Come Funziona il 5G

L'Architettura di Rete 5G

L'architettura del 5G si basa su un approccio flessibile e modulare che differisce significativamente dalle reti precedenti. A differenza delle reti 4G, che utilizzano principalmente un'architettura centralizzata con grandi stazioni radio che coprono aree estese, il 5G adotta una combinazione di diverse tipologie di stazioni radio con diverse caratteristiche di copertura e capacità.

Stazioni Macro Base: Continuano a svolgere un ruolo fondamentale nel fornire copertura ampiamente distribuita. Queste stazioni, situate tipicamente su torri o edifici elevati, coprono raggio di diversi chilometri e costituiscono la spina dorsale della rete 5G, garantendo connettività nelle aree più ampie.

Small Cells: Rappresentano un'innovazione chiave del 5G. Si tratta di stazioni radio di dimensioni ridotte che operano su frequenze più elevate e offrono copertura limitata a una distanza di poche centinaia di metri. Le small cells vengono distribuite in modo capillare nelle aree densamente popolate, come centri urbani, stazioni ferroviarie e centri commerciali, per aumentare la capacità della rete e ridurre la congestione.

Architettura Cloud-Native: Il 5G introduce l'architettura cloud-native, in cui le funzioni di rete vengono virtualizzate e distribuite su infrastrutture cloud. Questo approccio permette una maggiore flessibilità nella gestione delle risorse di rete e abilita l'introduzione rapida di nuovi servizi e funzionalità.

Lo Spettro Radio Frequenze

Lo spettro radio costituisce una risorsa fondamentale per le comunicazioni wireless. Il 5G utilizza diverse bande di frequenza, ognuna con caratteristiche specifiche che influenzano la copertura, la capacità e la latenza della rete.

Bassa Frequenza (Low-Band): Comprende bande sotto i 1 GHz, come la banda 700 MHz. Queste frequenze offrono un'ottima copertura e penetrano efficacemente gli edifici, ma la capacità è limitata. Vengono utilizzate principalmente per garantire la copertura nelle aree rurali e suburban.

Media Frequenza (Mid-Band): Comprende bande tra 1 e 6 GHz, come le bande 2.6 GHz e 3.5-3.8 GHz. Rappresenta il punto ideale tra copertura e capacità, offrendo un buon bilanciamento per la maggior parte delle applicazioni 5G. È la banda più utilizzata nelle implementazioni 5G in Italia.

Alta Frequenza (High-Band/Millimeter Wave): Comprende bande sopra i 24 GHz, fino a 52 GHz e oltre. Queste frequenze offrono la capacità più elevata e latenze estremamente basse, ma la copertura è limitata a brevi distanze e la penetrazione attraverso gli ostacoli è ridotta. Vengono utilizzate principalmente nelle aree densamente popolate e per applicazioni industriali specializzate.

Il 5G utilizza diverse bande di frequenza per ottimizzare copertura e capacità in base alle esigenze specifiche

Comparazione con le Generazioni Precedenti

Comprendere le differenze tra il 5G e le generazioni precedenti aiuta a apprezzare le innovazioni introdotte da questa nuova tecnologia. Ogni generazione ha portato miglioramenti significativi rispetto alla precedente, ma il 5G rappresenta un cambiamento più radicale.

Velocità: Il 5G offre velocità teoriche fino a 10 volte superiori al 4G, con potenziali picchi di 10 Gbps. Questo significa che il download di contenuti pesanti può avvenire in una frazione del tempo richiesto con il 4G. È importante notare che le velocità effettive dipendono da molteplici fattori, inclusi la posizione, la congestione della rete e le caratteristiche del dispositivo.

Latenza: La riduzione della latenza rappresenta forse l'innovazione più significativa del 5G. Mentre il 4G tipicamente offre latenze tra i 30 e i 50 millisecondi, il 5G può scendere sotto il millisecondo nelle configurazioni URLLC. Questa differenza abilita applicazioni che richiedono una risposta quasi istantanea, come la teleguida in tempo reale o la collaborazione in realtà aumentata.

Capacità di Connessione: La capacità di supportare fino a un milione di dispositivi per chilometro quadrato rende il 5G ideale per l'Internet of Things (IoT). Questo incremento è reso possibile da tecnologie come il Massive MIMO e l'ottimizzazione della gestione della connessione in scenari densamente popolati.

Copertura vs Esperienza

Esiste una differenza fondamentale tra la copertura della rete 5G e l'esperienza effettiva dell'utente. La copertura indica semplicemente che un'area è servita dal segnale 5G, ma la qualità dell'esperienza dipende da molteplici fattori che vanno oltre la semplice presenza del segnale.

Qualità del Segnale: Anche in aree con copertura 5G, la forza del segnale può variare significativamente. Utenti situati ai margini della cella o ostacolati da edifici, alberi o altre barriere possono sperimentare velocità inferiori rispetto a utenti in posizioni favorevoli.

Carico di Rete: La congestione della rete influisce sulle prestazioni. In aree densamente popolate o durante orari di punta, anche una rete 5G ben dimensionata può sperimentare riduzioni delle prestazioni dovute all'elevato numero di utenti contemporaneamente attivi.

Dispositivo Utente: Le caratteristiche del dispositivo, inclusa la qualità dell'antenna e il supporto per diverse bande di frequenza, influenzano significativamente l'esperienza. Dispositivi più recenti con modem 5G avanzati possono sfruttare appieno le capacità della rete.

Concettualmente: È utile pensare alla copertura 5G come all'infrastruttura stradale. La presenza di una strada non garantisce che il traffico fluisca sempre velocemente; il viaggio dipende dalle condizioni stradali, dal traffico e dal veicolo. Allo stesso modo, la copertura 5G è l'infrastruttura, ma l'esperienza utente dipende da molteplici fattori contestuali.