5G: cos'è, come funziona, copertura e ambiti applicativi di 5G e IoT

la rivoluzione digitale già iniziata in questi anni vedrà la sua consacrazione definitiva dal 2022

Considerate separatamente, l’Internet of Things e il 5G sono due innovazioni – ognuna nel rispettivo campo di applicazione – potenzialmente rivoluzionarie: da una parte la connessione degli oggetti alla rete, punto di partenza per la smart home, la smart city, l’industria 4.0, e la realizzazione della digital transformation nei più diversi ambiti della nostra vita quotidiana. Dall’altra il nuovo standard per le connessioni mobili, che consentirà di raggiungere prestazioni mai ottenute finora. 
La portata innovativa di queste due tecnologie, però, aumenta esponenzialmente se vengono considerate insieme, integrate in un’unico ecosistema che abiliterà nuovi servizi e nuove applicazioni, sia in ambito business sia verso gli utenti finali. 
Con questo servizio vogliamo aprire una finestra sulla correlazione tra il 5G e l’Internet of Things, evidenziando proprio i settori e le applicazioni in cui un’integrazione tra le due tecnologie potrà dispiegare al meglio le proprie potenzialità. 

Che cos’è il 5G e come funziona

L’avvento del 5G, atteso per il 2022, sarà un punto di svolta epocale, quello che consentirà il passaggio alla vera e propria “gigabit society” e che abiliterà la realizzazione delle smart city, delle diverse declinazioni di smart home e delle automobili e dei veicoli a guida autonoma, soltanto per fare qualche esempio. Questo perché consentirà connessioni mobili ad altissima velocità, e con tempi di latenza  – quelli che trascorrono tra l’emissione e la ricezione di un comando – sensibilmente più bassi rispetto a quelli offerti dalle reti mobili disponibili al giorno d’oggi. Ogni dispositivo connesso in 5G potrà infatti contare su una velocità di 100 Megabit per secondo in download e di 50 megabit per secondo in upload, con una latenza massima di 4 millisecondi, contro i 20 dell’Lte, che potrebbe ulteriormente essere portata a 1 millisecondo.  
Il 5G è la “fifth generation” degli standard per le connessioni da dispositivi mobili, per il quale le prime sperimentazioni sono già state avviate su scala globale da tutti i grandi player delle Tlc, tra telco, operatori di rete e service provider, spesso alleati per dare vita a servizi e applicazioni che sfruttino al massimo le potenzialità del nuovo standard, offrendo ai loro clienti una user experience semplificata insieme a prestazioni e servizi finora mai realizzati. Le opportunità commerciali abilitate da queste rivoluzione si preannunciano particolarmente “ghiotte” per gli operatori, che stanno ormai investendo in maniera importante per farsi trovare pronti all’appuntamento del 2022: secondo un recente studio realizzato da Ericsson il 5G e le sue applicazioni in campo industriale consentiranno agli operatori di telefonia, nel 2026, di accrescere i propri ricavi di una cifra compresa tra i 204 e i 619 miliardi di dollari, corrispondenti a una crescita compresa tra il +12% e il +36% rispetto agli 1,7 trilioni di dollari già stimati per quel periodo. 
A partire per prime nella corsa al 5G sono state Stati Uniti e Asia, che oggi si contendono il primato di aree più avanzate nello sviluppo degli standard, dei servizi e dei casi d’uso, ma l’Europa sta tentando di recuperare terreno. Anche in Italia, che è stato il primo Paese Ue ad avviare i test anticipando l’action plan poi messo a punto e pubblicato da Bruxelles, le telco e gli operatori di rete hanno iniziato a mettere in piedi le prime sperimentazioni, grazie anche all’iniziativa del ministero per lo Sviluppo economico che ha messo a disposizione le frequenze per effettuare le sperimentazioni a Milano, Prato, l’Aquila, Bari e Matera.

L’importanza del 5G per le aziende e per il sociale

I campi di applicazione destinati a essere rivoluzionati dal nuovo standard sono i più disparati, ma avranno un impatto importante sulla diffusione dell’internet of things nella vita quotidiana, per rispondere alle necessità delle imprese, dei privati e delle istituzioni. Dieci i settori che diversi studi indicano come quelli in cui il 5G sarà un impatto decisamente forte per il miglioramento dei servizi, sia dal punto di vista economico sia da quello sociale: energia e utilities, manufacturing, sicurezza pubblica, sanità, trasporto pubblico, media ed entertainment, automotive, servizi finanziari, retail e agricoltura. 

Breve storia del 5G: da dove arriva e a che punto siamo in Italia

Come “quinta generazione” delle reti di connessione mobili il 5G arriva dopo l’1G, cioè la rete dei telefoni “tacs”, il 2G, o Gsm, il 3G (Umts) e il 4G (Lte). 
Se da una parte è “ovvio” che la corsa al 5G coinvolga i grandi operatori di telefonia in tutto il mondo, dall’altra in questa prima fase pionieristica un ruolo centrale è giocato dai produttori di hardware, quindi i grandi player dei chipset, da chi dovrà effettivamente realizzare le nuove reti, si pensi a giganti del calibro di Cisco, Ericsson, Huawei o Zte, e da chi dovrà mettere a punto i servizi per sfruttare al meglio le nuove infrastrutture, quindi i service provider. Ognuno impegnato in importanti attività di ricerca e sviluppo, spesso anche congiunte, sfruttando al massimo le proprie caratteristiche e le proprie competenze.

5G: il ruolo delle imprese e aziende

Una partita in cui giocano le loro carte giganti del calibro di Qualcomm, pronta ai primi lanci commerciali già nel 2019, e Intel, che nello stesso anno sarà in grado, grazie a un’alleanza con Dell Hp, Lenovo e Microsoft, di portare sul mercato i primi Pc che supportano il nuovo standard. Si annunciano poi novità importanti per le sperimentazioni legate ai grandi eventi sportivi: proprio Intelha infatti annunciato nei mesi scorsi la propria collaborazione con la giapponese Ntt Docomo per portare il 5G e i servizi legati al nuovo standard alle olimpiadi in programma a Tokio nel 2020, dopo l’esperienza e i trial dei giochi invernali che si sono svolti quest’anno a PyongYang in Corea. 
Quanto al ruolo dei communication service provider, è stato efficacemente riassunto all’ultimo Mobile World Congress di Barcellona da Shekar Ayyar, executive vice president and general manager Telco group di VMware: “I communication service provider – ha spiegato – devono offrire servizi nuovi e differenziati più velocemente in un modello on-demand cloud based già oggi, e ancora di più nel futuro col 5G”. Proprio i servizi a valore aggiunto, infatti, potrebbero consentire alle telco di realizzare nuove opportunità commerciali da cui trarre vantaggio, considerato il calo generalizzato dei margini di guadagno che provengono dai semplici servizi dati e voce.

Perché il 5G è importante per lo sviluppo dell’IoT

Il 5G è il “completamento” ideale dell’ecosistema che consentirà lo sviluppo dell’Internet of Things. La nuova rete mobile consentirà la connessione di un numero di device molto più elevato di quanto non sia possibile oggi, con prestazioni molto più performanti che consentiranno un utilizzo più semplice e sicuro, anche in mobilità, di droni e robot. 
Grazie al nuovo standard, inoltre, i dispositivi potranno connettersi a Internet senza utilizzare il wifi, quindi in assenza di una linea fissa: un vantaggio particolarmente importante nel caso, ad esempio, delle auto a guida autonoma o di tutte le situazioni di aree in digital divide o difficili da coprire o eventualmente scoperte dal servizio ultrabroadband fisso. Si tratta quindi di una tecnologia che potrà da una parte affiancare quelle già esistenti, come nel caso della smart home, dove a meno di situazioni di digital divide una connessione fissa è presente, e dall’altra potrà estendere l’utilizzo dell’internet of things in campi dove finora poteva essere più difficoltoso trovare una soluzione, come ad esempio nell’automotive o nella smart agrifood, ottimizzando le prestazioni che oggi possono essere ottenute esclusivamente utilizzando l’Lte o il Wi-fi. 

Le applicazioni ed esempi del 5G nell’IoT

Se nel mondo delle nuove tecnologie c’è ancora un mondo estremamente promettente dal punto di vista del business, un territorio quasi vergine e in gran parte da esplorare, questo mondo è l’Internet of Things. Un campo in cui il 5Gpotrebbe essere il fattore che consentirà dall’IoT di decollare definitivamente per raggiungere i grandi numeri che le previsioni prospettano, con il passaggio dagli attuali 20 miliardi di dispositivi connessi ai 76 miliardi ipotizzati dagli analisti per il 2025. Senza contare che la nuova tecnologia potrebbe essere decisiva in settori in cui l’automazione e l’innovazione sta già iniziando a farsi largo, come ad esempio la smart agriculture.

I vantaggi del 5G per l’internet of Things

Al di là delle prestazioni, la connessione degli oggetti alla rete 5G consentirebbe inoltre di tracciare costantemente e identificare in tempo reale tutti gli oggetti collegati alla rete, semplificando in modo decisivo tutte le problematiche legate agli standard per la comunicazione tra oggetti che oggi utilizzano protocolli di comunicazione differenti. Per consentire il collegamento degli oggetti alla rete 5G ci sono una serie di progetti in corso, come quello del produttore britannico di chip Arm che ha recentemente realizzato una piattaforma software che consente equipaggiare con Sim virtuali i dispositivi IoT del futuro.

La riscossa di droni e robot

Poter contare su una rete 5G diffusa ed efficiente vuol dire avere la possibilità di venire in possesso di nuove informazioni, analizzarle e trarne delle conclusioni. Soltanto per fare un esempio: i dati che arrivano in un centro di controllo evidenziano un allarme per il quale c’è bisogno di un intervento rapido che potrebbe mettere a rischio l’incolumità del soccorritore. In questo caso il 5G applicato all’IoT potrebbe consentire l’intervento di droni o robot, che potrebbero agire teleguidati da una centrale operativa in totale sicurezza. 
In ambito smart cities inoltre droni e robot potrebbero rivelarsi utili come strumenti di osservazione da prospettive proibitive o troppo pericolose per operatori in carne e ossa, nel caso ad esempio del traffico automobilistico per le smart city o di grandi eventi che hanno bisogno di misure di sicurezza imponenti. 

Le città e i cittadini diventano smart

La connessione degli oggetti in città, dai semafori intelligenti alla gestione dei parcheggi, si trasforma immediatamente in servizi migliori per i cittadini e per la popolazione, che si tratti di residenti o di visitatori, in una visione di smart city che parte dalle reti di comunicazione e comprende oltre al 5G anche il NarrowBand IoT. Oltre però alle informazioni che arriva dai sensori installati in città, grazie al 5G anche gli “smart citizens” diventano sensori che contribuiscono alla raccolta di informazioni utili a tutti, e che possono grazie a questo ricevere in cambio servizi ad hoc, pensati per le necessità di ognuno. Quanto alla fruizione della smart city, inoltre, il 5G sarà fondamentale per godere al massimo delle bellezze naturalistiche e architettoniche del territorio, abilitando esperienza di realtà aumentata e realtà virtuale in grado di valorizzare in modo decisivo il patrimonio culturale e artistico locale.

“From farm to work”: la filiera certificata dell’Agrifood”

Tra i settori che saranno rivoluzionati dal 5G c’è l’agricoltura, dove la trasformazione digitale è già in corso ma in cui il nuovo standard potrà dare un impulso decisivo all’innovazione: grazie al “massive IoT” abilitato dal 5G, e all’eventuale utilizzo della blockchain, infatti sarà possibile tenere sotto controllo le piantagioni monitorando nel dettaglio il grado di maturazione delle colture. Integrando questa tecnologie con tutte le altre utilizzate nei campi, grazie ad algoritmi sarà quindi possibile diminuire l’impatto sull’ambiente, contenere i costi e migliorare la sicurezza alimentare, tracciando in tempo reale i prodotti dalla loro coltivazione fino alla tavola. Un argomento che si potrebbe rivelare vincente, tra l’altro nella tutela del Made in Italy.

Il ruolo dell’open innovation nella smart agriculture

Se è vero che l’agricoltura è un mondo fortemente legato alla tradizione che rischia di essere travolto dalle tecnologie innovative, per trarre il massimo dei vantaggi da questa situazione e dalle opportunità aperte dal 5G sarà fondamentale l’open innovation, con la contaminazione tra aziende innovative e attività tradizionali, con la partecipazione di startup e del mondo accademico, per accompagnare il settore nella digital transformation in un percorso il più possibile armonico e graduale. 
Da questa consapevolezza nascono idee o soluzioni come gli Agricultural Drones, o gli algoritmi che consentono di individuare le aree migliori per ogni genere di coltura, o di monitorare in tempo reale lo stato di salute delle singole piante.

il 5G in Italia – il quadro delle sperimentazioni

Il ministero del lo Sviluppo economico ha concesso il 22 settembre 2017 le autorizzazioni per l’assegnazione del diritto d’uso di 100 Mhz contigui nella porzione di spettro 3.6-3.8Ghz per la sperimentazione del 5G in 5 città, che durerà fino al 2020. 

• Vodafone Italia opererà a Milano
• Wind Tre-Open Fiber a Prato e L’Aquila
• Tim–Fastweb–Huawei Technologies Italia a Bari e Matera.

Al di là dell’iniziativa del Mise, inoltre, sono in campo diverse iniziative su tutto il territorio nazionale per prepararsi all’avvento del nuovo standard, come ad esempio quella che a Genova coinvolge il Comune, la Regione Liguria, Liguria digitale, Ericsson e Tim, che hanno creato al great campus degli Erzelli il Digital Lab 5G, per realizzare in città la rete mobile di nuova generazione con un occhio di riguardo per le applicazioni IoT, i cui primi test dovrebbero svolgersi entro la fine dell’anno. Sempre Ericsson è impegnata a Roma con il Campidoglio e Fastweb nel progetto Roma 5G, mentre a Catania è nato, per iniziativa congiunta di Tim e Huawei, il business innovation center dedicato alle applicazioni innovative in campo Internet of Things, dove il 5G giocherà un ruolo da protagonista. 

il 5G e la smart agrifood

Il principio che governa la diffusione del 5G e dei servizi abilitati dalla connessione a Internet in agricoltura è concettualmente lo stesso che sta alla base del concetto di smart city. Dotare di sensori le coltivazioni e gli strumenti usati nei campi può infatti offrire una serie di vantaggi importanti al settore, dalla pratica diminuzione dell’utilizzo di pesticidi fino alla razionalizzazione delle risorse, ottenendo tra l’altro un significativo aumento della qualità e della quantità dei raccolti. Il tutto partendo dal fatto che i sensori possono trasmettere attraverso cloud i dati raccolti a dei centri di analisi basati sull’intelligenza artificiale, in grado di individuare e mettere in pratica in tempo reale i rimedi più adatti ad ogni singolo caso. La qualità delle connessioni anche in questo caso è al centro delle possibili innovazioni, e se molto è già possibile fare oggi con la prospettiva del 5G i vantaggi aumentano fino a poter pensare a trattori e macchine agricole comandate da remoto. Proprio grazie al supporto delle tecnologie digitali gli agricoltori, secondo studi recenti, possono arrivare ad aumentare il proprio fatturato fino al 20%, per un mercato globale di settore destinato a valere, entro il 2022, 11,23 miliardi di dollari. 

Una tecnologia abilitante

Nel contesto dell’agricoltura smart il 5G può essere considerato in prospettiva, una tecnologia abilitante, al pari dell’Internet of Things. Attraverso l’uso di droni comandati da remoto, ad esempio, può essere possibile spargere in maniera mirata gli antiparassitari a seconda delle esigenze delle singole piante o addirittura impollinare le piante nelle aree dove è più marcato il declino della popolazione delle api. Grazie alla latenza estremamente bassa e alla densità di connessioni resa possibile dal nuovo standard, con il 5G sarà possibile pilotare i droni nella massima sicurezza, oltre che poter avere in tempo reale foto e riprese dalle coltivazioni e individuare eventuali criticità. 
Secondo un rapporto commissionato da Berec e pubblicato a marzo da DotEcon Ltd e Axon Partners Group, nei prossimi 30 anni il settore agricolo dovrà aumentare la propria produzione del 70% per fare fronte alla domanda globale. Questo sarà possibile soltanto se si farà un ricorso massiccio alla Smart Agriculture e al precision farming riorganizzando in modo sostanziale l’attività delle aziende del settore. Il 5G inoltre renderà più semplice l’utilizzo in agricoltura di device già di uso comune, come gli smartphone e i tablet, per coordinare le attività. 
In questo quadro l’Italia è un mercato di riferimento e dalle prospettive interessanti, se potrà contare su una rete 5G dispiegata in maniera uniforme sul territorio: a dimostrarlo c’è il fatto che già nel 2016 il mercato dell’internet of Things ha raggiunto sul nostro territorio un valore vicino ai tre miliardi di euro.

Il self driving tractor

Se di auto a guida autonoma si fa ultimamente un gran parlare, la stessa tecnologia può essere utilizzata anche per l’attività dei trattori e dei macchinari utilizzati in agricoltura. E le case di produzione iniziano già ad attrezzarsi in questo senso. E’ il caso di John Deere o di Case, del gruppo Cnh Industrial, che al Sima 2017 ha presentato un proprio prototipo di trattore a guida autonoma, che utilizza gli stessi sensori utilizzati da Google, Tesla e Volvo. Dotato di sistemi di rilevamento e percezione con radar, lidar, videocamere per individuare gli ostacoli, sensoristica avanzata e sistemi di telematica che vanno oltre al Gps, il prototipo è in grado di raccogliere e analizzare e informazioni per garantire il massimo della produttività nelle condizioni date. A validare le decisioni o a dare indicazioni al self driving trattore sarà un operatore attraverso un tablet, dal quale sarà possibile dare comandi a più di una macchina allo stesso tempo. Il sistema, ovviamente, è stato progettato per rispettare i requisiti stabiliti per ogni altro genere di veicoli a guida autonoma, automobili comprese, grazie alla possibilità delle reti 5G di consentire le “critical communications” richieste da questo genere di servizi. Sulla stessa strada si è avviata anche John Deere altra azienda del settore.

L’automotive e il “Vehicle to everything”

Le sperimentazioni sono già in corso a bordo delle vetture delle principali case automobilistiche, in Europa (in Francia e Germania) come negli Usa, per arrivare al Giappone e alla Corea, per sperimentare una tecnologia che si propone come lo snodo che potrà condurre le attuali “connected car”, e la loro evoluzione, fino alla guida autonoma che sarà abilitata dal 5G, e che potrà svilupparsi dal punto di vista commerciale tra il 2021 e il 2022. Si tratta della tecnologia C-V2X, Cellular Vehicle to Everytinhg, che Qualcomm ha recentemente presentato nelle principali fiere del settore auto. 
Supportata dai microchip Qualcomm 9150 C-V2X, questa tecnologia “servirà – spiega Riccardo Calabro, director of product marketing di della multinazionale statunitense – a rendere le strade più sicure, a razionalizzare i flussi di traffico e a supportare in futuro l’ingresso sul mercato delle self driving car. 
Tre le “direzioni” di comunicazione che saranno attivate dal C-V2X: la Vehicle to vehichle, che consentirà ai mezzi di scambiarsi direttamente informazioni, la Vehicle to Roadside Infrastructure, che metterà le auto in comunicazione con i sensori fissi che saranno installati sulle strade e la Vehicle to pedestrian, che consentirà lo scambio di dati tra le automobili e i device utilizzati dai pedoni.
“La tecnologia C-V2X – spiega Calabro intervenendo a un webinar organizzato da Autootive World – connette l’auto alle altre auto e agli oggetti circostanti: per questo possiamo considerarla come un punto di partenza per aumentare la sicurezza stradale, e potrà estendere le proprie potenzialità con l’arrivo del 5G, grazie a un sistema di comunicazione indipendente e complementare rispetto alle reti di comunicazione esistenti”.

Le nuove prospettive delle smart city

Il circuito virtuoso che il 5G, insieme al cloud e all’IoT, sarà in grado di innescare nelle città intelligenti riguarda il collegamento a doppio filo tra persone, aziende, oggetti e pubblica amministrazione. La comunicazione andrà in modo parallelo in due direzioni: da una parte consentirà di raccogliere in tempo reale informazioni utili ai decision maker e di renderle disponibili su piattaforme intuitive e di semplice consultazione, utili per prendere le decisioni più adatte caso per caso, dall’altra metterà i singoli cittadini nella condizione di poter usufruire di servizi migliori, utilizzando sia i dispositivi mobili come smartphone e tablet, sia weareable, come smartwatch. La smart city del futuro abilitata dal 5G si presenta così come una città completamente shared e social, dove l’amministrazione ha un ruolo di coordinamento e di garanzia per i cittadini, pianificando l’uso di beni e servizi alla base dei dati trasmessi dai sensori e da quelli trasmessi dai singoli utenti. Con la possibilità, tra l’altro, di dare vita a nuovi servizi individuati grazie all’utilizzo dell’intelligenza artificiale, il cui bisogno emergerà anche dall’analisi dei Big Data raccolti.
Proprio il 5G consentirà capillarità, efficienza e affidabilità nella raccolta dei dati, di fatto ‘virtualizzando’ le informazioni in tempo reale sulla città.

Monitoraggi ambientali più efficienti

Rispetto alle tecnologie già esistenti per monitorare i livelli di inquinamento atmosferico, acustico, livelli di rumorosità e valori atmosferici, o di montare le aree in si svolgono grandi eventi, il 5G è in grado di migliorare sensibilmente la qualità delle prestazioni offerte dai sensori connessi in 4G, con una velocità di trasmissione più elevata e una durata delle batterie più lunga, fino a dieci anni, arrivando a dare vita alla cosiddetta “Smart urban communication infrastructure” in grado di coprire uniformemente il territorio cittadino. Grazie al 5G sarà inoltre possibile installare i sensori anche su mezzi mobili, come i taxi o gli autobus, e per la sicurezza degli edifici per monitorarli in casi di incidenti o terremoti.
Passando ai servizi per i cittadini, L’IoT combinato con il 5G consentirà di implementare in modo sempre più capillare la smart mobility ad esempio a livello di smart parking, ottenendo così risultati importanti per la gestione del traffico e della mobilità, sia nel campo dei mezzi pubblici sia in quello degli spostamenti dei privati, utilizzando le comunicazioni vehicle to vehicle, una delle nuove possibilità offerte dal 5G. Quanto ai sensori per i parcheggi, saranno utili per ridurre drasticamente i tempi di ricerca di un posto auto.


fonte: www.internet4things.it