Le fibre ottiche per il 5G

Le fibre ottiche si propongono sempre più come fondamentali per l’innovazione tecnologica in molteplici campi, dalle telecomunicazioni all’automazione industriale, dalla sensoristica al medicale, e ora rappresentano la risorsa base per lo sviluppo delle nuove reti cellulari di quinta generazione.

Una rete cellulare, o anche rete mobile, è così denominata perchè permette comunicazioni all’interno di un territorio suddiviso in aree di limitate dimensioni denominate celle, ciascuna gestita da una stazione radio base, collegata ad altre stazioni per una copertura globale.

Le tecnologie cellulari si sono evolute in generazioni successive, abilitando oltre a comunicazioni vocali anche la trasmissione dati.

In sintesi, dopo la 1G basata sullo standard analogico TACS, Total Access Communication System, e la 2G GSM, Global System for Mobile communications, con le evoluzioni GPRS, General Packet Radio Service, ed EDGE, Enhanced Data rates for GSM Evolution, diventa possibile il trasferimento dati sulla rete cellulare GSM. Infine si susseguono la 3G con lo standard UMTS, Universal Mobile Telephone System, e la 4G con l’LTE, Long Term Evolution, che è poi lo standard attualmente in uso, in attesa del prossimo dispiegamento della quinta generazione 5G, con un’infrastruttura tecnologica che aumenterà notevolmente la velocità di trasmissione dati con bassi tempi di latenza e nuovi servizi per l’utente; soprattutto consentirà un ampio sviluppo delle applicazioni IoT, Internet of Things.

Il 5G nel dettaglio

Diversamente da quanto finora avvenuto con i diversi passaggi generazionali, le nuove reti 5G non sostituiranno il 4G, ma opereranno insieme, aggiungendo capacità e funzionalità.

Riferendosi alle potenzialità di trasferimento dati, il 5G è accreditato di un peak data rate di 10 Gbps, 10 volte superiore all’attuale 4G LTE. Nello specifico delle attività produttive si ritiene che il 5G apporterà una significativa innovazione tecnologica come piattaforma wireless per applicazioni machine-to-machine e per sistemi IoT industriali. A spiegazione di questa previsione, da considerare che il peak data rate del 5G permette un traffico nettamente superiore a quanto possibile con il 3G e il 4G, e a questo si aggiunge una particolare prestazione, denominata URLLC, Ultra-Reliable Low Latency Communication, che garantisce una latenza radio inferiore al millisecondo e disponibilità del 99,9%, parametri ideali per le ambientazioni industriali dove le tempistiche tra acquisizione di un dato, sua elaborazione e attivazione delle conseguenti attività, in quanto sostanzialmente realtime, sono sempre critiche.

Sempre con il 5G, avranno poi un grande impatto le Machine Type Communications (MTC), con cui si potrà avere in modo completamente automatico la generazione, lo scambio e l’elaborazione di dati tra macchine intelligenti senza o con minimo intervento umano, e si parla anche di massive Internet of Things (mIoT), con ciò intendendo la possibilità di creare un traffico più sofisticato e in grado di supportare una densità di dispositivi pari a un milione per Km2.

Già solo da questa sintesi si evidenzia come il 5G potrà risolvere molte delle attuali problematiche dell’industria, per esempio abilitando la sensoristica wireless, oramai ampiamente diffusa nel manifatturiero, a fornire un flusso praticamente in tempo reale dei dati che arrivamo dalle macchine e dalle linee produttive, aspetto fondamentale per fornire agli algoritmi di intelligenza artificiale le informazioni necessarie per rapide scelte operative per ottimizzare i processi in atto.

Ma i vantaggi non finiscono qui, potendo includere, sempre per le alte velocità di trasferimento dati, anche la possibilità di implementare efficaci sistemi di realtà aumentata e realtà virtuale, con cui gli operatori potranno dar seguito a una manutenzione di tipo predittivo e a simulazioni.

Da un punto di vista tecnologico non mancano sfide progettuali di cui tener conto, e che ancora rappresentano una barriera al passaggio dalle prime implementazioni sperimentali alla diffusione a livello commerciale. Infatti, se il 5G opera in uno spettro di frequenze attorno ai 6 GHz, meno “affollato” rispetto al classico WiFi e quindi con minor rischio di interferenze, utilizza però anche le onde millimetriche, radiazioni elettromagnetiche comprese tra le gamme superiori delle onde radio e la radiazione infrarossa, più precisamente nelle lunghezze d’onda di 33 cm, che corrisponde alla frequenza di circa 1 GHz, e 1 mm, che corrisponde a circa 300 GHz. Il 5G sarà quindi allocato nello spettro tra 30 e 300 GHz, e a queste frequenze il segnale radio può essere bloccato da ostacoli e assorbito da pioggia e umidità. Questo dettaglio è un importante elemento differenziante rispetto alle reti 4G LTE, dove si utilizzano grandi “cell tower”, o stazioni base cellulari, per irradiare i segnali su lunghe distanze, mentre i segnali 5G è previsto siano trasmessi da un grande numero di piccole “cell station” dato che lo spettro delle onde millimetriche che consente al 5G di mettere a disposizione elevate velocità, può viaggiare solo su distanze brevi, proprio perché soggetto a interferenze sia ambientali che atmosferiche. Ma a superare queste criticità contribuiranno in modo determinante le fibre ottiche.

Prima di entrare nel merito del rapporto tra 5G e fibre ottiche, per una più concreta percezione dell’importanza del 5G, può essere utile una breve analisi del suo futuro impatto sull’economia e sulla società.

 

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Source: Stampi
Le fibre ottiche per il 5G

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