La tecnologia del domani: il 5G

Il mondo della telefonia mobile è in costante aggiornamento, da tanti punti di vista differenti. Si pensi, in tal senso, alla distanza abissale che c’è tra i primi modelli di cellulare e gli attuali smartphone: in termini di materiali utilizzati, di dimensioni dello schermo, ma anche di applicazioni e funzionalità.

Ebbene, lo stesso discorso riguarda i servizi di connettività wireless, ovvero quei servizi che consentono a uno smartphone di collegarsi a Internet, attraverso una scheda SIM e l’abbonamento a un qualsiasi operatore telefonico. Da questo punto di vista, la copertura5G rappresenta le più recenti evoluzioni tecnologiche disponibili: un insieme di software e hardware che garantiscono un livello di efficienza e di versatilità mai viste prima.

I telefoni 5G sono in grado di trasmettere dati a una velocità fino a cento volte superiore rispetto a quella della generazione precedente (4G), ma non solo.

Un’antenna 5G permette di gestire un numero molto più elevato di dispositivi per singola unità di superficie e, allo stesso tempo, promette una riduzione del consumo energetico del 90% su ogni singolo bit di informazione trasmesso. E, ancora, la rete 5G consente un’ottimizzazione complessiva dell’uso delle risorse, grazie a una gestione dinamica della banda disponibile, che garantirà una risposta quasi in tempo reale persino delle applicazioni più critiche.

Insomma, gli smartphone 5G sono a tutti gli effetti il futuro della telefonia e dunque non sorprende che ogni giorno siano davvero tantissime le persone che effettuano ricerche in tal senso: ricerche orientate a capire come funziona il 5G, ma anche ricerche mirate a sfatare determinate leggende metropolitane.

Purtroppo, infatti negli ultimi anni le fake news (notizie false) hanno toccato anche il mondo della tecnologia: generando allarmismo ingiustificato relativo a 5G e salute, ma anche diffondendo informazioni del tutto erronee, spesso inventate di sana pianta, su un ipotetico 5G pericoloso.

• 0. Cos’è e come funziona il 5G

  

  Prima di entrare nel merito delle caratteristiche di antenne e smartphone 5G, sarà sicuramente utile spiegare innanzitutto che cos’è il 5G in termini più generali. Ebbene, l’acronimo 5G sta per “5th Generation” e fa riferimento alla quinta generazione di tecnologie dedicata al mondo mobile: una serie di standard entrati nella distribuzione globale a partire dal 2019, che stanno pian piano prendendo piede. 

  La copertura 5G consente di portare la connettività degli smartphone a un livello mai visto prima, sia in termini di velocità che di versatilità. La rete 5G infatti sfrutta a pieno le tecnologie cloud ed è dotata di funzionalità di open roaming tra l’accesso Wi-Fi e quello tramite cellulare. I telefoni 5G possono dunque mantenere la connessione, senza dovere eseguire nuovi processi di autenticazione, anche nel caso in cui si spostino da una rete wireless interna a una rete wireless esterna.

  La tecnologia 5G promette di trasmettere dati a una velocità potenziale massima di 10 gigabit per secondo.

  Per avere un’idea del salto qualitativo promesso dalla rete 5G, si consideri che la generazione passata (arrivata all’apice con la connettività 4G LTE) garantisce una velocità di picco tra i 100 e i 150 megabit per secondo. Questo vuol dire che, in linea teorica, uno smartphone 5G potrebbe essere in grado di trasmettere dati a una velocità fino a 100 volte superiore rispetto a quella di un uno smartphone con connettività di generazione precedente.

  Cresce di 100 volte circa anche la “densità”: un termine con cui si indica il numero di dispositivi capaci di collegarsi alla rete per unità di superficie (nel caso del 5G si parla di circa un milione di apparecchiature per chilometro quadrato). Infine, migliora nettamente la “latenza”, ovvero l’intervallo di tempo riscontrabile tra l’invio di un determinato segnale e la sua ricezione. Con le connessioni 4G la latenza si aggira tra i 40 e i 50 millisecondi, mentre sotto copertura 5G si stima che questo tempo si abbasserà sensibilmente arrivando a 5-10 millisecondi.

• 1. Copertura e antenne 5G

  

  Per capire come funziona il 5G in maniera più dettagliata e approfondita, occorre parlare anche delle caratteristiche delle nuove antenne. Un’antenna 5G è in grado di coprire zone dello spettro elettromagnetico che non venivano utilizzate dalla generazione precedente. Inoltre, grazie a una tecnologia di nome “Massive MIMO”, permette a un maggior numero di trasmettitori e di ricevitori di trasferire un’elevata quantità di dati contemporaneamente.

  Il 5G permette di determinare le funzionalità della rete in base al numero di utenti e di dispositivi presenti all’interno della singola area servita. Addirittura, permette di ottimizzare le varie esperienze digitali grazie a machine learning e intelligenza artificiale. In tal senso, procedure come la gestione proattiva del traffico e il provisioning automatico promettono di migliorare l’esperienza di connessione, riducendo al tempo stesso i costi dell’infrastruttura.

  Parlare di esperienza di connessione porta inevitabilmente a parlare di copertura e in effetti, proprio in questo momento storico, il 5G sta passando da semplice modello teorico a tecnologia largamente disponibile.

  Dopo un primo periodo di transizione, la copertura 5G inizia infatti a essere equamente distribuita, per lo meno all’interno dei paesi più ricchi e sviluppati.

  Nel 2021, nazioni quali l’Australia, gli U.S.A., ma anche la Svizzera, l’Arabia Saudita e la Corea del Sud, fornivano dati di connettività 5G piuttosto promettenti, con una velocità media di download capace di raggiungere picchi da oltre 850 megabit per secondo.

  Per quello che riguarda l’Italia, stando a un’analisi di Ernst & Young, nel 2021 quasi 54 milioni di persone risultavano ufficialmente raggiunte dal 5G, per lo meno da parte di un operatore.

  Tra le città più coperte in assoluto troviamo innanzitutto Milano, che arriva a un livello di copertura di quasi il 90% anche basandosi su un singolo operatore. A seguire grandi città quali Torino, Genova, Brescia, Monza e Bologna (per restare nel nord Italia), ma anche come Roma e Napoli (volendo considerare il centro-sud).

• 2. I migliori smartphone 5G

  

  Il mercato presenta molteplici modelli di cellulare in grado di captare la copertura 5G da ormai almeno un paio d’anni. Ad esempio, Apple ha iniziato a vendere telefoni 5G dall’ottobre del 2020 con l’uscita di iPhone 12.

  Da allora, i modelli successivi sono stati tutti dotati della possibilità di usufruire della copertura 5G, a partire dalle varianti “mini”, “Pro” e “Pro Max” del sopracitato iPhone 12. Oggi lo smartphone 5G top gamma dell’'azienda di Cupertino è iPhone 13 Pro Max, che, stando a quanto dichiarato dai suoi produttori, monta il “chip più veloce al mondo”.

  Samsung aveva invece abbracciato la tecnologia 5G già nel 2019, con una variante del suo Galaxy S10: il primo cellulare al mondo, tra quelli messi in commercio, tecnicamente in grado di captare il segnale di un’antenna 5G.

  Da allora, la multinazionale sudcoreana ha lanciato sul mercato oltre dieci smartphone 5G, a partire dai Galaxy Note (Note 10 5G, Note 20 Ultra 5G), fino ad arrivare ai modelli più recenti di Flip e Fold: due diverse tipologie di smartphone pieghevole con schermo touch.

  Anche LG ed Oppo hanno puntato forte sul 5G ancor prima di una sua effettiva distribuzione capillare: i modelli LT V50 ThinQ 5G e Oppo Reno 5G sono infatti stati messi in commercio pochi mesi dopo il lancio del sopracitato Galaxy S10.

  Chiudiamo questa breve rassegna con la corporation cinese Xiaomi, che ha dotato i propri smartphone di connettività 5G a partire da Mi 9 Pro, uscito a cavallo tra il 2019 e il 2020. Anche il successivo Mi 10 risultava in grado di collegarsi alla rete 5G, così come le sue varianti Mi 10T, Mi 10 Live e Mi 10t Lite.

  Oggi gli Xiaomi 5G più recenti sono Mi 11 e 11T Pro, caratterizzati da fotocamere, effetti cinematografici e filtri che promettono di modificare i file video come veri e propri professionisti.

  Per approfondimento: Come configurare uno smartphone 5G

  Per approfondimento: I migliori smartphone 5G

• 3. Le frequenze del 5G

  

  Un altro aspetto distintivo del 5G è quello legato alle frequenze, cioè la tipologia di onda utilizzata per la trasmissione di dati. Le reti di generazione precedente tendono infatti a utilizzare ripetitori di grandi dimensioni, pensati per inviare su lunga distanza segnali di frequenza inferiore ai 6 GHz.

  Questi dispositivi non permetteranno alla rete 5G di raggiungere la velocità di servizio promessa e, per questo, si ritiene verranno impiegate nuove soluzioni di trasmissione. Una di queste prevede l’installazione di nodi a frequenza millimetrica che permettano il passaggio di onde con frequenza più elevata. Ad esempio, le onde altetra 20 GHz e 100 GHz sono capaci di trasmettere segnale a una velocità decisamente superiore rispetto alle bande di frequenza minore.

  Grazie ai nodi a frequenza millimetrica, le onde alte potranno “saltare” da un punto all’altro, aumentando la copertura 5G e, al tempo stesso, abbassando la latenza.

  Un’altra caratteristica che aiuta a capire come funziona il 5G è il network slicing: una particolare architettura di rete che permette ai vari provider di servizi di connettività mobile di dedicare singole “fette” di rete (dette “slice”) a singoli utilizzi. 

  Con il network slicing è dunque possibile dedicare una specifica sezione della rete alla trasmissione di dati relativi all’entertainment così come è possibile dedicare una porzione particolare alla trasmissione dati da sistema a sistema.

  Questa architettura consentirà inoltre di lasciare spazio sempre libero ai cosiddetti dati critici: dati come quelli dedicati ai servizi di emergenza e alle infrastrutture strategiche, ma anche come quelli utilizzati dai veicoli a guida autonoma. Grazie al network slicing, dunque, questa particolare porzione dell’accesso 5G non potrà mai venire occupata da altri tipi di servizio.

  Per ultimo, ma non per importanza, viene il beamforming: una tecnica di elaborazione del segnale che consente di concentrare in un unico flusso i vari dati destinati al singolo utente nel singolo momento.

  Il beamforming fa sì che i ripetitori possano seguire un singolo utente nei suoi spostamenti così da gestire con massima efficienza un qualsiasi trasferimento dati, per poi spostare il segnale per accogliere un’altra richiesta. Questa personalizzazione del segnale permette di ridurre le interferenze tra gli impianti e, conseguentemente, di aumentare rapidità ed efficienza della trasmissione.

  Per approfondimento: 5G: quali differenze tra bande ad alta, media e bassa frequenza

• 4. Il 5G è pericoloso per la salute?

  

  In questo momento storico parlare di 5G significa, spesso e volentieri, parlare di 5G e salute. Nel corso degli anni, infatti, una certa informazione ha diffuso notizie (o presunte tali) che parlavano di un 5G pericoloso per l’essere umano.

  Ebbene, la stragrande maggioranza degli articoli di cui sopra rientra a pieno titolo nelle cosiddette fake news: notizie false, create esclusivamente per attirare visualizzazioni, se non addirittura al preciso scopo di disinformare.

  Le fake news vengono presentate come notizie, ma, in realtà, spesso corrispondono a invenzioni pure e semplici: articoli realizzati senza alcun controllo delle fonti, che non a caso viaggiano soprattutto all’interno dei canali meno filtrati (uno su tutti i social).

  Per avere informazioni in merito alla rete 5G, agli smartphone 5G e a un loro possibile impatto sulla salute, è possibile visionare molte fonti accreditate, le quali tendenzialmente comunicano un unico messaggio: il 5G non presenta alcun elemento di pericolo, specie se paragonato alle tecnologie precedenti già in essere e attive da anni, se non decenni.

  L’essere umano infatti viene abitualmente sottoposto a onde elettromagnetiche a bassa energia. 

  Onde che rientrano tra le cosiddette radiazioni non ionizzanti, che sono considerate non dannose. Come suggerito dal nome, le radiazioni non ionizzanti non hanno la capacità di ionizzare la materia vivente: questo vuol dire che non hanno l’energia sufficiente per generare modifiche sulle componenti biologiche degli esseri viventi (principalmente le proteine).

  Inoltre, la comunità scientifica si occupa da anni di imporre rigide linee guida da seguire per proteggere gli esseri umani dalle onde elettromagnetiche. Da questo punto di vista, l’International Commission on Non-ionizing Radiation Protection (nella voce del suo presidente Eric van Rongen) ha recentemente dichiarato che le nuove tecnologie 5G “non causeranno alcun danno” nel caso in cui si continuino a rispettare i protocolli vigenti.

  L’esposizione totale derivante dal nuovo segnale sarà infatti molto simile a quella delle reti mobili di generazione precedente e rimarrà notevolmente al di sotto della soglia di sicurezza internazionale. Questa considerazione riguarda sia il 5G che sta venendo introdotto sulle stesse frequenze già utilizzate dalla generazione precedente, sia quello che può funzionare grazie a frequenze di banda mmWave (di lunghezza d’onda inferiore e quindi più energetiche delle precedenti).

  Anche queste ultime, infatti, sono onde radio che producono segnale non ionizzante e che quindi sono annoverate tra quelle “sicure” dello spettro elettromagnetico.

  Per approfondimento: Il 5G è pericoloso?

• 5. Applicazioni 5G nella telemedicina

  

  Oltre a sfatare le fake news relative a un presunto 5G pericoloso, è sicuramente interessante approfondire l’argomento 5G e salute. Le più recenti tecnologie dedicate al mobile stanno infatti avendo un impatto più che positivo sulla telemedicina e sull’assistenza ai pazienti.

  Si è già visto come la rete 5G garantisca una velocità notevolmente migliorata rispetto a quella della generazione precedente, con picchi fino a 100 volte superiori rispetto a quelli della trasmissione dati 4G. A ciò si aggiungono una latenza inferiore e una maggiore capacità di trasporto dati.

  La latenza vicina allo zero promessa dalla copertura 5G consentirà di annullare quasi totalmente il tempo che generalmente passa tra il momento in cui un utente invia un messaggio e quello in cui un ripetitore lo riceve.

  La capacità consentirà invece alle antenne di supportare fino a un milione di dispositivi (smartphone e tablet 5G, dispositivi IoT, smart car, ecc.) connessi, in uno spazio di appena 10 metri quadri.

  Come è facile intuire, queste migliorie tecniche possono avere un impatto importantissimo sulla telemedicina, soprattutto su quella di emergenza. Si pensi alla latenza ridotta, che, in caso di bisogno, consente di entrare in contatto con il proprio medico curante o con un familiare nell’arco di pochi secondi.

  Si pensi alla capacità aumentata, che permette alla rete 5G di gestire un numero enorme di comunicazioni contemporanee. Si pensi infine alla velocità di trasmissione di dati, che può mettere il personale medico nella condizione di effettuare videochiamate di qualità ancor prima di intervenire. Questo vorrebbe dire valutazioni a distanza incredibilmente accurate, che potrebbero portare a trattamenti più precoci e più mirati.

  Una rapida diffusione della copertura 5G può dunque apportare modifiche radicali alla gestione dei pazienti in ambiente pre-ospedaliero: sia nel caso in cui il paziente si trovi a casa, sia nel caso in cui magari si trovi già a bordo di un’ambulanza. Migliorare la qualità del servizio a bordo di un’ambulanza potrebbe a sua volta portare a una riduzione drastica del tasso di mortalità e di quello di danni permanenti.

  Da questo punto di vista, una recente ricerca sviluppata dal National Center for Biotechnology Information (una branca dell’Istituto Nazionale di Sanità statunitense) ha presentato dei dati di realtà critici: in caso di ictus acuto e infarto cardiaco, circa un terzo dei viaggi in ambulanza supera la soglia di tempo di trasporto consigliata, stimata in 15 minuti circa.

  La telemedicina supportata dal 5G è in grado di modificare radicalmente lo scenario di cui sopra: riducendo i tempi di attesa e spostamento, ma anche rivoluzionando l’assistenza a bordo.

  Queste però sono soltanto le prime opportunità fornite dal 5G. Le potenzialità offerte dalla nuova connettività applicata alla telemedicina sono infatti molto superiori. In tal senso, basti ricordare gli ultimi esperimenti di chirurgia da remoto.

  La rete 5G ha infatti consentito di portare a termine operazioni complesse come la laringectomia parziale, mettendo il chirurgo nella condizione di controllare, perfettamente e in tempo reale, un braccio meccanico distante ben 14 chilometri dalle sue mani.

  Per approfondimento: Applicazioni del 5G: telemedicina e salute

• 6. 5G, un glossario dei termini

  

  Per entrare maggiormente nel merito della materia 5G, è sicuramente utile maneggiare anche il glossario più tecnico. Parole, sigle, acronimi che permettono di entrare nei dettagli di queste nuove tecnologie, ma anche di spiegarle in maniera più accurata ed esaustiva.

  Ad esempio, la dicitura 5G NR serve a distinguere i trasmettitori di nuova generazione da quelli precedenti. L’acronimo NR sta infatti per New Radio e le aziende che lo utilizzano affermano di avere posizionato trasmettitori completamente in 5G. Il concetto di 5G NR va più o meno di pari passo con quello di 5G SA ovvero 5G Standalone: una rete 5G reale, che non si appoggia in alcun modo a una rete preesistente.

  Al contrario, la rete 5G NSA (Non-Standalone) ricorre alle precedenti infrastrutture LTE. Questa rete produce un’ottimizzazione che porta a risultati considerabili una via di mezzo tra 4G e 5G NR.

  Ci sono poi i termini tecnici legati al mondo delle onde elettromagnetiche e delle frequenze radio, come ad esempio “spettro”.

  Lo spettro elettromagnetico è l’insieme di tutte le frequenze possibili: si divide in una parte centrale, denominata “spettro visibile”, quello effettivamente rilevabile dall’occhio umano, e poi in due porzioni dedicate alle frequenze con lunghezza d’onda minore e maggiore proprio dello spettro visibile.

  Le onde a bassa frequenza sono quelle con maggiore capacità di portata, ma, al tempo stesso, permettono di raggiungere una velocità limitata. Al contrario, le onde ad alta frequenza sono molto più veloci e trasportano quindi più dati, ma hanno portata inferiore.

  Lo stesso discorso vale per le onde millimetriche: onde di frequenza altissima, compresa tra i 24 GHz e i 100 GHz. Tra onde a bassa frequenza e onde millimetriche troviamo la cosiddetta “banda media”: una sezione dello spettro che viene generalmente considerata un ottimo compromesso tra portata e velocità di trasmissione dei dati.

  Per approfondimento: Il glossario per capire il 5G