Questo articolo esamina lo stato attuale del 5G e successivamente evidenzia alcune aree chiave in cui la tecnologia sta guadagnando terreno, per poi presentare alcune opinioni sugli sviluppi, i casi d’uso e le tecnologie che guideranno la progressiva diffusione di questa tecnologia nei mercati industriali.
A cinque anni dal lancio delle prime reti 5G, l’entusiasmo iniziale è svanito, portando alcuni osservatori a chiedersi se la nuova tecnologia sia “più una moda passeggera che una realtà futura”. La prevista ondata di casi d’uso industriali innovativi, che richiedono le capacità del 5G, deve ancora prendere slancio e gli sviluppatori IoT si stanno dimostrando riluttanti ad abbandonare le reti LTE. Gli operatori di rete mobile (MNO) hanno avuto difficoltà a ricavare tariffe aggiuntive dai consumatori legate alla maggiore velocità di download del 5G, malgrado i costi significativi dell’infrastruttura di rete.
Tuttavia, non c’è dubbio tra gli addetti ai lavori che il 5G rimarrà un fattore essenziale per lo sviluppo economico globale in futuro. Gli operatori MNO e gli altri attori dell’ecosistema continuano a investire nel 5G mentre questa rete wireless di nuova generazione entra nella fase di “evoluzione silenziosa” dell’Hype Cycle di Gartner. Come per le precedenti migrazioni tra una generazione di rete e la successiva, la velocità e il profilo di questi investimenti sono influenzati da fattori quali la situazione economica globale, gli atteggiamenti dei consumatori, le politiche normative, le allocazioni dello spettro, la disponibilità di infrastrutture, la maturità dell’ecosistema e molti altri.
A che punto si trova il 5G oggi?
Alla fine del 2023, 280 fornitori di servizi a livello globale avevano lanciato servizi commerciali 5G e nel primo trimestre del 2024 ci sono stati 160 milioni di nuovi abbonamenti 5G, in linea con un totale previsto di 5,6 miliardi entro il 2029, come illustrato in figura 1. La diffusione del 5G è particolarmente consistente in Nord America, con un tasso di adozione del 59% alla fine del 2023, tuttavia la crescita è forte nella maggior parte delle regioni del mondo.
Figura 1: Gli abbonamenti 5G sono si apprestano a raggiungere i 5,6 miliardi entro il 2029 – Fonte: Ericsson
Questi dati da prima pagina, tuttavia, nascondono alcune delle sfide di fondo che il settore sta affrontando. Le funzionalità avanzate del 5G sono state progettate in risposta a un’ampia gamma di requisiti esistenti e previsti da vari settori industriali, nonché per far fronte alla crescente pressione sullo spettro radio disponibile. Questi requisiti contrastanti sono stati inizialmente affrontati tramite tre distinte categorie 5G: eMBB, URLLC e mMTC. Ci si aspettava che le velocità di download fulminee rese possibili dalla tecnologia eMBB (enhanced mobile broadband) consentissero casi d’uso diversi come la telechirurgia e le applicazioni AV/VR, mentre i tempi di risposta supportati dalla versione uRLLC (ultra reliable low latency communication) erano considerati essenziali per applicazioni che vanno dalla guida autonoma al controllo dei processi in tempo reale nella fabbrica per l’Industria 4.0. La larghezza di banda, la velocità e la latenza non sono stati gli unici fattori alla base degli standard 3GPP 5G, la crescita esplosiva dell’IoT e la relativa domanda di densità di connessione sono stati un fattore importante per lo sviluppo della specifica mMTC (massive machine-type communication).
L’adozione globale della tecnologia eMBB non è stata al passo con le aspettative, per via del suo costo e della sua complessità, ma si annoverano alcune storie di successo, in particolare nelle regioni caratterizzare da mercati consumer sviluppati e con disponibilità di spettro sufficiente. Gli operatori MNO stanno sfruttando la tecnologia eMBB per migliorare la qualità del servizio negli hotspot a larga banda come quelli presenti nelle sale da concerto e negli stadi, beneficiando al contempo della sua superiore efficienza dei costi per MBps. Il mercato in crescita dei punti di accesso wireless fissi (FWA) costituisce uno dei principali casi di successo per il 5G, soprattutto in mercati come l’India, dove i costi della fibra sono proibitivi. L’adozione delle funzionalità uRLLC nelle applicazioni industriali è stata minima, a causa del relativo costo e della complessità realizzativa.
Il principale divario tra le aspettative e la realtà sul 5G risiede nella sua adozione da parte delle applicazioni IoT. Molte applicazioni IoT utilizzano gli standard LTE-M o NB-IoT, che sono stati specificati nella Versione 15 come tecnologie compatibili con il 5G nell’ambito del caso d’uso mMTC, per supportare applicazioni IoT a bassa potenza e a bassa velocità di trasmissione dati. Sebbene entrambi siano teoricamente in grado di connettersi al core 5G, ciò richiederebbe agli operatori MNO di modificare ulteriormente le proprie reti, cosa che finora non sta accadendo. Di conseguenza, il traffico IoT rimane principalmente sulla rete 4G e questa situazione è destinata a durare ancora per diverso tempo.
Le sfide legate all’adozione del 5G
Per comprendere la percezione che il 5G non soddisfi le aspettative iniziali occorre effettuare un’analisi delle sfide che il settore sta affrontando per migrare verso le reti 5G.
Per agevolare la transizione verso il 5G e permettere la fattibilità economica per gli operatori MNO, le specifiche 3GPP definiscono due varianti del 5G: Stand-Alone (SA) e Non-Stand-Alone (NSA). Quest’ultima variante consente agli operatori di telefonia mobile di offrire un sottoinsieme di servizi 5G, in parte a partire dall’infrastruttura di rete LTE esistente, con investimenti incrementali significativamente ridotti. La maggior parte degli operatori MNO ha scelto questa via iniziale per entrare nel mercato, offrendo servizi 5G nella banda intermedia (3,5 GHz). Attualmente, dei 280 fornitori di servizi che hanno lanciato il 5G, solo circa 40 hanno adottato reti SA. Tuttavia, il 5G NSA non offre tutte le funzionalità del 5G, con funzionalità come il network slicing che non sono disponibili, e gli operatori MNO non ottengono l’efficienza lungo l’intero spettro o il minor consumo energetico che caratterizzano il 5G SA. Inoltre, ulteriori evoluzioni delle specifiche 3GPP, tra cui RedCap (vedi sotto), richiedono l’installazione di infrastrutture 5G SA.
Anche la disponibilità dello spettro costituisce una sfida importante per la maggior parte degli operatori MNO. Poiché la banda intermedia sta diventando affollata, lo spettro LTE deve essere riallocato per l’utilizzo delle funzionalità 5G, portando a un delicato equilibrio tra l’esperienza utente garantita dalla tecnologia LTE e la disponibilità del 5G. Sebbene il 5G possa accedere a vaste fasce di spettro mmWave, ciò richiede ancora più investimenti da parte degli operatori MNO nella densificazione della rete e nella tecnologia alle onde millimetriche, il che ha fatto sì che quest’ultima non sia ancora ampiamente disponibile.
Come discusso in precedenza, una delle sfide principali che gli operativi MNO devono affrontare nel tentativo di monetizzare i propri investimenti è quella di incoraggiare gli sviluppatori IoT a migrare le proprie applicazioni soppiantando l’infrastruttura LTE. Sebbene le tecnologie LTE-M e NB-IoT siano state definite come compatibili con il 5G, ciò non è supportato dall’ecosistema. Inoltre, nelle versioni 3GPP 15 o 16 non è stata offerta alcuna soluzione concreta per migrare le applicazioni IoT che dipendono da velocità medie di trasmissione dati, come quelle delle connessioni, tramite LTE Cat 1 e Cat 4, alle reti 5G.
Come superare gli ostacoli
Con il continuo sviluppo del 5G, l’ecosistema ha risposto alle sfide sopra illustrate, con l’emergere di diverse iniziative finalizzate a superare gli ostacoli.
Riconoscendo la lentezza della migrazione delle applicazioni IoT, la Versione 17 delle specifiche 3GPP, pubblicata nel giugno 2022, ha introdotto il 5G RedCap (Reduced Capability). Questa versione ha esteso le specifiche della versione 15, figura 2, per ridurre i costi e la complessità del 5G, destinato alle applicazioni LTE Cat 1 e LTE Cat 4. Un’ulteriore evoluzione dello standard, eRedCap, è arrivata con la Versione 18, pubblicata nel giugno 2024, e risponde ai requisiti dominanti del mercato, in termini di potenza e complessità, ancora più ridotti, attualmente supportati dalle tecnologie LTE-M e NB-IoT.
Figura 2: RedCap risponde a una lacuna nelle specifiche 3GPP Release 15
Secondo la GSA (GSA: 5G standalone, aprile 2024) vi è un crescente interesse per il 5G SA all’interno della comunità globale degli operatori MNO, con circa 124 operatori in 58 paesi che investono in reti pubbliche 5G SA attraverso sperimentazioni, adozioni pianificate o concrete. La GSA sta monitorando una crescita corrispondente nel numero di dispositivi che supportano la modalità SA, con l’annuncio di 97 modem o processori mobili/piattaforme chipset. Questa crescente adozione di soluzioni SA libererà in misura maggiore il potenziale del 5G, offrendo nuove opportunità di guadagno per gli operatori attraverso una creazione più rapida e agile di servizi attraverso il network slicing. L’utilizzo più efficiente dello spettro da parte della tecnologia 5G SA ridurrà anche i costi per gli operatori MNO e, soprattutto, delle reti 5G SA richieste dallo standard 5G RedCap.
Le politiche normative su scala globale si sono spostate dalla monetizzazione dello spettro alla garanzia della disponibilità di uno spettro adeguato, per favorire la crescita dei servizi mobili. Nel corso della conferenza WRC-23 dell’ITU, sono stati compiuti progressi nell’armonizzazione dell’accesso globale allo spettro attorno a 6 GHz per le tecnologie 5G SA e Wi-Fi, che potrebbero offrire un vantaggio per le reti non pubbliche (NPN), ovvero le reti mobili private progettate per esigenze organizzative specifiche, come l’automazione industriale, la logistica e gli ambienti dei campus. Queste reti spesso utilizzano sia la connettività cellulare sia quella Wi-Fi, che lo spettro a banda intermedia appena assegnato è in grado di fornire.
Un barlume di speranza
Una valutazione delle prospettive del 5G effettuata a metà del 2024 evidenzia diversi motivi per essere ottimisti sulla sua progressiva adozione.
Lo spettro è un fattore chiave per le reti cellulari e l’efficienza spettrale del 5G SA sta diventando essenziale per ridurre la congestione nella banda intermedia e ridurre i costi operativi per gli operatori MNO. Inoltre, il 5G consentirà nel lungo termine l’accesso a vaste aree di spettro inutilizzato nella banda alle onde millimetriche.
RedCap rappresenta un’opportunità per gli operatori MNO di monetizzare gli investimenti precedenti e futuri nell’infrastruttura 5G, riducendo i costi e la complessità della migrazione per gli sviluppatori IoT. I primi dispositivi RedCap dovrebbero essere disponibili in commercio nel corso del 2024, mentre la tecnologia eRedCap arriverà sul mercato due anni dopo. Gli analisti ritengono che potrebbero volerci fino a 10 anni prima che il 5G sostituisca l’LTE per la gestione dei dispositivi IoT in grandi volumi, ma stanno emergendo i primi casi d’uso in settori caratterizzati da lunghi cicli di vita delle apparecchiature, come i macchinari pesanti e gli strumenti di misura.
Gli operatori di rete segnalano un consolidamento della domanda di casi d’uso industriali e NPN, con le organizzazioni che cercano di migliorare la flessibilità e la competitività. Questa tendenza sta alimentando la domanda di infrastrutture 5G e stimola lo sviluppo dell’ecosistema. L’estensione dei cicli di vita delle apparecchiature industriali determinerà inoltre l’adozione di RedCap, in particolare per i prodotti caratterizzati da cicli di vita superiori a 10 anni, per via del potenziale tramonto delle reti LTE.
L’accesso wireless fisso (FWA) sta emergendo come un caso d’uso formidabile per il 5G. Negli ultimi 12 mesi il numero di fornitori di servizi che lanciano servizi FWA su 5G è aumentato in modo significativo, con circa il 53% che attualmente li offre. Dal punto di vista degli operatori MNO, i servizi FWA comportano una forte crescita dei ricavi con margini elevati, contribuendo ulteriormente a monetizzare gli investimenti nel 5G. L’accesso FWA è anche fondamentale per ridurre il divario digitale, e circa il 65% dei lanci di questo servizio su scala globale sono avvenuti in mercati emergenti come India, Brasile e Nigeria.
Gli aspetti economici relativi al segmento spaziale sono cambiati radicalmente negli ultimi anni, con l’aumento della capacità dei satelliti grazie alle attività di lancio da parte di aziende come Space X. La Versione 17 del 3GPP incorpora due standard, NR over NTN e IoT over NTN, che semplificano la capacità dei dispositivi 5G (e di quelli che si basano sulla tecnologia LTE-M o NB-IoT) di effettuare il roaming su reti non terrestri (NTN). Questa nuova capacità ha implicazioni per le applicazioni industriali come il trasporto marittimo, il tracciamento e il monitoraggio delle risorse e i droni (UAV), nei quali la comunicazione satellitare è la principale forma di connettività.
La realtà al di là dell’entusiasmo
I servizi 5G sono arrivati più di cinque anni fa tra molto clamore e la promessa di trasformare la nostra vita lavorativa e privata. Tuttavia, le aspettative iniziali non hanno tenuto conto del tempo necessario per adottare una tecnologia di rete così ambiziosa a livello mondiale e, con l’evidenza degli aspetti reali legati alla migrazione, le percezioni sono cambiate.
Anche se alcuni osservatori potrebbero mettere in dubbio la necessità del 5G, l’industria sta lavorando in silenzio per superare le numerose sfide da affrontare lungo il cammino, in vista del suo lancio definitivo, e il 5G ha tutte le carte in regola per fare la differenza.
A cura di Sabrina Bochen, Direttore, Pianificazione e marketing dei prodotti, u-blox
