5G: come funziona e quali tecnologie utilizza

La nuova tecnologia 5G non è – come molti credono – solo una nuova generazione (“G” sta infatti per “Generazione”) delle comunicazioni mobili, ovvero di un percorso evolutivo che va dall’ 1G al 2G, al 3G, al 4G e ora al 5G: la tecnologia 5G è qualcosa di molto diverso dalle precedenti. I sistemi precedenti, infatti, si erano evoluti guidati soprattutto da quello che si poteva fare al momento con la tecnologia più recente. La nuova tecnologia 5G, invece, è stata guidata dal volerla applicare a nuovi usi specifici.

La rete wireless di prima generazione (1G), basata sulla tecnologia analogica dei Bell Labs, fu introdotta negli anni Ottanta per parlare. La rete 2G, digitale e basata sullo standard GSM, fu lanciata nel 1991 e introdusse i messaggi di testo (sms). La rete 3G, basata sullo standard UMTS, fu commercialmente lanciata nel 2001 e permise la comoda navigazione su Internet. La rete 4G, basata sullo standard LTE e sulle tecnologie MIMO e OFDM, è più veloce e capace e in Italia fu lanciata nel 2013.

Velocità e caratteristiche delle varie generazioni di reti di telefonia mobile.  *Il segnale 5G è in realtà, come in tutti i sistemi “phased array”, un segnale digitale sintetico “somma” di vari segnali (con diverse ampiezze e fasi) provenienti da diverse antenne.  

La rete 5G è stata guidata dalla necessità – peraltro non partita da una richiesta di massa del pubblico, ma solo di pochissimi settori di nicchia – di fornire connettività onnipresente per applicazioni diverse come le auto senza guidatore, il controllo remoto di dispositivi complessi, il download di video giganteschi, nonché le applicazioni di ciò che viene definito “IoT”, ovvero l’Internet delle cose (ad es. il frigorifero che avvisa il lattaio che il latte è finito, e altre cose simili senza le quali non potremmo vivere…).

In questo senso, il 5G non è una tecnologia di per sé indispensabile per l’uomo (ad es. i video sono già oggi comodamente scaricabili con il 4G o con la fibra ottica, idem per il controllo remoto dei dispositivi domestici, etc.), soprattutto in considerazione dei rischi concreti per la nostra salute e per la nostra specie (v. il nostro articolo “5G, perché “può portare alla nostra estinzione in 6 anni”), per non parlare degli altri effetti biologico-sanitari delle onde millimetriche che verrebbero usate dalla rete 5G.

Le principali tecnologie e caratteristiche del 5G

Lo stato attuale della tecnologia 5G per la telefonia mobile è nelle prime fasi di sviluppo. Il problema principale della tecnologia 5G è che esiste una variazione così enorme dei requisiti rispetto alle reti precedenti che un singolo nuovo sistema non è in grado di soddisfare, da solo, tutte queste differenti esigenze. Di conseguenza, è probabile che venga adottato un approccio a strati, e alcune delle tecnologie da usare per il 5G cominciano ad apparire nei sistemi (cellulari compresi) usati per il 4G.

Un chip per smartphone con antenna 5G incorporata.

In altre parole, la rete 5G sarà in realtà una “rete di reti”, in grado di fornire un accesso onnipresente a servizi di trasmissione dati ad alta ed a bassa velocità. Per raggiungere questo traguardo è necessaria una rete di comunicazione cellulare mobile completamente nuova (in grado di gestire volumi di dati molto più elevati e con tempi di risposta ben più bassi), la quale rappresenterà dunque l’obiettivo finale, sebbene le prime implementazioni del 5G utilizzeranno la rete principale LTE o forse anche le reti 3G.

La prossima generazione di reti di dati wireless, o 5G, deve affrontare non solo i futuri limiti di capacità connessi alla crescita di servizi che le compagnie telefoniche intendono offrire a pagamento con la loro bombardante pubblicità, ma anche le sfide esistenti con i sistemi di comunicazione attuali – come l’affidabilità della rete, la copertura, l’efficienza energetica e la latenza (cioè quanto tempo impiega un pacchetto di dati per passare da un determinato punto della rete a un altro).

Il passaggio allo standard di comunicazione mobile 5G promette di fornire reti che supportano velocità di trasmissione dati 100 volte maggiori per ciascun utente rispetto a quelle oggi disponibili, e che hanno una capacità 1.000 volte superiore, nonché la possibilità di supportare 100 volte il numero di dispositivi per unità di area. Si prevede, inoltre, di ottenere velocità maggiori (in pratica, latenze di 1 ms), un’efficienza del 99,999% e un’efficienza energetica 100 volte maggiore rispetto al 4G.

Le performance del 5G sono previste essere almeno 100 volte superiori a quelle del 4G in quasi tutti i parametri principali, compresa la densità di potenza del relativo segnale, con i conseguenti effetti biologici e impatti sulla salute delle persone. 

Vi sono molte nuove tecnologie e tecniche che sono in fase di sviluppo per l’inclusione negli standard 5G. Queste nuove tecnologie e tecniche consentiranno a 5G di fornire un servizio più flessibile e dinamico. Le principali tecnologie e tecniche sviluppate per il 5G, alcun delle quali verranno illustrate in modo chiaro anche per “l’uomo della strada” nel seguito del presente articolo, includono le seguenti:

• Comunicazioni con Onde Millimetriche: l’uso di frequenze molto più elevate nello spettro delle frequenze offre uno spettro più ampio e offre anche la possibilità di avere un’ampia larghezza di banda del canale: probabilmente, 1-2 GHz. Tuttavia, ciò pone nuove sfide per lo sviluppo dei telefonini, in cui sono attualmente in uso frequenze massime di circa 2 GHz e larghezze di banda di 10-20 MHz. Per il 5G, vengono prese in considerazione frequenze di 20-30 GHz o superiori (in Italia, 26 Ghz).
• Forme d’onda: una delle principali aree di interesse è quella delle nuove forme d’onda. Oltre allo OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), usato con molto successo nell’LTE 4G, altri formati di forme d’onda presi in considerazione includono GFDM, FBMC, UFMC, etc. Non esiste una forma d’onda perfetta, ed è possibile che venga utilizzato l’OFDM nella forma di OFDMA, in quanto fornisce eccellenti prestazioni generali senza essere troppo pesante sul livello di elaborazione richiesto.
• Accesso multiplo: anche in questo caso, una serie di nuovi schemi di accesso vengono studiati per la tecnologia 5G. Secondo molti, l’OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) è più un impedimento che una tecnologia sostenibile per realizzare la rete 5G a causa della sua stretta sincronizzazione, dei vincoli di ortogonalità e dello spreco di larghezza di banda. Un’importante alternativa considerata è una combinazione di NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access) e UFMC.
• Massive MIMO con beamforming: sebbene il MIMO venga utilizzato già in molte applicazioni – dall’LTE al Wi-Fi, etc. – il numero di antenne è piuttosto limitato. L’uso delle frequenze nella regione delle microonde millimetriche apre la possibilità di utilizzare molte decine di antenne su una medesima singola grazie alle dimensioni e delle distanze delle varie antenne fra loro in termini di lunghezza d’onda. Ciò consentirebbe di creare dei fasci (beamforming) e di pilotarli per fornire prestazioni migliorate.
• Reti dense: la riduzione delle dimensioni delle celle rispetto a quelle usate con le generazioni precedenti offre la possibilità di un uso molto più generale dello spettro disponibile. Sono richieste però delle tecniche per assicurare che le piccole cellule presenti nella macro-rete (chiamate in gergo small cells) possano funzionare in modo soddisfacente. Vi è una sfida significativa nell’aggiunta di un numero enorme di celle in più a una rete e sono state sviluppate delle tecniche per consentire ciò.

L’uso da parte del 5G di radiazioni ad alta frequenza, che arrivano poco lontano, comporta l’impiego di numerossime micro-celle e di piccoli trasmettitori locali.

Cosa sono il Massive MIMO e il “beamforming”

Prima di spiegare cosa sia il “Massive MIMO”, è importante comprendere la tecnologia alla base del MIMO tradizionale, che è lavora a scala più piccola. Va detto, innanzitutto, che MIMO significa “multiple-input / multiple-output”, cioè “ingresso multiplo / uscita multipla”. La configurazione MIMO, in pratica, utilizza più antenne che si trovano sia alla sorgente (trasmettitore) sia alla destinazione (ricevitore). Queste antenne sono collegate per minimizzare l’errore e aumentare l’efficienza di una rete.

Il limite superiore per le informazioni che possono essere inviate su un canale è definito dalla sua larghezza di banda (misurata in hertz) e dal suo rapporto segnale / rumore. Pertanto, per ottenere più dati per ciascun utente, è possibile aumentare una qualsiasi combinazione del numero di canali utilizzati, della larghezza di banda (BW) di ciascun canale e del rapporto segnale / rumore (S/N). In particolare, secondo il Teorema di Shannon-Hartley, ho: Capacità = #Canali * BW * log₂ (1 + S/N).

Le reti 5G utilizzano strategie MIMO proprio per creare percorsi fisici multipli tra trasmettitore e ricevitore, in modo da fornire più flussi di dati all’interno dello stesso blocco di risorse di tempo e frequenza. Molte combinazioni di tecnologie multicanale e multi-antenna sono definite come MIMO. La diversità spaziale, in cui lo stesso segnale viene inviato su più percorsi diversi, migliora il rapporto segnale / rumore; ma migliora anche la capacità e l’efficienza spettrale (bit al secondo per hertz).

La diversità spaziale, in cui lo stesso segnale viene inviato su più percorsi diversi, è rappresentata dai percorsi tratteggiati in nero che si connettono all’utente più a destra. Ciò migliora la capacità e l’efficienza spettrale, cosa mostrata con i percorsi rossi e blu che raggiungono l’utente nel centro-destra.

La capacità di questo metodo di moltiplicare la capacità dei collegamenti dell’antenna lo ha reso un elemento essenziale degli standard wireless, ed è già in uso nelle reti LTE 4G, Wi-Fi e WiMAX. La versione 8 dello standard “3GPP” ha definito l’uso di due antenne di trasmissione e due antenne riceventi all’inizio del 2009, e molte reti LTE già supportano questo semplice MIMO 2×2. L’LTE-Advanced (3GPP Release 10, pubblicato nel 2011) supporta invece otto flussi di download MIMO.

L’LTE-A Pro (3GPP Release 13, pubblicato all’inizio del 2016), invece, supporta il MIMO Full Dimension (FD). Quest’ultimo consente l’utilizzo contemporaneo di otto flussi, di una schiera (array) di antenne a 64 elementi (8×8) e aggiunge dati di elevazione per la creazione di un fascio meglio focalizzato (beamforming). L’approccio consente agli operatori di servire più utenti con un canale ciascuno o di servire un utente con più canali per aumentare l’affidabilità o la capacità della connessione.

I dati di elevazione, usati insieme ai dati di azimuth disponibili nelle revisioni precedenti dello standard, consentono alle stazioni base di pilotare i fasci verso gli utenti separati verticalmente, ad esempio per le persone in un edificio a più piani. Gran parte della tecnologia alla base della creazione di reti 5G implica il riuscire a fare più cose in contemporanea, il che pone una sfida sia ai progettisti che ai collaudatori. Perciò, il Massive MIMO può essere una tecnologia chiave nell’implementazione delle reti 5G.

Nella rete 5G, la tecnica del “beamforming” permette alle celle della telefonia di inseguire il dispositivo mobile (e quindi l’utente) con una sorta di “occhio di bue” elettronico sintetico.

Il Massive MIMO – come potete immaginare – utilizza la tecnologia MIMO scalandola a centinaia, o persino migliaia, di antenne e terminali. Queste antenne, collegate a una stazione base, focalizzano la trasmissione e la ricezione dell’energia del segnale in piccole regioni dello spazio (beamforming), fornendo nuovi livelli di efficienza e di produttività. Più antenne vengono usate, più fine può essere la messa a fuoco spaziale. Tali schiere (array) multi-antenna sono cruciali per fornire le prestazioni che il 5G promette.

Ad esempio, inizialmente il Massive MIMO potrebbe usare 128 elementi di antenna, un analogo numero di ricetrasmettitori e un diverso modo di misurare le informazioni sullo stato del canale. La stazione base trasmette 128 differenti flussi di dati dalle antenne della schiera, e ogni antenna irradia un segnale unico, non solo una versione modulata in fase e in ampiezza dello stesso segnale come nel MIMO-FD. La tecnica può funzionare solo al di sotto dei 6 GHz ed è limitata alle reti duplex a divisione del tempo.

Il Massive MIMO utilizza schiere di antenne (al centro) per creare fasci sintetici direzionali, diretti verso i singoli dispositivi / utenti da connettere.

Come si può intuire, l’implementazione di un sistema di comunicazione mobile Massive MIMO – detto multi-array – comprendente finanche centinaia o migliaia di antenne e terminali che devono inter-operare, non è esattamente qualcosa da plug-and-play. Infatti, richiede delle capacità di elaborazione assai avanzate a livello dei nodi. Inoltre, ogni nodo deve essere in grado di determinare i dati trasmessi da un’antenna e quelli trasmessi da un’altra, altrimenti le prestazioni della rete saranno limitate.

Con il Massive MIMO, infatti, i flussi di informazione vengono inviati da tutte le antenne a tutti gli utenti contemporaneamente, all’interno dello stesso blocco di risorse tempo-frequenza. I diversi flussi sono progettati per ridurre al minimo l’interferenza tra i segnali inviati a utenti diversi. L’immagine qui sotto mostra piuttosto chiaramente il modo in cui una schiera di antenne lineari con elementi omnidirezionali trasmetterebbe a quattro utenti usando lo stesso blocco di risorse.

Visualizzazione di come una stazione radio base Massive MIMO trasmette a quattro utenti (pallini rossi) all’interno dello stesso blocco di risorse.

Poiché il terminale di ogni utente invia “segnali pilota” alla stazione base, sa quale sia il canale tra se stesso e ciascuno di essi e regola i segnali trasmessi simultaneamente per ottenere il miglior risultato aggregato. La funzione chiave dell’algoritmo che progetta ciascun segnale è di pilotare un segnale sufficiente per raggiungere l’utente specifico nel modo più efficiente possibile, creando segnali nulli nelle posizioni degli altri utenti. Dovrebbe inoltre garantire che quando tutti i pattern di radiazione vengano sommati, l’unico segnale che arriva alla posizione di ciascun utente è il proprio.

Nella figura appena mostrata, l’immagine in alto a sinistra mostra che la base ha progettato un segnale di potenza relativamente bassa per l’utente 1; poiché sono vicini, questo assicura che il segnale non si sovrapponga a nessuno degli altri utenti. In alto a destra, il segnale per l’utente 2 non è ottimizzato, quindi viene sprecata molta energia per fornire la stessa quantità di segnale all’utente 2 rispetto all’utente 1.

L’immagine in basso a sinistra, invece, mostra il segnale per l’utente 3, che è stato progettato in modo che produca valori nulli nelle posizioni degli altri utenti. Infine, la quarta immagine, in basso a destra, mostra il segnale irradiato per l’utente 4, che è simile per l’utente 1, ma utilizza una maggiore potenza di trasmissione per coprire la distanza aggiuntiva dalla stazione base.

Il beamforming utilizza una serie di antenne per controllare la direzione di un fronte d’onda pesando l’ampiezza e la fase di ciascun segnale nella schiera di antenne. Sarà una tecnica particolarmente importante nelle reti 5G che utilizzano le frequenze millimetriche per superare le loro scarse caratteristiche di propagazione creando antenne ad alto guadagno. Tuttavia, questa sorta di “occhio di bue” elettronico che inseguirà tutte le persone con uno smartphone o un dispositivo mobile pone dei problemi.

Con il 5G le persone che si trovano in luoghi affollati (bar, cinema, treni, piazze, code, etc.) sono irradiate molto di più rispetto a quando si trovano isolate (in questo semplice esempio la persona nella poltroncina rossa è irradiata dalla piccola cella 5G di più anche rispetto a chi si trova sulla poltroncina gialla). Chi lavora o passa molto tempo in luoghi affollati, pertanto, è particolarmente esposto a rischi per la propria salute.

Un effetto delle scarse caratteristiche di propagazione dei segnali millimetrici è che – a meno che gli utenti non siano uno accanto all’altro, come succede ad esempio nei mezzi pubblici, nei cinema, etc. – sono isolati l’uno dall’altro, a causa dell’estrema direzionalità del raggio. Ciò semplifica le implementazioni del massive MIMO poiché i progettisti potrebbero non aver bisogno di preoccuparsi, come al contrario dovrebbero, della codifica dei flussi o della creazione di segnali nulli nelle posizioni degli altri utenti.

L’uso delle onde millimetriche e di satelliti nella rete 5G

Nonostante le tecniche digitali e i formati di modulazione avanzati, le generazioni di comunicazioni wireless dall’1G al 4G hanno lavorato con una larghezza di banda essenzialmente limitata, cercando di servire un numero in rapida crescita di utenti che desiderano più servizi che consumano una larghezza di banda sempre maggiore. E una larghezza di banda limitata vuol dire, in pratica: (1) minore quantità di informazione trasmissibile e (2) minore velocità di trasmissione dei dati.

Le persone sono soltanto una parte dei molti potenziali utenti delle reti 5G. I veicoli autonomi avranno bisogno della latenza di 1 ms delle reti 5G per guidare in sicurezza nel traffico. Inoltre, potenzialmente miliardi di sensori dell’Internet delle cose (IoT) potrebbero aggiungere i loro contributi dati alle reti 5G entro il prossimo decennio, offrendo alle persone accesso immediato alle informazioni su cose e ambienti diversi intorno a loro. Tutto ciò richiede una grande larghezza di banda.

Con l’attuale mappa dello spettro mobile già affollata, le reti 5G devono passare alle lunghezze d’onda millimetriche per creare canali con maggiore larghezza di banda. I segnali alle corrispondenti frequenze non viaggiano così lontano e sono quasi completamente assorbiti da ostacoli. La limitata propagazione di tali segnali rispetto a quelli utilizzati nelle odierne reti 4G richiede anche l’uso del già citato beamforming per indirizzare la maggior parte della loro energia il più possibile verso l’utente.

La quantità di banda disponibile nelle frequenze corrispondenti alle onde millimetriche è enorme rispetto alla quantità disponibile nello spettro di frequenza utilizzato dal 4G e dalle precedenti tecnologie di rete wireless.

In pratica, l’attuale infrastruttura di rete wireless 4G LTE ad es. negli Stati Uniti opera a 800 MHz, 1900 MHz, da 1,7 a 2,1 GHz e da 2,5 a 2,7 GHz. Tuttavia, utilizza anche una varietà di tecnologie di comunicazione aggiuntive – come cavi Ethernet e fibra ottica – per trasferire i dati alle massime velocità possibili. Gli utenti wireless fissi e mobili ora si aspettano velocità di trasmissione superiori a 1 Gb/s. Con l’avvento del 5G, in circa due anni la velocità di trasmissione dei dati dovrebbe raggiungere i 10 Gb/s.

Anche con i progressi del 4G LTE, la rete wireless sta esaurendo la larghezza di banda. La soluzione, per gli sviluppatori di reti wireless 5G, consiste nell’aggiungere più larghezza di banda usando lo spettro di frequenza nell’intervallo delle onde millimetriche. Con centinaia di megahertz di larghezza di banda di trasmissione wireless disponibili a frequenze quali 24 GHz, 28 GHz e 38 GHz, le reti 5G saranno in grado di effettuare comunicazioni a latenza quasi zero e velocità dati estremamente elevate.

Anche se le frequenze delle onde millimetriche, in base alla loro lunghezza d’onda, vanno da 30 GHz a 300 GHz, gli innovatori 5G come Qualcomm e altri membri del Third Generation Partnership Program (3GPP) che lavorano su soluzioni di rete 5G si riferiscono, tipicamente, alla gamma di frequenze a partire da circa 24 GHz. Si noti fin d’ora, però, che le onde millimetriche sono utilizzate anche dai radar e da altre tecnologie militari note per le loro conseguenze dannose sulla salute dell’uomo.

Le onde millimetriche sono usate in ambito militare, oltre che dai radar, dai cosiddetti “sistemi non letali per il controllo della folla”.

Tuttavia, oltre alla potenziale pericolosità, vi sono molte ragioni per cui le attrezzature operanti alle onde millimetriche sono rimaste all’interno di applicazioni militari, astronomiche (dove sono impiegate solo in ricezione, quindi senza rischi) e di ricerca per così tanti anni: ad es. il costo dei componenti e il fatto che l’energia elettromagnetica a quelle frequenze subisce una grande quantità di perdita nel percorso attraverso l’aria (specie se con elevata umidità) rispetto ai segnali a più bassa frequenza.

I segnali alle frequenze di 24 GHz e superiori possono essere assorbiti da qualsiasi oggetto nel loro percorso di propagazione, come edifici, alberi, persino la mano di qualcuno che regge lo smartphone che sta inviando i segnali millimetrici a una cella per connettersi con la rete. Ma le frequenze millimetriche hanno anche altri vantaggi, oltre alle ampie larghezze di banda che offrono, come il loro uso di antenne molto più piccole (per adattarsi alle lunghezze d’onda più piccole) rispetto alle frequenze più basse.

Le dimensioni ridotte di queste antenne consentono di riunirne molte per beneficiare di schiere (array) di antenne. Queste antenne più piccole verranno utilizzate nei telefoni cellulari per trasmettere e ricevere questi segnali a frequenza più elevata ma, come osservato prima, le distanze di propagazione per le onde millimetriche sono inferiori rispetto ai segnali alle frequenze più basse tradizionalmente utilizzate nelle reti di telefonia mobile. Perciò, l’architettura delle reti 5G sarà molto diversa rispetto all’1G-4G.

Di conseguenza, a differenza delle precedenti generazioni di reti wireless, l’infrastruttura di rete 5G necessita dell’installazione di un numero estremamente più elevato di celle o di stazioni radio base, che sono però più piccole (small cells) rispetto alle reti wireless a bassa frequenza. Inoltre, all’interno di queste celle più piccole, molte antenne verranno utilizzate per produrre in maniera sintetica fasci di radiazione tridimensionali (3D), come parte del già citato processo di beamforming.

L’infrastruttura per reti wireless 5G impiegherà molte stazioni radio base, e più ravvicinate delle precedenti reti wireless, per supportare le distanze di propagazione più brevi dei segnali millimetrici.

Si tratta di una tecnologia che è stata a lungo utilizzata dai militari come parte di sistemi radar a schiera (di antenne) in fase – o, come si dice in gergo, phased array – per creare e dirigere impulsi ad alta energia per la riflessione da parte di un bersaglio. Più di recente, è stata usata anche da un potente radar militare americano chiamato PAVE PAWS, che concentra l’energia di un gran numero di antenne in un raggio stretto e orientabile, e per il quale esistono dati sui bioeffetti prodotti sulle persone esposte.

Nei sistemi 5G, le antenne a elementi multipli in stazioni base più piccole e distanziate useranno centinaia di elementi di antenna per formare fasci direzionali per la trasmissione e per ricevere fasci di radiazione 3D simili da stazioni radio base adiacenti. Un utente con un telefono cellulare avrà una schiera (array) di antenne con all’interno molti meno elementi – possibilmente circa 30 – per inviare e ricevere segnali nelle bande di frequenza 5G delle microonde e delle onde millimetriche.

L’applicazione delle bande di frequenza a lunghezze d’onda millimetriche è dunque cruciale nelle reti wireless 5G. Le onde millimetriche, comunque, possono essere impiegate solo per uso esterno (outdoor), con celle operanti al chiuso (indoor) che lavorano a frequenze inferiori a 6 GHz e forniscono copertura dall’esterno all’interno. Il piano per l’accumulo di infrastrutture 5G non è quello di abbandonare il 4G LTE, ma di aggiungersi alla capacità e alla copertura già fornite dalle reti 4G LTE.

Le frequenze a 26 GHz e oltre del 5G (cioè le onde millimetriche) lavorano solo all’esterno degli edifici, quelle inferiori a 6 GHz invece penetrano anche negli edifici.

Purtroppo, si prevede che, dopo una prima fase in cui questo tipo di tecnologia prenderà piede nei centri abitati, per coprire tutte le aree che sono meno urbanizzate vengano spediti nello spazio migliaia e migliaia di satelliti, fino a coprire con il segnale 5G – sostanzialmente – tutto il nostro pianeta”, senza lasciare neppure aree bianche per gli elettrosensibili, che già oggi rappresentano in molte nazioni oltre il 10% della popolazione e che con il 5G si prevede possano crescere in modo esponenziale.

A San Valentino 2018, Elon Musk ha annunciato un piano per il lancio di 12.000 satelliti a orbita bassa “per trasmettere una connessione Internet ultraveloce e senza interruzioni” a ogni centimetro quadrato del pianeta. I primi due satelliti di prova funzionanti con onde millimetriche sono stati lanciati su un razzo Falcon 9 una settimana dopo. In passato, i satelliti sono stati destinati al servizio di telefonia cellulare (si pensi alle costellazioni Globalstar e Iridium), ma nessuno aveva operato a tali frequenze.

Per darvi un’idea di quanto sarà radicale questo assalto, 4.425 satelliti si troveranno ad un’altitudine di circa 1100 km e 7.518 satelliti ad una di soli 335 km. Un razzo potrebbe lanciare 100 satelliti alla volta. E altre compagnie vogliono lanciare migliaia di satelliti per fare lo stesso: OneWeb pianifica di lanciare i primi dieci dei 4.560 satelliti pianificati entro il 2019; Boeing pianifica una flotta di 2.956 satelliti; ed anche Facebook, Google e altri pensano di lanciare satelliti e droni per una durata di 5 anni.

La rete 5G sulle onde millimetriche prevede anche costellazioni di migliaia di satelliti.

 

Riferimenti bibliografici

• “5G Mobile Wireless Technology”, Electronics Notes, https://www.electronics-notes.com/articles/connectivity/5g-mobile-wireless-cellular/technology-basics.php
• “MIMO in 5G Networks: Engineering & Test Challenges”, https://www.lightreading.com/mobile/5g/mimo-in-5g-networks-engineering-and-test-challenges/a/d-id/737055
• “What Role Will Millimeter Waves Play in 5G Wireless Systems?”, https://www.mwrf.com/systems/what-role-will-millimeter-waves-play-5g-wireless-systems
• “Cosa sono e a cosa servono le small cells nella rete cellular”, https://www.fastweb.it/internet/cosa-sono-e-a-cosa-servono-le-small-cells-nella-rete-cellulare/
• “1G Vs. 2G Vs. 3G Vs. 4G Vs. 5G”, http://net-informations.com/q/diff/generations.html
• “Massive MIMO for 5G”, https://futurenetworks.ieee.org/tech-focus/march-2017/massive-mimo-for-5g
• “Understanding massive MIMO and what it means for 5G”, https://enterpriseiotinsights.com/20160805/5g/massive-mimo-5g-tag31-tag99
• “What is 5G? All you need to know about the next generation of wireless technology”, https://www.zdnet.com/article/what-is-5g-everything-you-need-to-know/
• “How 5G makes use of millimeter waves”, https://www.engadget.com/2018/07/23/how-5g-makes-use-of-millimeter-waves/
• “Massive MIMO and Beamforming: The Signal Processing Behind the 5G Buzzwords”, https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/massive-mimo-and-beamforming-the-signal-processing-behind-the-5g-buzzwords.html#