TECNOLOGIA 5G

Sfide E Opportunit Della Trasformazione Digitale

L’evoluzione della tecnologia usata dagli operatori di servizi di telecomunicazioni, CSPs (Communication service providers), ha concepito il 5G come nuovo passo tecnologico mentre si parla già di 6G la cui complessità – con funzionalità e aspettative del 5G –richiede una più approfondita valutazione delle strategie e dei modelli di business per la crescita dei dati, le esigenze del mercato, le architetture di rete e la crescente ondata di modernizzazione sotto il nome di “Cloud Network transformation”, che ha iniziato un processo globale di aggiornamento noto come trasformazione digitale. A oggi, seppure le opportunità di cambiamenti di strategia, di gestione e organizzativi per CSPs sono al vaglio di continue consultazioni, i nuovi servizi del 5G viaggiano in parallelo con quelli esistenti basati sul 4G.

Cosa sta cambiando nel mondo industriale tra le imprese Stiamo assistendo a un’ondata di trasformazione digitale che, per alcuni, prevede una implementazione di soluzioni in ambiente cloud con server hardware comuni per le più svariate e diversificate applicazioni. Questo sta cambiando gradualmente il modo di operare delle medie e grandi imprese, con iniziali aggiornamenti dei siti web e APP associate per promuoverne le loro realtà.

Nel mondo dell’ICT, la trasformazione digitale mira a creare soluzioni con servizi che danno la banda su richiesta (band on demand), e costi associati al solo utilizzo delle risorse di banda utilizzate.

La creazione di molte applicazioni su cellulari, guidate da APP e nuove impaginazioni delle offerte sulle pagine web sono percepite come un primo passo verso la digitalizzazione. Questo è comune a tutti i settori industriali, incluso il settore bancario dove si intensificano i metodi di pagamento digitale, le applicazioni e il supporto anche tramite chat box.

Nel settore degli operatori, CSPs e delle imprese, PMI, esistono cambiamenti di processo e anche organizzativi.

La connessione preferita alla rete è quella dell´hybrid cloud dove le applicazioni e i dati sono distribuiti su diversi cloud, accessibili in mobilità e da varie postazioni.

Nel trasformare e convergere verso la fornitura di una banda su richiesta, si osservano anche risultati interessanti che non si possono trascurare:

• L’elevato volume dei dati non corrisponde a un elevato ARPU o a una crescita di ARPU per gli operatori, che stanno frenando gli investimenti;

• L’infrastruttura degli operatori e le associate reti di imprese sono piuttosto complesse e mancano di qualità d’informazione in tempo reale, per cui l´individuazione dei guasti e l’ottimizzazione delle infrastrutture sono le maggiori sfide nella gestione delle reti per avviare un processo di automazione delle infrastrutture. Il beneficio principe di questo processo di cloudificazione/trasformazione digitale resta la riduzione di OpEx per le imprese, oltre ad altri aspetti quali il Time to market (TTM) nel creare servizi e soluzioni innovative;

• Le nuove esigenze del 5G come banda e latenza diventano equamente importanti come i flussi di traffico in tempo reale e su richiesta;

• La gestione delle infrastrutture (operazione di manutenzione) sta diventando più pressante della ricerca dei guasti (diagnosi dei guasti).

Le aspettative e le prestazioni del 5G

Il 5G è la quinta generazione di tecnologia wireless ed è associato alla quarta rivoluzione Industriale. Dal punto di vista della tecnologia, il 5G ha grandi aspettative. Molti riferiscono che migliora la velocità (4G: 100M vs 5G: 10-20GB/s), la latenza (tempi di risposta e di interazione) (4G:200ms vs 5G: 5/1 ms) e la larghezza di banda (5G: 1G). Occorre anche considerare altri vantaggi quali la flessibilità di usare risorse e creare dei servizi innovativi, la standardizzazione per la sicurezza (cybersecurity), la diminuzione del costo per GB grazie a requisiti che riducono il consumo di energia o che migliorano l’utilizzo dello spettro, dove le analisi sulle soluzioni di architettura di rete del 5G (5G NSA e 5G SA) non sono state adottate dai CSPs. In Fig. 1, viene riportato un quadro dei maggiori vantaggi del 5G. Soddisfare i requisiti per diverse soluzioni dipende dalle prestazioni delle infrastrutture e dell’architettura con le quali viene progettata. La standardizzazione (3GPP) ha concepito 3 grandi applicazioni e ne sta preparando una quarta (come riportato in Fig. 2).

Le classificazioni delle funzionalità del 5G sono:

• eMBB ovvero Enhanced Mobile Broadband: ottimizza la velocità e la copertura del segnale;

• mMTC o multiple Machine Type of Connections: ottimizza la copertura con multiple connessioni di dispositivi migliorando la batteria degli stessi;

• uULTC o ultra Reliable Low Latency Communication (uRLLC): ottimizza la latenza e l´affidabilità del segnale. La latenza è indirizzabile solo con un’architettura di rete, creando nuovi data center vicino all’utente finale, nessun CSPs ha ancora pianificato la messa in campo di Edge Data center;

• Altri casi di LTE-M, NB-IoT, NR-Light richiedono prestazioni meno stringenti.

Gli operatori seguono la disponibilità della tecnologia, i servizi che attirano i clienti e non possono ottimizzare le infrastrutture per tutte le soluzioni, e i servizi per garantire le prestazioni ottimali. Il diagramma in Fig. 3 indica che si può progettare un sistema che risulta ottimizzato per alcuni parametri ma non può garantire tutti i parametri al massimo delle prestazioni. Per cui occorre fare un bilancio tra i servizi che si vogliono attivare e le prestazioni di rete che si desidera garantire.

Una prima applicazione che eMBB ha messo in campo è FWA (Fixed wireless access), un modo alternativo di avere un servizio a larga banda visto come sistema alternativo dove l’installazione di fibra ottica non è disponibile. Molti paesi stanno valutando strategicamente i benefici di questa tecnologia rispetto al cablaggio della fibra ottica in ambito residenziale.

Architettura di rete del 5G

A livello di architettura di rete, la prima fase di sviluppo per poter dare un servizio su 5G è stato del 5G NSA, ma occorre sottolineare una distinzione (come riportato in Fig. 4):

1. 5G NSA con nuovi RBS (Radio Base station dette NR/New Radio) ma con esistenti infrastrutture per il Core network.

- Avere RBS più performanti con una potenza di picco maggiore, ma con una copertura minore. Questo ha portato ad avere un HO Hand-over indolore per gli utenti a intensificare la copertura della rete 4G per poter dare applicazioni specifiche localizzate con il 5G.

- Iniziato il processo di Cloudificazione del Core Network, seppure tutto il processo di segnale, autenticazione e autorizzazione per molti operatori è basato sul 4G/LTE, a oggi. Pionieri sono gli operatori cinesi e alcuni americani con soluzioni ibride, con aggiunta di Taiwan.

2. 5G NSA con anche implementazione del Core 5GC

- In questo scenario, molti servizi esistenti in 4G continuano ancora a essere sviluppati con la rete 4G, invece nuovi servizi di nicchia sono trasportati sulla nuova architettura del 5G NSA. Va precisato che la “voce” a oggi per molti CSPs viaggia ancora con VoLTE (rete 4G) senza segnali di aggiornamento con la VoNR (Vo5G) che il puro 5G SA richiede.

- Cloudificazione della parte Radio è in forte discussione, avendo introdotto una nuova architettura di rete sotto il nome di Open-RAN in cui integrazione, testi e responsabilità della rete restano problemi non del tutto risolti.

5G evolve come maturità di prodotto e casi d’uso

Cloudification Core Network, Radio, Trasporto

Spettro, aggregato e nuovo spettro

O-RAN con DU, RU and RIC programmabile

Cloud Native per Automation (DevOps/CI CD/AI)

Packaging with Containers

Practices with microservices, monitoring

Edge Data center e sinergia con Imprese per B2B

E2E Orchestrator / E2E network Slides / OSS / BSS / MEC

Fig. 5 Road Maps di tecnologie per i casi di uso del 5G

La trasformazione digitale per CSPs è di fornire banda su richiesta (on demand) e per attuare questa funzionalità occorre un sistema che proceda in modo autonomo (gestione automatica e correzione e rettifica di eventuali problemi o anomalie): per questo c’è bisogno di un sistema di gestione della rete end-to-end denominato orchestrator che operi sulle reti in autonomia ma che non trascuri l´infrastruttura esistente. La funzione di autonomia della rete richiede innanzitutto l’applicazione del cloud native con tecnologia su Containers e non sui Virtual machine (VM) che sono stati impiegati dal 2017 nel processo di ammodernamento delle infrastrutture hardware (COTS), oltre a un processo di continua integrazione e aggiornamento del software funzionale. Indicativamente, in Fig. 5, vengono riportate delle tecnologie da implementare per soddisfare il primo caso eMBB che è stato preso in esame da molti CSPs. La realizzazione dell’Open-RAN non è del tutto accettata, seppure oggetto di convegni e pubblicità.

Progressi e prime implementazioni si osservano anche sugli altri casi, come per mMTC dove l´automazione dei test funzionali (da mesi a giorni) risulta un notevole vantaggio da perseguire.

Richiedendo investimenti notevoli, CSPs lavorano con business case che coinvolgono una sinergia con le medie o grandi imprese attraverso la realizzazione di network slice per l’assegnazione di risorse dedicate a servizi di impresa e dove la latenza viene ridotta in quanto le imprese offrono la loro postazione per creare o ammodernare i data center (come riportato in Fig. 6).

Da questo punto di vista, l’ammodernamento va sotto il nome di Cloud computing, essendo un processo di cloudificazione e di gestione con IT quali ad esempio con AWS, GCP o Microsoft Azure.

La sfida maggiore riguarda un aspetto tecnologico per fornire i servizi.

Le decisioni strategiche sono basate sulle nuove tecnologie come AI, AR/VR, ML e sui parametri di rete quali latenza, sicurezza, banda e autonomia. L’attuale dilemma riguarda l’adozione del public cloud verso il private cloud. La domanda da soddisfare per i CxO è la seguente: risulta più economico e con maggiore efficienza estendere il Cloud creato nel public cloud con le risorse verso l’Edge della rete per creare servizi con le imprese garantendo connessione stabile, sicura e con giusta QoS, oppure le imprese creano il cloud e le infrastrutture in loco (posizione edge) e creazione di private Cloud con connessione alla rete pubblica dei CSPs (public cloud) ottenendo la desiderata connettività? Il dilemma non risulta di semplice collocazione per benefici e svantaggi presenti in entrambe le soluzioni.

Guardando ai servizi e alle specifiche fornite dagli standard, in termini di latenza, di perdita di pacchetto e prestazioni, molti dei servizi possono essere gestiti anche dalla rete del 4G con limitazioni e con eccezione dei nuovi servizi che hanno QoS stringenti e latenza ridotta come:

• Autonomous driving, remote surgery, ecc.

• Augmented reality e Virtual reality.

Questo modo di valutare ha creato molti servizi sulle reti esistenti con leggere migliorie sulla aggregazione dello spettro e sulla potenza di picco dei ripetitori di accesso.

A oggi, esistono diverse società che forniscono servizi di consulenza per guidare le imprese su tecnologia, gestione e decisioni strategiche, creare piani di investimento e anche piani di implementazione. Il punto di partenza sono i nuovi servizi che con il 5G portano miglioramenti nelle funzionalità quali:

• Veloce accesso ai servizi e alla rete cloud;

• Flessibilità dei servizi anche durante le ore di punta e in situazioni di saturazione del traffico;

• Stabile e affidabile banda per creare servizi incluso quelli di pagamento;

• Cybersecurity per garantire alta qualità e sicurezza;

• Alta velocità di rete con beneficio di alta banda e bassa latenza.

Pur tuttavia si sono riscontrate delle divergenze nella richiesta e gestione dei dati, come per i games dove la rete 4G, per game performanti, ha creato situazioni di stallo e di lamentele portando a pianificare e a mettere in campo reti 5G SA per eliminare queste lacune.

Il 5G è definito come la tecnologia per le imprese (sinergia CSP e imprese) perché richiede una connettività stabile, applicazioni innovative con AR/VR, con accelerazione nell’automazione e connessioni massicce, alta velocità e alta capacità. Per analogia, il 4G è stato sempre associato all’utenza residenziale.

Il 6G, invece, è definito per i residenti per migliorare la comunicazione, la comunicazione personalizzata, con elaborazione efficiente del segnale, l’uso del rilevamento sull’ambiente, l’inquinamento atmosferico e umano. A livello di rete, ci sarà una maggiore convergenza nelle reti, fissa e mobile, nell’orchestrazione (OSS/BSS) nei CSP e IT Edge, convergenza terrestre e non terrestre, con una maggiore integrazione di satellite e terrestre. I casi d’uso del 6G saranno miglioramento ed evoluzione dei casi d’uso del 5G (come riportato in Fig. 7).

• eMBB+ con AR/VR, streaming video, applicazione multimediale, migliori UL e DL per interazioni più veloci;

• mMTC+ per abilitare edifici intelligenti, assistenza sanitaria intelligente, servizi intelligenti per veicoli automatici e un’ampia gamma di servizi IoT;

• URLLC+ per miglioramenti in fabbrica, controllo del movimento, veicoli autonomi, robot intelligenti;

• Uso massiccio dell’intelligenza artificiale (IA o AI) per la gestione autonoma della rete e l’edge computing intelligente; mMTC+ abilitare edifici intelligenti, assistenza sanitaria intelligente, servizi intelligenti per veicoli automatici, ampia gamma di servizi IoT miglioramenti in fabbrica, controllo del movimento, veicoli autonomi, robot intelligenti streaming video, applicazione multimediale, migliori UL e DL per interazioni più veloci

• Sensoristica per rilevamento per alta precisione e tracciamento, localizzazione della mappatura, senso umano aumentato, IoT industriale.

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Tesoriere Tommaso Buschiazzo

Vicepresidente Gian Luigi Petrini

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Marco Savini • Stefano Scala

Presidente Pietro Franchetti Rosada

Segretario Massimo Laspina

Tesoriere Daniele Guerrieri

Vicepresidente Nicola Brizzi

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Andrea Cecchi • Paolo Ferrari • Manuela Lusardi •

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