5G, dall’internet delle cose a quello delle molte cose



(Foto: Getty Images)

Un tempo erano i Tacs, la prima generazione (1G, per l’appunto) di telefoni portatili, voluminosi e pesanti. Oggi, quasi trent’anni dopo, siamo quasi arrivati alla quinta. Che si chiama, poco sorprendentemente, 5G, e promette di stravolgere completamente il panorama delle telecomunicazioni. È già da tempo che diverse équipe di scienziati in tutto il mondo se ne stanno occupando: l’ultimo lavoro, in ordine di tempo, è quello appena pubblicato sui Proceedings of the Ieee da una squadra della Tuft University, che ha messo a punto un algoritmo che sfrutta i protocolli del 5G per localizzare e tracciare oggetti e dispositivi con velocità ed efficienza di gran lunga superiore rispetto alle possibilità attuali. Tanto che, a detta degli autori, consentirà di passare dall’Internet of Things contemporanea a un’Internet of Many Things. Un mondo iperconnesso, dove oltre 50 miliardi di oggetti (smartphone, computer, sensori e chi più ne ha più ne metta) saranno in rete e potranno comunicare l’uno con l’altro.

Dall’1 al 5
Per capire la portata della rivoluzione tecnologica che si sta compiendo, facciamo un passo indietro. E torniamo alla fine degli anni ottanta, quando nasceva lo standard Tacs (acronimo di Total Access Communication System). Si tratta di un protocollo analogico su cui si basavano i telefoni cellulari – il termine deriva, per l’appunto, dal fatto che il protocollo era basato su trasmissioni su frequenze radio da celle contigue – che rese per la prima volta possibile il concetto di dispositivo portatile. Nel 2005 si passò al 2G, uno protocollo digitale il cui standard era il Gsm e che implementava anche la crittografia (nello specifico trasmissioni cifrate e sistemi di autenticazione) e la possibilità di trasmettere dati (Sms e Wap) oltre alla fonia. I protocolli 3G e 4G, con i rispettivi standard Umts e Lte, hanno poi ulteriormente migliorato i servizi, soprattutto in termini di velocità di trasferimento, sicurezza, offerta di applicazioni multimediali e integrazione con la rete internet.

“Sostanzialmente”, ci spiega Nicola Blefari Melazzi, docente all’Università di Roma Tor Vergata e direttore del Consorzio nazionale interuniversitario per le telecomunicazioni (Cnit), ente che ha organizzato, a dicembre prossimo, la prima conferenza italiana sul tema del 5G, “i cambiamenti di protocolli dall’1 al 4G hanno rappresentato dei miglioramenti prestazionali e di sicurezza. Il 5G, invece, rappresenta un cambio di paradigma totale, perché non identifica solo un’evoluzione delle reti cellulari, ma riguarda potenzialmente l’intera rete, da estremo a estremo. Inoltre, il 5G è il primo insieme di protocolli a integrare il paradigma del cloud: tradizionalmente, internet è stata una rete di telecomunicazioni che forniva connettività e quindi trasferimento di informazioni, ma in cui i dati e l’intelligenza erano situati ai bordi della rete stessa e non al suo interno. Con il 5G, è il network a includerli, ospitando al suo interno le funzioni di memorizzazione e processamento. Il modello di comunicazione, insomma, non sarà più da persona a persona (ossia da telefono a telefono), ma da un dispositivo al cloud a un altro dispositivo”.  

Le caratteristiche
Blefari Melazzi riassume così le principali caratteristiche dei protocolli basati sul 5G: “Anzitutto c’è il tema della densità e velocità delle comunicazioni, la cosiddetta Enhanced Mobile Broadband, continua. “I nuovi protocolli non solo aumenteranno la velocità delle singole connessioni, ma ne miglioreranno anche la densità, consentendo, per esempio, a tutti gli utenti in uno spazio ristretto (per esempio i passeggeri in un vagone della metropolitana pieno) di usufruire di servizi video ad alta definizione o di servizi a realtà aumentata o virtuale”. Ma non solo: “Un’altra delle caratteristiche del 5G è quella di rendere possibile comunicazioni ad alta affidabilità e bassa latenza (Ultra-reliable and low latency communications): la rete deve essere sempre fruibile con un tempo di reazione, ossia il tempo che intercorre tra il momento in cui si fa una richiesta e quello in cui si riceve una risposta, molto basso, a prescindere dalla quantità di dati trasmessi”.

Attualmente, il tempo di latenza tra le comunicazioni è dell’ordine delle centinaia di millisecondi, ancora troppo alto; il 5G permetterà di abbatterlo di due ordini di grandezza, il che sarà di grande aiuto, per esempio, nello sviluppo di applicazioni per la guida autonoma, per l’automazione industriale e per la medicina (si pensi a un veicolo che sta arrivando a un incrocio stradale, scenario in cui è indispensabile che l’informazione arrivi agli altri veicoli molto velocemente e senza errori, o al tempo che deve intercorrere tra l’input di un chirurgo che manovra un robot a distanza e l’azione della macchina).

Un’altra caratteristica è quella, già accennata, relativa alle comunicazioni tra cose (Massive Machine Type Communications). “L’avvento dell’Internet of Things”, spiega Blefari Melazzi, “implica la necessità di mettere in rete un grande numero di dispositivi, ognuno dei quali genera una modesta quantità di dati ma deve costare poco e consumare poca energia. Con il 5G l’idea di un mondo realmente iperconnesso diventa realistica e sostenibile”. Una tra le peculiarità che rendono possibili questi avanzamenti sta nel fatto che il 5G prevede la softwarizzazione della rete: i nuovi protocolli, infatti, faranno sì che sarà il software a svolgere funzioni di rete attualmente realizzate, almeno in parte, da dispositivi hardware. “Grazie alla softwarizzazione sarà possibile, tra le altre cose, suddividere la rete in fette, ognuna delle quali fornirà a un sottoinsieme degli utenti una rete virtuale completamente autonoma, da estremo a estremo, capace di soddisfare specifiche esigenze per specifici scenari d’uso”.

L’ultimo studio
Il paper appena pubblicato dai ricercatori della Tufts University si inquadra nello scenario dell’internet delle cose. Gli scienziati, in particolare, hanno sviluppato un algoritmo che localizza e traccia i dispositivi connessi demandando parte di questo compito ai dispositivi stessi. Il contrario di quello che avviene ora: attualmente, infatti, il posizionamento dei dispositivi è completamente centralizzato, e dipende dall’agganciamento dei dispositivi a punti fissi noti, come antenne o satelliti Gps; al crescere del numero dei dispositivi, però, si rende necessario installare sempre più punti fissi, il che è poco sostenibile.

Per questo, i ricercatori hanno messo a punto un nuovo software di localizzazione distribuita in una rete 5G, in cui sono i dispositivi a processare i dati relativi al loro posizionamento: “La necessità di fornire i dati della posizione di ciascun sensore, dispositivo o veicolo”, spiega Usman Khan, uno degli autori del lavoro, “sarà sempre più sentita in futuro. Ci saranno applicazioni nell’ambito della logistica, della salute, della sicurezza, dell’agricoltura, dell’ambiente, della gestione delle emergenze e di tanto altro. Le possibilità pressoché infinite dell’Internet of Things e della rete 5G ci richiede di sviluppare algoritmi decentralizzati di questo tipo”.

Applicazioni
Cosa faremo con il 5G quando sarà pienamente operativo? La domanda giusta è cosa stiamo già facendo. Come vi abbiamo raccontato, la tecnologia è già in fase di test a Roma, dove il comune, con la partecipazione di Fastweb ed Ericsson, sta mettendo alla prova applicazioni di realtà virtuale per i turisti e di tracciamento del traffico e dei mezzi di trasporto pubblico basati sulle reti di quinta generazione. Anche Genova ha avviato un progetto analogo, nel campus di Erzelli, con un laboratorio 5G di telecomunicazioni e internet delle cose; a Milano sono partite sperimentazioni nell’ambito della sanità intelligente, gestione del traffico e servizi di emergenza e turismo. “Dal canto nostro”, conclude Blefari Melazzi, “stiamo conducendo diversi test, ognuno dei quali usa una o più componenti dei protocolli 5G. Un esempio è la gestione della logistica del porto di Livorno: il sistema consente di identificare e monitorare tutti i container contenuti nelle navi che attraccano o partono. Un altro, in un ambito completamente diverso, è il monitoraggio, tramite sensori, di una nuova specie di iguana appena scoperta nelle Galapagos”.


Fonte: WIRED.it