Cos’è il 5G e come funziona?

By | Marzo 20, 2019

Cos’è il 5G e come funziona? In pochi anni in tanti ci siamo disconnessi dalla rete fissa per connetterci ad Internet con una connessione fino a 1 GBps con i nostri telefoni cellulari. Il mondo si sta muovendo velocemente, e man mano che si progredisce, più persone hanno accesso alla rete 4G, che sta iniziando a saturarsi perché ci sono troppi dispositivi connessi.


Qual è la differenza tra una rete 4G e 5G?

Ciò implica velocità più basse, interferenze, ecc. La soluzione? Fai il salto a 5G. Cos’è il 5G e come funziona?

Abbiamo parlato a lungo del 5G, della connessione del futuro, quella che rivoluzionerà i dispositivi connessi, l’Internet delle cose, le automobili autonome … Ma cosa è esattamente il 5G? Come funziona questa tecnologia non così nuova? Beh, questo è esattamente quello che scoprirai in questo articolo.

Come sapete, ogni nuova generazione di reti significa un miglioramento della velocità e delle funzioni. Se la rete 1G ci ha permesso di effettuare chiamate, 2G ci ha permesso di inviare SMS e 4G ci ha permesso di guardare video su richiesta in streaming. La rete 5G sarà in grado di ospitare fino a mille volte più dispositivi di quanti ce ne sono ora e sarà fino a 10 volte più veloce (ovvero, possiamo scaricare video in FullHD nel giro di pochi secondi).

Cos’è il 5G e come funziona?

La vera risposta è che non lo sappiamo ancora abbastanza bene, dal momento che gli esperti non sono stati in grado di offrire una definizione. Ciò che è chiaro è che, grosso modo, è un modo commerciale di chiamare un nuovo spettro di onde che consentirebbe di rilasciare l’attuale rete 4G e di ospitare più dispositivi. Sebbene la rete 4G raggiunga il GB di velocità di trasmissione, gli utenti non possono approfittarne di questa velocità a causa di ostacoli come alberi, edifici, ecc. Il 5G dovrebbe risolvere questo problema.

Questa nuova rete aumenterebbe la velocità a 10 GBps, una velocità più che sufficiente per città smart, automobili autonome e Internet delle cose, da configurare in modo produttivo. Più o meno, questa sarebbe una spiegazione sommaria di cosa sia il 5G, ma quello che dovresti sapere è che dietro questa nuova connessione ci sono cinque tecnologie che devono andare di pari passo.


Cos’è il 5G e come funziona? Le tecnologie necessarie per 5G

Onde millimetriche ad alta frequenza

Per vederlo spiegato in video, vai direttamente al minuto 1:13

Ciascuno dei dispositivi collegati alla rete utilizza una frequenza molto specifica dell’intero spettro di onde radio. In particolare, la rete 4G è inferiore a 6 GHz. Questo non sarebbe un problema se non ci fossero molti dispositivi connessi. È come una strada con poche corsie e sempre più auto. Passeranno tutte ma a poco a poco, generando un collo di bottiglia.

Con questa tecnologia si desidera utilizzare spettri più frequenti, aumentando il margine a 300 GHz (una banda che non è mai stata utilizzata per le reti mobili). È come se avessi aggiunto altre dieci corsie a quella strada di prima. Le macchine si muoveranno senza problemi e gli inceppamenti saranno eliminati, ovvero, avendo più spettro disponibile, più dispositivi potranno connettersi alla rete senza saturare la rete e ci sarà più larghezza di banda per tutti.

Tuttavia, quando si usano onde di frequenza maggiore, abbiamo un problema, è che hanno grandi difficoltà a passare attraverso ostacoli come gli edifici e tendono ad essere assorbite dagli alberi e dalla pioggia. Per risolvere questo problema è necessario ricorrere alla seconda tecnologia.

Cos’è il 5G e come funziona? Con le antenne intelligenti!

Per fare questo, hai bisogno di antenne intelligenti, che non sono altro che ripetitori. Questi ripetitori, antenne più piccole di un telefono, si possono (e dovrebbero) mettere in città per far rimbalzare il segnale e raggiungere i luoghi che altrimenti non potrebbero essere raggiunti dal segnale, risolvendo il problema che abbiamo menzionato prima.

MIMO è l’acronimo di Multiple Inputs Multiple Output. Le antenne 4G a cui tutti ci colleghiamo ogni giorno hanno una dozzina di piccole porte che sono responsabili della gestione della connessione di tutto il traffico mobile. Le nuove antenne Massive MIMO possono avere centinaia di queste porte, e consente di gestire fino a 22 volte più connessioni mobili.

Naturalmente, queste antenne hanno le loro complicazioni. Le antenne attuali, con dodici porte, emettono il segnale in tutte le direzioni e già provocano un sacco di interferenze, immagina come sarà quando ci saranno antenne con più cento porte. Le interferenze sarebbero enormi e la rete sarebbe quasi inutilizzabile. È qui che entra in gioco la quarta tecnologia.

Sagomatura di travi o beanforming

Beamforming è come un semaforo per le reti mobili. Invece delle antenne che emettono segnali in tutte le direzioni contemporaneamente, questa tecnologia consente loro di emettere su determinati utenti, cioè direttamente sul tuo cellulare. Ciò eviterebbe le interferenze ed è molto più efficiente di una singola antenna che gestisce tutte le connessioni e consentirebbe anche a una singola antenna di gestire molti più ingressi e uscite dati.

Il suo funzionamento è complesso ma molto curioso. Immagina di andare in strada e di voler fare una chiamata. Il segnale rimbalza intorno agli edifici e agli oggetti intorno a te ed è ricevuto da un’antenna MIMO massiccia, che registra il tempo impiegato per arrivare. Quindi utilizza un algoritmo per triangolare il luogo di origine di questo segnale e invia i dati seguendo un percorso ottimale.

La cosa più interessante è che, per evitare interferenze, le antenne, usando il beamforming, possono far rimbalzare i pacchetti di dati negli edifici e negli oggetti in modo tale da non interferire mai fino a raggiungere il destinatario. Immagina un tavolo da biliardo in cui tutte le palle si muovono contemporaneamente ma senza toccarsi fino a quando non raggiungono il buco. Questo ci porta alla tecnologia numero cinque.

Cos’è il 5G e come funziona? Con la tecnologia Full Duplex

Per capire questa tecnologia useremo le chiamate come esempio. Quando chiami, o parli o ascolti, non puoi fare entrambe le cose allo stesso tempo. Se stai parlando con me e io ti fermo e incomincio a parlare, l’antenna blocca il tuo segnale, e viceversa, perché l’antenna può inviare o ricevere dati, ma non fare le entrambe le cose contemporaneamente, proprio come i vecchi walkie-talkie.

Ciò è dovuto al principio di reciprocità, che è la tendenza delle onde radio di viaggiare avanti e indietro sulla stessa frequenza. Immagina un treno. I binari possono trasportare un singolo treno, ma non possono far camminare un’altro treno lungo lo stesso binario, perché si scontrerebbero. I treni sono i dati inviati e ricevuti e lo scontro sarebbe un’interferenza. Cosa è stato fatto finora? Perché se sta parlando una persona, l’altra non può parlare fino a che non finisce.

La soluzione? Che i dati in entrata passano da un lato e quelli in uscita dall’altro, giusto? Full Duplex va oltre, dal momento che l’uso di transistor al silicio può orientare momentaneamente un segnale. È come se abbiamo un binario, per un periodo di tempo ne diventano due per poi ritornare ad essere uno. 

Tutto ciò è pura e semplice teoria, gli scienziati stanno ancora lavorando su queste cinque tecnologie per essere il più efficienti possibile. Al momento dobbiamo aspettare, anche se è chiaro che presto avremo più velocità, più efficienza e più possibilità per rendere questo mondo un mondo più connesso.

Author: Presi Fulvio

Mi piacciono gli smartphone, computer e videogiochi. Come hobby scrivo per GuideSmartPhone articoli basati principalmente sulla tecnologia. Spero di esservi stato d'aiuto!

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