ciato le loro prossime offerte 5G, concentrandosi per la fase iniziale
del 2020 sulle applicazioni FWA, Fixed Wireless Access, dei servizi alle
persone di tipo enhanced mobile broadband.
Nel mondo i paesi asiatici sono leader dello sviluppo dei sistemi 5G,
in particolare Cina, Corea del Sud e Giappone, sia per la virtualiz-
zazione che per le applicazioni IoT, mentre i carrier nordamericani
li seguono a poca distanza, in particolare per la virtualizzazione. I
carrier europei sono invece ancora distanti sul piano della virtualiz-
zazione delle loro reti e delle applicazioni IoT.
CONSIDERAZIONI GEOPOLITICHE SUL 5G
Le aziende fornitrici di apparati per i sistemi 5G nel mondo sono
poche: le principali sono le cinesi Huawei e ZTE, la finlandese Nokia
e la svedese Ericsson, a cui si aggiungono Samsung del Sud Corea,
nonché Cisco e Ciena degli Stati Uniti, anche se queste due ultime
aziende forniscono solo alcuni apparati. Soltanto Huawei, Nokia e
Ericsson offrono tutte le componenti della infrastruttura di rete 5G:
il nucleo (5G core), il trasporto e l’accesso (le stazioni radio-base).
In particolare, Huawei sembra essere molto avanti negli sviluppi del
5G, sia come realizzazione degli apparati che come diffusione delle
stazioni radio-base nel territorio cinese. Huawei è attiva in Europa
dal 2010 e ha vertiginosamente aumentato il suo fatturato di appa-
rati di telecomunicazioni fino a essere prima con circa il 30% del
fatturato mondiale del 2019, quasi il doppio di quanto fatturano ri-
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spettivamente Nokia e Ericsson. In Europa la politica degli operatori
di telecomunicazioni è quella di avere tipicamente un solo fornitore
per il nucleo della rete 5G e due o al massimo tre fornitori per la
rete di accesso, le stazioni radio-base, che rappresentano la grande
maggioranza del capitale investito nella infrastruttura 5G. Con rife-
rimento ai 20 operatori cellulari operanti in Francia, Germania, Spa-
gna, Inghilterra e Italia, 15 operatori impiegano tecnologie Huawei
nella rete di accesso. In Inghilterra fino a oggi Huawei può parteci-
pare soltanto nella rete d’accesso con un cap di mercato pari al 35%
del totale.
La guerra dei dazi avviata dal presidente Trump verso la Cina e la
pandemia provocata dal Covid-19 si stanno traducendo in una vera
e propria guerra fredda tra Stati Uniti e Cina. Negli Stati Uniti gli
apparati cinesi di telecomunicazione 5G sono vietati e i vecchi appa-
rati Huawei dovranno essere sostituiti. Il motivo del ban è la difesa
della sicurezza nazionale che viene minacciata dagli apparati di rete
cinesi che sarebbero veicolo di spionaggio e attacchi cibernetici. Non
vengono fornite informazioni di dettaglio, mentre non risultano fi-
nora incidenti di rilievo sulla sicurezza delle reti e delle informazioni
relative nei vari paesi europei che utilizzano tecnologie cinesi, come
conferma lo Huawei Cyber Security Centre inglese che da cinque
anni ne controlla le stazioni radio-base. Gli Stati Uniti minacciano
la sospensione delle informazioni di intelligence agli alleati europei
se questi non escluderanno gli apparati di Huawei dalle loro reti di
telecomunicazioni. La pressione statunitense è forte, anche a causa
della pandemia, e ad oggi i paesi europei hanno in esame i criteri di
certificazione della sicurezza e di valutazione dei rischi degli apparati
5G (EU 5G Risk Assessment, EU Toolkit) e la richiesta di ban del 5G
cinese. Se questo ban fosse imposto in Europa, il costo di sviluppo
delle reti 5G (già molto elevato a causa del costo dello spettro radio,
della complessità delle reti, della densificazione delle celle radio e de-
gli ostacoli locali agli impianti di antenna), aumenterebbe in modo
significativo, creando un’ulteriore criticità per il suo sviluppo.
UN SALTO NEL FUTURO VERSO IL SISTEMA 6G
Un recente studio dell’operatore giapponese NTT Docomo mette in
luce come in realtà i sistemi cellulari si siano evoluti ogni venti anni
e non ogni dieci. Dal punto di vista tecnologico si possono infatti
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raggruppare a due a due. Nella prima fase, che va dagli anni Ottanta
al Duemila si possono fondere i sistemi 1G e 2G, infatti ambedue
offrono fondamentalmente prestazioni di telefonia a commutazione
di circuito. Nella seconda fase, che va dal 2000 al 2020, si posso-
no fondere i sistemi 3G e 4G, in quanto ambedue introducono la
commutazione di pacchetto per il traffico internet, offrendo capacità
che vanno da 2 megabit al secondo a oltre 100 megabit al secondo.
Nella terza fase, quella che comincia nel 2020 e finisce nel 2040,
si fondono i sistemi 5G e 6G (che verrà introdotto nel 2030) allo
scopo di servire l’internet delle cose e di completare la virtualizzazio-
ne distribuita delle infrastrutture di telecomunicazioni. I sistemi 6G
sfruttano poi appieno le nuove tecnologie dell’intelligenza artificiale
per la gestione delle grandi infrastrutture e della capacità dello spet-
tro che oggi è poco sfruttata. In altre parole, ci vorranno venti anni
per costruire un sistema mondiale 5G/6G che serva umani e cose,
che rispetti la privacy e la titolarità dei dati e che offra livelli supremi
di sicurezza informatica. Il futuro quindi si prospetta sempre più
interessante.
L’USO DEI SISTEMI CELLULARI SERVE
A MIGLIORARE LA VITA DELLE PERSONE
La banda sempre più larga, l’intelligenza della rete e la varietà delle
applicazioni informatiche sono ingredienti importanti per la digita-
lizzazione delle attività umane. La virtualizzazione è uno strumento
chiave per lo smart working che diventerà sempre di più uno stru-
mento per il rispetto dell’ambiente e per il miglioramento della vita.
Certamente, contro il Covid-19 la virtualizzazione delle attività è
fondamentale ed è agevolata dalla disponibilità capillare di sistemi
cellulari a elevata capacità.
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