5G: inizia il count-down per entrare nella nuova era del “tutto connesso”

Intervista al Prof. Matteo Sereno, docente di Reti di Elaboratori all’Università di Torino su potenzialità e rischi della nuova tecnologia per reti cellulari.

Nel prossimo futuro, il passaggio al 5G - la tecnologia di telecomunicazione mobile di quinta generazione - aumenterà in tutto il mondo la velocità di internet di almeno 20 volte rispetto alle attuali reti 4G, consentendo per esempio di scaricare con uno smartphone interi film in pochi secondi o di trasmettere in streaming con una latenza molto bassa (cioè ritardo nella trasmissione). I mercati consolideranno l'attenzione sulle tecnologie emergenti, dall'intelligenza artificiale alla realtà virtuale e aumentata, dalla blockchain alla criptovaluta. Siamo a un punto di svolta che si manifesterà in cambiamenti che modificheranno il modo in cui lavoriamo e viviamo.

Di questa grande rivoluzione, di quali potranno essere le applicazioni nel mercato e se esistono concreti rischi per la salute, ne abbiamo parlato con il Prof. Matteo Sereno, docente di Reti di Elaboratori all’Università di Torino.

Che cos'è il 5G e come si differenzia dalle reti 4G?

Il 5G è la nuova generazione delle tecnologie per comunicazioni mobili, o reti cellulari che si prepara a sostituire la tecnologia attuale del 4G. Si tratta di un’evoluzione o di una rivoluzione tecnologica? Una possibile riposta è che si tratta di entrambe le cose: è un’evoluzione delle comunicazioni mobili (la quinta in ordine di tempo) ma, a partire dalla prima generazione, ognuna delle successive generazioni di reti mobili ha portato tante novità e servizi nuovi a cui ogni volta si è imposta la definizione di “rivoluzione tecnologica”.
Ad esempio, possiamo pensare ai nuovi servizi che introdotti con l’avvento della tecnologia 3G (anno 2000 in Giappone e Corea, intorno al 2005 in Italia): si passò dagli SMS (nati con il 2G) ai servizi di messaggistica come Whatsapp e alle video chiamate. Inoltre, la maggiore disponibilità di banda rese fruibile l’accesso ad Internet dai dispositivi mobili, minando il ruolo del computer come mezzo principale per l'accesso alla rete. Il 4G, infine, ha portato una vera e propria rivoluzione tecnologica permettendo di integrare la rete mobile e la rete Internet, integrando il protocollo IP (il protocollo alla base del funzionamento di Internet) all’interno dell’architettura cellulare. Questa innovazione, insieme ad un ulteriore aumento della banda disponibile per gli utenti (spesso riferita come broadband o banda larga) ha posto le basi per lo sviluppo del vastissimo ecosistema di applicazioni cellulari che oggi conosciamo bene, ma impensabile fino a pochi anni fa.

Le differenze tra le varie tecnologie possiamo banalmente elencarle in termini di massima velocità di trasmissione (teorica perché la velocità effettiva varia a seconda di tante condizioni): per fare un paragone, si potrebbe dire che con la tecnologia 4G per trasferire il contenuto di un CD audio (circa 700 MBytes) occorrerebbero un po’ meno di quattro minuti (ipotizzando una velocità di trasmissione media di circa 25 megabit al secondo) mentre con il 5G si passerebbe a qualche decina di secondi. Questo, secondo me, non è ciò che ci permette di definire il 5G come una rivoluzione tecnologica ma, al contrario, si deve parlare di servizi nuovi, di possibilità di fare cose che prima non si riuscivano a fare. Per renderci conto di questo possiamo solamente guardarci un attimo indietro nel tempo: adesso siamo abituati ad usare Internet dai nostri smartphone e ci sembra una cosa naturale, ma non è stato sempre così. Infatti, è solo a partire dall’introduzione del 3G negli anni 2000/2005 che Internet è diventata fruibile per mezzo dei cellulari. Con le tecnologie di rete precedenti il 3G usare Internet sui telefoni cellulari era improponibile, o quantomeno frustrante: vi ricordate per esempio cosa era il WAP?

Aggiungo un’altra considerazione a questa risposta: il 5G si differenzia rispetto alle tecnologie precedenti perché questa architettura di rete è stata progettata in modo tale da offrire una piattaforma polivalente che possa svolgere il ruolo di tecnologia abilitante per nuovi tipi di applicazioni, servizi e tecnologie. In questo senso, le reti 5G rappresentano un punto di rottura rispetto alle precedenti generazioni di reti cellulari che si sono evolute rispetto ai servizi offerti (voce, messaggistica, accesso ad Internet ed infine banda larga), offrendo una piattaforma capace di adattarsi ai requisiti e prestazioni di futuri scenari applicativi ancora da inventare. Alcuni di questi scenari sono già ipotizzati, parlo ad esempio di smart city (con tutte le applicazioni/servizi in questo ambito), di applicazioni in ambito industriale (in questo caso si parla di smart factory e Industria 4.0) e di altre a cui accennerò in seguito. Si può dire che non esisterà una sola rete 5G ma questa tecnologia, in maniera flessibile sarà la spina dorsale che permetterà la progettazione di nuovi servizi, applicazioni e tecnologie.

Quali frequenze utilizzerà il 5G?

Il 5G usa diverse fasce di frequenze: una fascia di frequenze basse al di sotto di 1 Ghz, una fascia media tra 1 e 6 GHz, ed una alta con frequenze superiori ai 24 Ghz (le cosiddette onde millimetriche, una delle novità introdotte dal 5G).
Le trasmissioni che utilizzano frequenze basse (< 6 GHz) permettono di coprire distanze maggiori rispetto a frequenze più alte (> 24GHz), ma hanno la capacità di trasportare meno dati nell'unità di tempo (valore espresso in bit o megabit al secondo). Le frequenze basse, inoltre, hanno una migliore capacità di attraversare gli ostacoli rispetto alle onde millimetriche che, sebbene possano trasportare una maggior quantità di dati nell'unità di tempo, sono soggette a forti interferenze dovute ad eventuali ostacoli (edifici, presone, ecc..).

Uno dei punti di forza del 5G è la capacità di funzionare in modo adattativo usando le frequenze disponibili e le condizioni della rete in quel determinato territorio. È ipotizzabile uno scenario in cui la copertura della rete 5G non sia uniforme sul territorio. Ci saranno delle zone, ad esempio rurali o scarsamente popolate che saranno servite da (poche) stazioni 5G che utilizzeranno frequenze 5G bassa dello spettro elettromagnetico e quindi con prestazioni inferiori, mentre nelle zone urbane densamente popolate si assisterà ad una “densificazione” di celle con raggio di copertura piccolo (o addirittura molto piccolo), frequenze alte ed elevate prestazioni. Purtroppo, anche se sarà inevitabile, assisteremo all’ennesima edizione del “digital divide” A che punto siamo in Italia? Sono state installate antenne?

È partita la sperimentazione in alcune grandi città e Torino è una di esse. Anzi, vale la pena citare, con una punta di orgoglio, che a Torino è stata attivata la prima cella 5G in Italia. Di recente sono state attivate delle sperimentazioni di 5G in piccoli comuni, sperimentazioni promosse e favorite dal Ministero dello Sviluppo Economico. Questo è stata una delle iniziative messe in atto per mitigare il divario tecnologico tra aree urbane e piccoli centri.

Lo sviluppo della rete 5G proseguirà, ma la diffusione sarà graduale e non soppianterà le tecnologie esistenti ma piuttosto le integrerà. Questo è quanto accade già oggi: ad esempio, a Torino, la stragrande maggioranza delle celle usa ancora tecnologia 3G. Sono poche le celle che utilizzano tecnologia 4G (questo possiamo verificarlo facilmente con il nostro smartphone usando app come OpenSignal).

Il 5G rivoluzionerà il futuro della comunicazione, ma sarà fondamentale anche in altri campi tecnologici. Può farci qualche esempio?

La rete 5G non connetterà solamente dispositivi come telefoni cellulari, smartphone, tablet ecc. ma un universo di dispositivi di varia natura come ad esempio videocamere, sensori in ambito urbano per controllare il traffico, gestire sistemi di semafori intelligenti ed integrati con altri apparati, sensori per rilevare parametri atmosferici, parametri legati ad inquinamento atmosferico, sensori/attuatori che effettuano monitoraggi in ambienti industriali, sensori/attuatori per effettuare operazioni da remoto usando tecniche di realtà virtuale e/o aumentata, e tanti altri.

Si può dire che la rete 5G sarà uno dei fattori integranti e abilitati di un’altra delle rivoluzioni tecnologiche a cui assisteremo: l’Internet delle cose. Questo è uno dei punti che maggiormente caratterizzano e la differenziano rispetto alle tecnologie di rete precedenti. Gli scenari applicativi che saranno toccati da tali sviluppi o che nasceranno sotto la spinta del 5G saranno molteplici: smart city, industry 4.0, smart agriculture, uso integrato di realtà virtuale e/o integrata e relative applicazioni a numerosi campi: dal gaming alla telemedicina, dalla video sorveglianza al controllo remoto per la protezione di ambienti naturali, e tanti altri che oggi possiamo solamente immaginare.

Come potrà rivoluzionare la telemedicina?

Prima di rispondere alla domanda vorrei premettere che il supporto ICT ad applicazioni legate a quella che viene definita e-health (salute digitale) non sarà un semplice sviluppo tecnologico e sociale ma deve essere visto come un aspetto fondamentale nell’evoluzione della nostra società. Infatti, fattori come l’invecchiamento della popolazione rendono indispensabile per la sostenibilità economica del nostro modello di welfare complementare l’assistenza sociosanitaria con supporti tecnologici. La telemedicina non sarà un lusso ma, al contrario, una necessità ed un valore aggiunto. Quindi, Il 5G con le possibilità di connettere una miriade di dispositivi di varia natura, sarà uno degli ingredienti indispensabili per tale rivoluzione.

Un elenco (ovviamente non esaustivo) di tali dispositivi è lunghissimo e si va dai sensori per controllare da remoto parametri fisici come pressione sanguigna, ritmo cardiaco, livello di zuccheri nel sangue ecc. Questo abiliterà applicazioni in grado di segnalare le eventuali anomalie e permettere di intervenire in caso di necessità. Inoltre, questi dispositivi possono coadiuvare l’assistenza di malati e/o di persone anziane.

Un altro aspetto legato all’e-health riguarda tutti quei dispositivi che, a differenza di quelli passivi elencati in precedenza, permettono di svolgere attivita da remoto. Un esempio concreto riguarda la possibilità di integrare dispositivi come attuatori e tecniche di realtà virtuale e/o aumentata che permetteranno operazioni di chirurgia virtuale da remoto: in un futuro non troppo lontano sarà possibile assistere ad interventi chirurgici fatti da specialisti che risiedono a migliaia di chilometri dal paziente che stanno operando. In tutto questo il 5G sarà uno degli ingredienti fondamentali.

Come sarà garantita la sicurezza informatica?

Le nuove reti 5G sono destinate a favorire lo sviluppo di nuovi servizi, nuove opportunità, ma bisogna anche dire, anche nuovi rischi legati alla sicurezza informatica. È quasi scontato dire che, con l’aumento del numero di dispositivi connessi e sistemi associati l’esposizione al rischio di attacchi informatici cresce. Sarà a rischio la rete stessa, saranno a rischio le applicazioni, gli utenti, i loro dati, la loro privacy. Questi sono problemi noti e si stanno affrontando a vari livelli.

Data l’importanza strategica del 5G, l’attenzione su queste tematiche è notevole da parte di vari attori, da gli enti governativi, produttori di hardware e software, agli operatori di rete e servizi. Le iniziative sono tante, e spesso si muovono in maniera poco coordinata.

La Comunità Europea sta giocando un ruolo fondamentale nel promuovere progetti ed iniziative di ricerca scientifica e tecnologia, ed un costante lavorio all’interno degli enti preposti alla standardizzazione. Questi sforzi vanno incrementati ed integrati con le iniziative dei singoli stati europei. Le premesse ci sono tutte ma questo è un altro degli aspetti su cui si sta lavorando a vari livelli.

Il 5G è pericoloso per la salute umana?

Si può rispondere a questa domanda in diversi modi. Come premessa posso dire che esistono diversi studi scientifici per valutare l’effetto sugli esseri viventi dell’esposizione ad emissioni elettromagnetiche e la relazione tra queste esposizioni e le insorgenze di varie patologie. A tutt’oggi si può dire che non esistono dei risultati definitivi su questo delicato argomento. Le ricerche su questi aspetti continuano e per cautelare la saluta delle persone, diversi paesi nel mondo hanno stabilito dei vincoli per queste emissioni.

È importante da sottolineare che l’Italia è una delle nazioni che ha i vincoli più severi per tali emissioni. Detto questo bisogna aggiungere delle considerazioni specifiche sul 5G che rendono poco giustificabili le diffidenze verso questa tecnologia e, secondo me, rendono anacronistiche le scelte di alcuni amministratori locali che hanno posto dei divieti alla sperimentazione del 5G sui territori da loro amministrati.
Provo a semplificare un discorso: il miglioramento delle prestazioni che la tecnologia 5G permette di ottenere è dovuto ad un’ottimizzazione nell’uso delle frequenze disponibili. In sostanza le celle 5G coprono una superficie minore rispetto a celle con tecnologie mobili precedenti e quindi possiamo dire che il livello di emissioni elettromagnetiche è almeno pari a quello delle tecnologie attuali (se non addirittura inferiore). Quindi, si può dire che, dal punto di vista degli eventuali pericoli per la salute umana, il 5G non aumenta significativamente i rischi per la salute umana legati alle emissioni elettromagnetiche.