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6G a 1 Tbps, il punto sullo scenario che ci attende

Il 6G è già in cantiere nei laboratori di tutto il mondo. Ci stanno lavorando ad esempio i Nokia Bell Labs da più di tre anni, anche in seno al progetto europeo Hexa-X (che vede coinvolti TIM, Politecnico di Torino e Università di Pisa), ma anche un grande gruppo di lavoro cinese composto da diversi dipartimenti governativi e 37 università, istituti di ricerca e imprese locali.

La tempistica è corretta: storicamente si è sempre avviata la ricerca di generazioni mobili future quasi dieci anni prima dell'implementazione. E infatti il 6G è atteso per il 2030. Il problema è che il marketing sta cavalcando l'onda del 5G promettendo servizi e funzionalità che oggi – a dire la verità – sono solo ancora in fase sperimentale. Per altro com'è risaputo la telefonia mobile di quinta generazione è ancora diffusamente basata su reti 4G e per questo si chiama 5G NSA (not-standalone); solo tra qualche anno inizierà a diffondersi capillarmente il 5G SA (standalone).





6G, ALTE PRESTAZIONI MA ANCHE NODI DA SCIOGLIERE

Il 6G promette una velocità massima teorica di 1 Tbps, ma difficilmente verrà davvero raggiunta questa soglia perché "le larghezze di banda disponibili per l'uso sono limitate e suddivise su diverse bande". Almeno così sono convinti gli esperti di IDTechEx, che dal 1999 operano come consulenti globali nel settore dell'innovazione.

"Un altro aspetto è che l'efficienza spettrale è un compromesso diretto con il rapporto segnale/rumore (SNR) richiesto per il rilevamento", prosegue il loro ultimo studio 6G Market 2023-2043. "Più alto è l'SNR richiesto, più breve diventa la portata rispettiva a causa delle limitazioni della potenza trasmessa alle alte frequenze e del rumore aggiunto".

In tal senso è bene ricordare che il recente prototipo di trasmettitore phase array in banda D di Samsung – appunto una delle bande che verranno impiegate – raggiunge al massimo i 120 metri di copertura e una velocità di circa 2,3 Gbps. Chi è riuscito a ottenere velocità superiori non è andato oltre da distanze via etere di pochi centimetri.

Sarà quindi strategico per lo sviluppo selezionare semiconduttori appropriati capaci di ridurre la perdita di trasmissione. Senza contare una nuova strategia di packaging "che integri strettamente i componenti radio-frequenza con le antenne". Il problema è che l'incremento della compattezza dei dispositivi produrrà un aumento del calore e criticità nella gestione della potenza. Insomma, su dispositivi e componenti sono ancora in alto mare.

Sarà importante anche la strategia di distribuzione della rete per affrontare le sfide legate alla propagazione radio al di fuori della linea di vista e anche il consumo energetico. Si sta studiando, ad esempio, la creazione di un ambiente elettromagnetico eterogeneo e intelligente, utilizzando un'ampia gamma di tecnologie, come le superfici intelligenti riconfigurabili (RIS) o nuovi ripetitori.

Infine è interessante ricordare che lo stesso machine learning verrà impiegato per la progettazione e ottimizzazione dell'interfaccia radio 6G.

6G, I SERVIZI CHE CI ATTENDONO

Secondo gli esperti il 6G dovrebbe consentire di mettere in connessione la dimensione fisica con quella digitale in modalità ancora più vicina rispetto a oggi: più precisamente fisico, digitale e dimensione umana-biologica. E questo dovrebbe essere possibile grazie a nuove frontiere dell'ubiquitous computing e di applicazione di intelligenza artificiale. Senza contare sensoristica più sofisticata e precisa, e nuove interfacce uomo-macchina. Insomma la prospettiva è che le apparecchiature fisiche possano dialogare con velocità e latenze nettamente superiori rispetto anche al migliore 5G Standalone. Una sorta di sorgente informativa situazionale abbinata a una rinnovata capacità analitica in tempo reale; si aspira infatti a scendere sotto il millisecondo di latenza. Nella telemedicina potrebbe essere una rivoluzione.

Si parla anche di telepresenza olografica e realtà immersive - come ha già anticipato Samsung - che oggi ovviamente si iniziano ad affacciare nel mercato più per generare un effetto wow che veramente strumentale. Domani faranno parte del quotidiano.

Chiave anche l'avvento di architetture cognitive automatizzate per tutti i settori industriali grazie anche a elementi di intelligenza artificiale e cloud direttamente integrati nelle funzioni delle reti. Non è ancora chiaro se sarà possibile implementare la crittografia quantistica sicura, ma è certo che verrà sposata totalmente la filosofia zero trust – che già oggi richiede meccanismi di supervisione e convalidazione permanenti.

6G, COSA CAMBIA A LIVELLO di RETE E FREQUENZE

Il 6G sarà una svolta epocale per l'inclusione di reti non terrestri: in pratica le architetture di rete 2D convenzionali funzioneranno nello spazio 3D (che mette in gioco i satelliti). "Le piattaforme a bassa quota (LAP), le piattaforme ad alta quota (HAP), i veicoli aerei senza pilota (UAV) e i satelliti sono esempi di reti non terrestri (NTN)", ricorda IDTechEx. Ed ecco spiegato il motivo per cui fra le prime sperimentazioni della Cina vi è stato proprio il lancio di un satellite 6G nel novembre 2020. E lo scorso anno Huawei ha testato le reti NTN 6G utilizzando satelliti LEO (Low Earth Orbit). In sintesi le reti NTN rappresenteranno un segmento di sviluppo strategico.

Altri fronti saranno quelli dell'imaging, del rilevamento, della cognizione wireless e del posizionamento preciso. Nel 2021 la stessa Apple ha brevettato la sua tecnologia di sensori THz per il rilevamento dei gas e l'imaging negli iDevice. Huawei invece ha testato diversi prototipi di Integrated Sensing and Communication (ISAC). Ma diffusamente vi sono molti altri studi e sperimentazioni per sfruttare appieno il potenziale delle bande di frequenza 6G THz.

Il 5G si affida alle bande sub-6 GHz (3,5-6 GHz) e a onde millimetriche (mmWave, 24-100 GHz). Il 6G invece migliorerà nelle prestazioni grazie all'impiego delle bande di frequenza da 7 a 20 GHz per le celle urbane dotate di tecnologia Mimo (Multiple input multiple output), la banda W (oltre 75 - 110 GHz), la banda D (da 110 GHz a 175 GHz), le bande tra 275 GHz e 300 GHz e la gamma THz (0,3-10 THz) per la massima velocità a 100 Gbps. Entrando nello specifico è bene ricordare che tra 7 e 20 GHz si giocherà la partita delle più diffuse applicazioni mobili e la copertura in movimento. Mentre le bande W e D saranno chiave per i servizi di accesso ultra-broadband e per le reti Xhaul (ad esempio fronthaul e backhaul).

"A partire dal settembre 2022, le allocazioni di spettro a livello mondiale non andranno oltre i 275 GHz. Tuttavia, sono state individuate bande di frequenza nella gamma 275-450 GHz per l'implementazione di applicazioni di servizi fissi e mobili terrestri, nonché di servizi di radioastronomia, esplorazione della Terra e servizi di ricerca spaziale nella gamma 275-1.000 GHz", prosegue lo studio.

Un altro dettaglio è che sebbene si parli di banda THz da 300 GHz a 10 THz, gli addetti ai lavori tlc hanno deciso di classificare le applicazioni oltre i 100 GHz come comunicazioni THz. (crediti :https://www.hdblog.it/tecnologia/articoli/n565338/6g-velocita-rete-cos-e/)

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