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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 canale 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) tecnologiche 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 generale 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 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 verticali, corrispondenti a svariate attività: in ogni verticale potranno essere offerti tutti e tre i tipi di servizi 5G, enhanced mobile, massive e mission 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 automobilistica, 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, Facebook 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 prende atto dell’internet 3.0 e ne vuole diventare l’asse portante, così 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 virtualizzazione 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 particolarmente 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 ostacolo 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 spettro 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 urbane, visto l’uso delle frequenze millimetriche, dovrà utilizzare piccole celle, di un centinaio di metri, al fine di compensare i disturbi di propagazione. Ne risultano molte più celle radio che nel sistema 4G. Infine, le stazioni radio-base 5G vanno alimentate con dorsali in fibra ottica.
Il secondo ostacolo è rappresentato dal movimento che si oppone all’introduzione delle 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 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, Inghilterra, 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 elevate (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 antenne 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 diffuso 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 organizzazioni 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’immunità 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 nuova 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 autonoma, 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 utilizzate. La sicurezza delle comunicazioni 5G diventa quindi un aspetto 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 digitalizzazione 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 preparazione (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 annunciato 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 virtualizzazione 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 virtualizzazione 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 apparati di telecomunicazioni fino a essere prima con circa il 30% del fatturato mondiale del 2019, quasi il doppio di quanto fatturano ri 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 riferimento ai 20 operatori cellulari operanti in Francia, Germania, Spagna, Inghilterra e Italia, 15 operatori impiegano tecnologie Huawei nella rete di accesso. In Inghilterra fino a oggi Huawei può partecipare 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 apparati 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 finora 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 degli 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 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 possono 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 virtualizzazione 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 spettro 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 digitalizzazione delle attività umane. La virtualizzazione è uno strumento chiave per lo smart working che diventerà sempre di più uno strumento 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.
