La velocità del 5G: cerchiamo di fare chiarezza
Nonostante le polemiche sui presunti rischi per la salute e i boicottaggi, la tecnologia 5G sta entrando, in maniera lenta ma inesorabile, nelle nostre vite. È forse utile, allora, cercare di capirci un po’ di più. In questo articolo ci concentreremo sulla velocità del 5G, sulle tecnologie che la rendono possibile e sulle sue applicazioni.
Se vi chiedete se potrete scaricare un film da Netflix in poco più di un minuto la risposta è… Sì. Ma è solo la ciliegina sulla torta.
Cosa rende il 5G così veloce?
Sono molte le soluzioni tecniche che sanciscono la superiorità del 5G, ma per non risultare eccessivi limitiamoci alle principali:
La larghezza di banda più ampia
Il 5G ha una una larghezza di banda utilizzabile molto più ampia del 4G. È uno spettro discontinuo, diviso nelle cosiddette frequenze sub-6Ghz, intorno ai 700 Mhz e ai 3,7 GHz, e mmWave, intorno ai 26 Ghz. Le frequenze sub-6Ghz son oggi già utilizzate e infatti si sta già procedendo a livello europeo a liberarle, per lasciare spazio al 5G. Per esempio, nella banda dei 700 Mhz è oggi situato il digitale terrestre. Ebbene sì, se la vostra TV è stata prodotta prima del 2017, entro il 2022 preparatevi a cambiare decoder.
Nota: il 5G utilizza solo alcune parti della banda colorata in viola | Photo: BBC.com
Questa che andiamo a spiegare – in modo molto semplificato – è una regola comune a tutte le telecomunicazioni: quando parliamo di un servizio a una determinata frequenza, in realtà, si intende una parte di spettro, detta banda, attorno a quella frequenza. Ogni antenna, quindi, ha a disposizione una larghezza di banda e una copertura tale da non interferire con quelle vicine. Le bande di frequenza sono una risorsa fondamentale, per cui devono essere ottimizzate e riutilizzate, senza ovviamente creare problemi nelle comunicazioni. Le antenne dividono quindi la banda disponibile in sotto-intervalli, chiamati canali, per servire più utenti contemporaneamente, offrendogli una larghezza di banda sufficiente per completare il servizio richiesto.
Se le bande di frequenza che utilizziamo normalmente sono molto compresse e spremute per ospitare i vari servizi, la larghezza per ogni canale non può essere molto grande. Il 5G, invece, si posiziona in una parte di spettro molto più libera. La sua maggiore larghezza di banda permette canali più ampi, sia per ogni antenna che per ogni dispositivo a essa collegato. Questo si traduce in maggiore velocità – chiamata bit-rate e misurata in Mbps – oppure in un maggior numero di dispositivi collegati a una singola antenna.
Antenna 5G
Le frequenze più alte
Frequenze più alte si traducono in velocità più alte. Infatti, le mmWave trasmettono a bit-rate nettamente più elevati delle onde sub-6Ghz.
Le mmWave, però, hanno anche dei contro: una frequenza maggiore significa più difficoltà ad attraversare le superfici. Ecco perché di un concerto, in lontananza, sentite i bassi ma non le note più alte. Tutto ciò implica che queste frequenze necessitino di più antenne. Inoltre, molto difficilmente garantiranno velocità stratosferiche in casa, perché verranno interrotte dai muri esterni e in parte addirittura dalle finestre isolanti. Come se non bastasse, il segnale diminuirà più velocemente rispetto al 4G anche in assenza di ostacoli.
Il beamforming
Un aspetto molto interessante del 5G è il beamforming, che permette di “mettere una pezza” al problema della ricezione: consiste nell’indirizzare il segnale nella direzione del ricevente, invece di diffonderlo ovunque. Utilizzando più antenne ravvicinate e modificandone la fase, è possibile generare una zona in cui il segnale è più potente e garantire perciò copertura e velocità maggiori in maniera più efficiente.
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- Beamforming | Photo: Arpae.it
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- Beamforming | Photo: meyavuz.wordpress.com
Il massive MIMO
L’acronimo MIMO (Multiple Input-Multiple Output) indica la possibilità di ricevere – e inviare – dati a un dispositivo da più antenne contemporaneamente. La rete 4G supporta MIMO da 2 a 4 antenne, mentre la rete 5G supporta da 8 fino a 16 antenne contemporaneamente. È per questo che si chiama massive MIMO.
In soldoni, quanto sarà veloce il 5G?
C’è un grande divario tra la velocità raggiunta dal 5G oggi e una volta che sarà pienamente diffuso e sviluppato. Come c’è un grande divario anche tra la velocità teorica, misurata nelle migliori condizioni, e quella reale, sul campo.
La velocità teorica (ma un po’ utopica)
I dati ci dicono che la velocità massima teorica è di ben 20 Gbps. Immaginate di poter scaricare Grand Theft Auto 5 sulla vostra PS4 in 25 secondi. Se vi sembra pura fantascienza… purtroppo lo è e lo rimarrà per diversi anni. Pensate che la velocità massima teorica della connessione 4G LTE è di 4Gbps, ma la sua velocità massima reale si attesta intorno ai 100 Mbps. Infatti nei contesti reali ci sono moltissime variabili che concorrono ad abbassare la velocità massima: il numero di dispositivi connessi all’antenna, la presenza di ostacoli, la distanza, eccetera… Per giunta, quando diminuisce la ricezione, la velocità del 5G “crolla” velocemente, mentre in 4G diminuisce più lentamente.
La velocità effettiva (ma migliorabile)
La velocità massima effettiva del 5G è stimata attorno a 1,4 Gbps: non potrete scaricare GTA 5 in qualche decina di secondi, ma potrete, come già detto, scaricare un film di 2 ore in 4k 60 fps da Netflix in circa 100 secondi. Immaginate di essere nel gate di un aeroporto, tra pochi minuti prenderete un volo: grazie al 5G farete in tempo a scaricare il film e guardarlo sull’aereo.
Le velocità a oggi rilevate a Roma e Milano sono però ancora inferiori: circa tra i 100 e i 600 Mbps. Questo non solo perché la tecnologia è ancora acerba, ma perché allo stato attuale la connessione 5G è limitata alla banda compresa tra 3,4 e 3,8 GHz. Negli Stati Uniti, invece, si utilizzano sia le frequenze sub-6Ghz che le frequenze mmWave. Questo consente già oggi velocità nettamente superiori. Uno studio di Opensignal mostra come la velocità massima reale raggiunta negli States sia tre volte maggiore di quella della connessione 4G LTE, mentre in Italia lo è solo di 1,5 volte. In Australia, paese in cui la velocità reale delle reti 4G rasenta i limiti teorici, addirittura quest’ultimo performa leggermente meglio del 5G.
Graph: Opensignal.com
La velocità di upload
Per quanto riguarda la velocità in upload, in Italia non abbiamo ancora dati certi: in questa fase iniziale le velocità sono ancora piuttosto basse, simili a quelle possibili su 4G LTE, a fronte dei circa 10 Gbps teorici.
La bassa latenza: il sogno dei gamer diventa realtà
C’è un altro parametro fondamentale oltre al bit-rate: la latenza, cioè il tempo che intercorre tra invio e ricezione dell’informazione. Anche in questo caso tra il dire è il fare c’è di mezzo il mare: la latenza reale del 5G si attesta attorno a 12 millisecondi, ben superiore ai 1-4 millisecondi teorici. Questo è il tempo medio del segnale tra antenna e dispositivo, a cui va aggiunto quello tra server e antenna. È comunque un passo avanti rispetto ai 20-70 millisecondi di delay della connessione 4G LTE. Se vi sembra poco, guardate questo video in cui quattro calciatori del Paris Saint-Germain giocano con in testa un visore VR connesso in 5G e in 4G.
Complessivamente, quindi, c’è ancora ampio margine di miglioramento, ma siamo sicuri che la tecnologia progredirà velocemente.
Cosa ce ne facciamo di tanta velocità?
Il passaggio da uno standard all’altro – dal 1G al 2G, dal 2G al 3G e così via – è sempre stato a beneficio esclusivo dei dispositivi mobili. Il 5G, invece, abilita tecnologie nei più svariati settori, grazie all’aumento di velocità, ma soprattutto grazie alla bassa latenza.
Permetterà esperienze di gaming online con latenza quasi nulla. Il gaming in streaming – ad esempio con servizi come Project xCloud, Geforce Now o Google Stadia – diventerà molto più fruibile. Non solo: si potranno addirittura effettuare operazioni chirurgiche a distanza e comandare veicoli e droni. Potremo avere un traffico interconnesso in cui i veicoli comunicano tra loro e logistica e produzione coordinate al millisecondo. È possibile – restando nel campo delle supposizioni – che il 5G rimpiazzerà il WiFi nelle nostre case. Anche le memorie fisiche all’interno dei nostri dispositivi potrebbero via via scomparire, perché sarà tutto velocemente reperibile dal cloud.
Ma ritorniamo con i piedi per terra: dobbiamo evidenziare anche le perplessità, no? Ad esempio, quanto costeranno le offerte 5G degli operatori? Possiamo aspettarci che, almeno all’inizio, i costi degli investimenti ricadranno sui consumatori. Inoltre, benché sarà fantastico poter scaricare un film in 10 secondi, non sarà altrettanto eccitante trovarsi a corto di giga. E ancora: quanto ci vorrà perché l’implementazione del 5G sia completa? Potrebbe venire scientificamente dimostrata la nocività delle frequenze 5G mmWave?
Per ora ci lasciamo con questi interrogativi, a cui oggi non possiamo ancora rispondere. Possiamo solo attendere con impazienza, ma senza dimenticare il senso critico.
FONTE: Opensignal.com, Qualcomm.com, Altroconsumo.it, Camera.it, MobileWorld.it
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