5G: come funziona, copertura, pericolosità, smartphone

Sull’avvento del 5G e gli effetti che porterà nelle nostre vite si è detto di tutto e il contrario di tutto, come accade puntualmente ogni volta che lo status quo viene scosso da una rivoluzione. Le reti di nuova generazione sono già una realtà in tutto al mondo, Italia compresa: il 5G sarà uno dei settori trainanti per l’economia mondiale, creando nuove opportunità per aziende, privati, governi e organizzazioni, ma non solo. Il progresso tecnologico, per l’utente finale, passa in primis dai dispositivi e servizi che egli già usa quotidianamente: pensiamo a computer, tablet, smartphone, trasporti, sanità, intrattenimento. Le reti 5G aprono scenari inediti, come la creazione di città smart e l’abilitazione della guida autonoma remota, che ci avvicinano sempre più alle realtà che finora abbiamo potuto conoscere soltanto nei film di fantascienza.

Ma è tutto oro ciò che luccica? Come sempre ogni trasformazione porta con sé pro e contro, aspetti positivi e negativi, e non soltanto legati al tema della salute, con dubbi e perplessità che stimolano l’istinto di conservazione che da sempre ci ha permesso, come specie, di sopravvivere: privacy, cambiamenti nelle abitudini di vita, perdita del posto di lavoro sono tutte prospettive plausibili e che vanno valutate in un quadro più generale, tenendo conto delle grandi trasformazioni che sono ora in corso.

Si rischia però di perdere il contatto con la realtà dei fatti, bombardati da fake news, speculazioni, sedicenti santoni che proclamano dall’alto dei loro pulpiti vuoti di contenuto teorie assolutamente strampalate. Ecco perché in questo spazio abbiamo deciso di fare chiarezza, dando uno sguardo in maniera oggettiva a questa nuova tecnologia così promettente, ma che comunque per molti risulta ancora un’idea astratta e non ben definita. Se hai delle domande sulla rete 5G, cercheremo di rispondere ai tuoi dubbi nei prossimi paragrafi.

Cos’è il 5G e come funziona

L’acronimo 5G sta per “Fifth Generation Network“, ovvero rete di quinta generazione, ed è il successore della rete 4G/LTE che tutti conosciamo grazie principalmente ai nostri smartphone. Si tratta di un insieme di tecnologie per la telefonia mobile, definite tramite uno standard comune, che segnano una netta evoluzione rispetto alle reti di precedente generazione. Il consorzio che definisce gli standard per la tecnologia 5G è il Third Generation Partnership Project (3GPP): si tratta di un accordo collaborativo, formalizzato oltre 20 anni fa, tra aziende che si occupano di definire le specifiche tecniche per i sistemi di comunicazione su rete mobile.

Come si evince dal nome, le reti con connessione 5G sono la quinta iterazione di uno standard comunicativo che ha portato con sé grandi novità, generazione dopo generazione: le reti di prima generazione hanno permesso di effettuare chiamate mobili, le reti 2G di inviare messaggi di testo (SMS), le reti 3G di aprire il mondo di internet e dei dati mobili a dispositivi come smartphone e tablet, le reti 4G hanno permesso un avanzamento nella velocità  di diversi ordini di grandezza superiore alla generazione precedente.

La tecnologia alla base del 5G è una trasmissione di onde elettromagnetiche non ionizzanti via etere, simili a quelle utilizzate per l’attuale rete 3G/4G. La differenza principale risiede nella frequenza delle onde utilizzate, che ora occupano uno spettro più ampio, con la possibilità di utilizzare onde di dimensione inferiore al millimetro per le comunicazioni. Questo tipo di onde si prestano a particolari tipi di vantaggi, tra tutti quelli di avere una bassa latenza e di consentire il trasporto di maggiori quantità di dati, permettendo di poter arrivare a velocità molto maggiori rispetto alla rete 4G.

Va detto però che questi risultati sono raggiungibili soltanto utilizzando  lo spettro di frequenze più alte, superiori ai 6 GHz, con tecnologia mmWave, ovvero onde radio con lunghezza inferiore al millimetro. Questo tipo di trasmissione è possibile soltanto utilizzando antenne radio a corto raggio, data la natura delle onde suscettibili ad ostacoli naturali come alberi, edifici e persino i vestiti; il compromesso per tali performance è che la capacità di penetrazione delle onde radio è particolarmente limitata rispetto all’attuale infrastruttura 4G. Ecco perché, almeno nella fase iniziale dello sviluppo della rete 5G, differenti frequenze verranno affiancate per poter servire meglio la popolazione.

Con le frequenze inferiori ai 6 GHz il segnale radio può penetrare meglio negli edifici e in campo aperto, consentendo la massima capacità di servizio nelle zone rurali o in luoghi particolarmente ricchi di ostacoli tra le antenne e i dispositivi da servire; in città e negli edifici verranno installate delle antenne mmWave che andranno a creare una fitta rete di micro-celle, adatte a servire una zona geograficamente limitata, ma con un occhio di riguardo per le performance.

 Cos’è la tecnologia 5G in cosa si differenzia dalla 4G  

Cosa apporta esattamente lo standard 5G? Principalmente, la next-generation di reti mobili verrà realizzata con l’obbiettivo di essere più efficiente e versatile, consentendo di estendere i campi di applicazioni già in uso su reti 4G/LTE. In particolare, rispetto alle reti di precedente generazione, il 5G si distingue per:

• Velocità maggiore
• Latenza inferiore
• Numero elevato di dispositivi connessi contemporaneamente

La velocità teorica massima per le reti 5G è di 20 Gbps, circa 20 volte superiore all’attuale limite teorico delle reti 4G, anche se nella loro versione Advanced Pro in alcune zone possono arrivare a quasi 3 Gbps. La velocità però non è tutto, dato che è molto importante anche la larghezza del canale, che passa dagli attuali 20 MHz fino a 500 MHz, e la gamma di frequenze utilizzabili, anche qui teoricamente fino a 300 GHz, anche se nessuno stato finora si è spinto oltre i 40 GHz. Lo spettro delle frequenze utilizzabili dipende molto dalle zone in cui viene sviluppata la rete 5G, il quale viene diviso in tre fasce differenti per prestazioni e penetrazione del segnale: ne parleremo più approfonditamente nel paragrafo successivo dedicato alle frequenze 5G in Italia.

Una latenza inferiore permette comunicazioni istantanee o quasi, con la possibilità di avere un lag effettivo inferiore ad 1 ms: per le attuali reti 4G questo valore è di 10/20 ms, per cui il guadagno in termini assoluti di risposta al segnale è davvero importante. Una latenza inferiore permette di poter comunicare più efficacemente con i dispositivi IoT, Internet of Things, e con le antenne, abilitando la possibilità di sviluppi nel settore automotive, industriale e sanitario.

L’ultimo vantaggio rispetto all’infrastruttura di rete di precedente generazione è il numero di dispositivi che è possibile servire contemporaneamente con un’unica cella, in particolare quelle che si avvalgono delle frequenze più alte con tecnologia mmWave: si passa da centinaia o migliaia di dispositivi a decine o centinaia di migliaia, cambiando completamente alcuni scenari finora off-limits. Immaginate di essere ad un concerto o in un altro luogo particolarmente affollato: la presenza di centinaia o migliaia di dispositivi con accesso a rete mobile può mettere in seria crisi l’infrastruttura di rete, causando rallentamenti o peggio, saturazione completa della banda; se siete mai stati ad un concerto particolarmente importante, avrete notato come spesso i social network non funzionano bene, con tempi di caricamento per upload e download di foto e video particolarmente lunghi.

Con la nuova tecnologia 5G questi problemi fanno parte del passato, soprattutto quando vengono messe in campo tecnologie come Beamforming e Massive MIMO, che non solo ottimizzano la connessione direzionando il segnale verso i dispositivi singoli, ma permettono di gestire in contemporanea molti più device/utenti.

 Frequenze 5g in Italia

La rete 5G Italia è costruita su tre bande di frequenza, tutte inferiori ai 30 GHz:

• La prima banda, compresa tra i 694 e i 790 MHz, detta banda 700;
• La seconda banda, compresa tra i 3,6 e i 3,8 GHz, detta banda 3,7 GHz;
• L’ultima banda, compresa tra i 26,5 e i 27,5 GHz, chiamata banda 26 GHz.

Per suddividere le bande equamente tra gli operatori è stata indetta un’asta, per un totale di 6.500.422.258 euro. Ulteriori informazioni le trovate nel nostro approfondimento dedicato: Frequenze, velocità e copertura del 5G.

5G Italia: copertura e mappa

Gli operatori sono ovviamente interessati a coprire in primis le aree urbane metropolitane di grandi dimensioni: non stupisce quindi che città come Bologna, Roma, Torino, Firenze, Napoli, Cagliari, Genova, Brescia, Monza siano raggiunte dalla sperimentazione 5G, dove gli operatori offriranno questi servizi. Ad esempio, Milano è già stata dichiarata “5G Ready” sia da TIM che da Vodafone. Sono inoltre 120 i comuni coinvolti nella sperimentazione, la cui lista completa può essere consultata qui, sul sito del MISE.

Di seguito trovate la copertura 5G Italia mappa, ottenuta con i dati dell’app nPerf, condotta in condizioni reali, direttamente sul campo.

Chi è interessato a scoprire la copertura di antenne 5G nella propria zona può anche consultare questo sito, dove i comuni cittadini segnalano personalmente la presenza di antenne di nuova generazione.

La tecnologia 5g messa in campo

Tuttavia, l’utilizzo di un determinato spettro delle frequenze radio disponibili non è sufficiente: ad una considerevole ed innata capacità di trasporto dati e bassa latenza vanno infatti introdotte speciali tecnologie per poter trarre il massimo vantaggio possibile. Ecco perché le reti di nuova generazione mettono in campo due tecnologie rivoluzionarie: Beamforming e Massive MIMO.

La tecnologia Beamforming non è di nuova concezione, ma è una tecnica utilizzata da decenni in svariati campi di applicazione, come ad esempio nel R.A.D.A.R., e serve a regolare la direttività di un’antenna senza spostarla fisicamente. In pratica si riesce a modificare la direzione di propagazione utilizzando comunque un’antenna statica: con questo escamotage possiamo ampliare la capacità di servizio della stazione cellulare. In una cella classica 4G il segnale viene propagato indifferentemente in qualunque direzione, non tenendo conto dell’eventuale posizione o movimento dei dispositivi serviti; con il beamforming invece si possono raggiungere in modo efficace i device compatibili con la tecnologia direzionando il fascio di onde, aumentando in questo modo stabilità e potenza del segnale, ma non solo: se i device sono in movimento si potranno convogliare i fasci di onde di conseguenza, riuscendo ad avere performance al top anche se siamo in viaggio in auto, ad esempio.

Facciamo attenzione però: una maggiore potenza di segnale non significa avere una maggiore irradiazione di onde elettromagnetiche rispetto alle reti 4G, tutt’altro: orientando il fascio in maniera corretta, data la più alta capacità di attenuazione delle frequenze mmWave, si ottengono velocità maggiori con un minor dispendio di energia, dato che l’orientamento corretto permette di concentrare il segnale.

Per comprendere meglio, proviamo ad immaginare un attore a teatro: possiamo decidere di illuminare il suo volto con una luce singola, molto potente, installata sul lucernario che illumini l’intero palcoscenico oppure possiamo optare per l’utilizzo di un faro direzionabile controllato da un operatore, il quale seguirà tutti i movimenti sulla scena. Nel secondo caso, l’attore sarà illuminato in modo migliore e specifico, pur utilizzando una quantità di energia inferiore rispetto ad una singola lampada che illumini a giorno l’intero teatro.

La tecnologia beamforming è fondamentale per la costruzione di antenne Massive MIMO (Multiple-input Multiple output): si tratta di apparati di rete che permettono la trasmissione e la ricezione di molti segnali dati simultaneamente su di un singolo canale radio. Aziende come Huawei, ZTE, Facebook e Ericsson hanno la capacità necessaria per costruire sistemi dotati di un gran numero di antenne, fino a 256 su di un singolo apparato di rete: l’alto numero di antenne è fondamentale per servire in modo efficace decine di migliaia di dispositivi collegati contemporaneamente.

Tutte queste tecnologie di rete 5G abiliteranno la trasmissione dati attraverso le bande di frequenza del segnale 5G, le quali si suddividono in tre categorie:

• • Lower Band: le bande con frequenza inferiore a 1 GHz, utilizzate in congiunzione con l’attuale infrastruttura di rete 4G, permettono la maggior penetrazione possibile ma hanno anche le prestazioni più basse;
  • Sub-6: le frequenze al di sotto dei 6 GHz sono già utilizzate al giorno d’oggi per la connessione Wi-Fi (2,4 GHz e 5 GHz), offrono un compromesso ottimale tra prestazioni, latenza e raggio d’azione;
  • mmWave: le performance più alte si ottengono con frequenze molto alte, che possono spingersi teoricamente fino a 300 GHz.

Se per le reti Lower Band e Sub-6 esistono già apparati di rete in grado di poter utilizzare correttamente gli standard definiti dal consorzio 5G, le reti ad alte performance mmWave hanno bisogno di una completa riprogettazione degli spazi urbani e privati per poter essere utilizzate. Trattandosi di frequenze che spaziano dai 17 ai 100 GHz, tipicamente, sono necessarie molte micro-celle dislocate in una fitta maglia per poter coprire adeguatamente intere aree. A complicare le cose intervengono ostacoli naturali o artificiali come alberi, montagne, mura, monumenti, i quali bloccano il passaggio di queste onde elettromagnetiche. Ecco perché l’idea, nel prossimo futuro, è quella di integrare gli apparati di rete mmWave in arredi urbani come lampioni, semafori, antenne e tombini.

Ma le reti 5G sono ancora lontane dall’essere una struttura di rete capillare e completa: si tratta di un processo di trasformazione lungo e complesso che coinvolge anche anche l’attuale rete 4G/LTE. I costruttori di smartphone e gli operatori di rete però non si sono seduti sugli allori, rilasciando versioni preliminari di smartphone che utilizzano lo standard 5G NSA (Non-stand alone), che letteralmente tradotto significa “non autonomo”: si tratta di una via di mezzo, per caratteristiche, tra l’attuale rete 4G e la promessa mmWave.

Gli utenti ne sentono parlare in continuazione, quando si parla di offerte 4.5G, ma cosa si intende per accesso 5G NSA? Le apparecchiature di rete che controllano il segnale degli operatori di rete utilizzano l’architettura NSA, dove il segnale 5G è affiancato a quello del 4G utilizzando hardware preesistente. Il “vero” 5G, con performance al top e latenza minima, sarà disponibile una volta che le aziende completeranno l’infrastruttura di rete 5G SA (Standalone), che però necessita di componenti totalmente differenti, molto più costosi. Non è un caso che iPhone 12 venga venduto in Italia senza la disponibilità della rete 5G mmWave, appannaggio esclusivo del modello americano, dove la rete 5G è già una realtà concreta..

 5G pro e contro 

Come ogni rivoluzione tecnologica, la rete 5G apporterà dei vantaggi nella nostra vita quotidiana, ma ci sono anche dei risvolti da considerare, e sono in molti a preoccuparsi, legittimamente, per la propria salute e gli effetti collaterali dovuti a irradiazione da onde elettromagnetiche. Lasciamo però da parte le teorie cospirazioniste, che spesso altro non sono che fake news che alimentano la disinformazione, facendo leva sull’istinto di preservazione dell’uomo: al momento non ci sono studi conclusivi che possano attestare una pericolosità 5G da temere.

Di reale invece ci sono gli svantaggi che questa tecnologia, innegabilmente, porterà con sé: oggettivi, tangibili, che possiamo enumerare già oggi senza bisogno di studi, e che, come ogni rivoluzione che si rispetti, non piaceranno a tutti. Abbiamo già parlato degli innumerevoli vantaggi che l’infrastruttura di rete 5G, ma possiamo riassumerne alcuni come:

• Chiamate vocali tramite 5G (Vo5G)
• Realtà aumentata e realtà virtuale potenziate
• Streaming di contenuti 8K/4K in mobilità
• Platooning (per la guida autonoma)
• Giocare da remoto in tempo reale
• Potenziamento dei sistemi di difesa e offensivi militari
• Sviluppo smart cities
• Internet of Things per il settore industriale, automotive, sanitario
• Consumi energetici ridotti e autonomia delle batterie migliorata
• Comunicazioni senza latenza, o quasi

Tra gli svantaggi invece figurano sicuramente:

• Inquinamento elettromagnetico
• Installazione capillare di antenne potenzialmente antiestetiche in città ed edifici
• Connettività always on come intrusione della nostra privacy
• Sorveglianza cittadina
• Copertura disomogena e aumento del gap tra tessuto urbano e rurale
• Sottoscrizione ad abbonamenti più costosi per l’utilizzo delle offerte 5G
• Sviluppo soluzioni IoT incontrollato con seri problemi di sicurezza e privacy

5G salute e 5G rischi 

Affrontare in poche righe un argomento così vasto e importante come i rischi connessi alla salute della tecnologia 5G sarebbe un’opera improba, come riassumere trattati su trattati dedicati all’argomento nello spazio dedicato di un articoletto. Vi invitiamo pertanto ad approfondire l’argomento cliccando qui, dove troverete maggiori informazioni sugli effetti collaterali del 5G e la sua natura potenzialmente dannosa per la salute.

Migliori smartphone 5G 

La domanda che gli utenti si pongono più spesso è “come faccio a sapere se il mio smartphone supporta il 5G?”: la risposta è molto semplice, soprattutto in questo periodo di transizione. I brand ci tengono a far sapere che i propri prodotti sono dotati della connettività di rete 5G, per cui è molto probabile che sulla confezione del vostro smartphone o addirittura sulla scocca ci sia l’incisione del logo 5G da qualche parte.

Dopo l’iniziale novità i produttori di smartphone però stanno sempre più evitando di incidere la scocca con un riferimento alla connettività 5G, e non sempre potrebbe essere evidente da uno sguardo alla scatola di vendita, che potrebbe anche essere andata perduta o non disponibile. Un’alternativa per controllare l’effettiva presenza della connettività 5G è andare nel menu Impostazioni > Reti e Internet > Reti mobili > Tipo di rete preferito: il percorso potrebbe essere differente a seconda del modello di smartphone, ma l’idea è quella di controllare se sia presente la dicitura 5G tra i tipi di rete mobile che è possibile selezionare.

Se invece volete conoscere quali sono i cellulari che supportano il 5G, abbiamo una buona notizia: abbiamo raccolto i migliori smartphone 5G acquistabili in questa lista dettagliata, descrivendo i punti di forza di ogni telefono e indicandovi anche dove poterlo acquistare al prezzo più conveniente.