5G: a cosa serve davvero? Quintarelli: “Ecco quale sarà il vero traino delle nuove reti”

Articolo pubblicato su CorCom il 9 settembre 2020

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Il 5G è fondamentale per lo sviluppo economico del paese. Si, ma perché? Per la sua minore latenza? Perché ci permetterà di dialogare col frigo e di sapere se lo yogurt è scaduto? Per abilitare la circolazione delle auto a guida autonoma o per consentire operazioni chirurgiche a distanza?

Proviamo a fare un po’ di chiarezza, per capire – oltre l’hype – perché la vera killer application della nuova generazione mobile, per gli utenti, non sarà, probabilmente, nessuna di quelle finora pubblicizzate.

5G, alcuni elementi tecnici

Ricordiamo che la promessa delle caratteristiche distintive del 5G riguarda un minore dispendio energetico a parità di bit trasmessi (cosa ecologicamente commendevole) accompagnata da maggiore “banda” (throughput) con minore latenza il tutto con una maggiore capillarità e minori emissioni.

Per capire con una semplice analogia, pensiamo ad una manichetta da pompiere ed una cannuccia: il throughput è la quantità di acqua che esce dal tubo per unità di tempo. Dipende da molti fattori quali la sezione del tubo, la pressione dell’acqua e, non ultimo, quanta acqua al secondo l’acquedotto è in grado di consegnare effettivamente al tubo.

La latenza è una misura del tempo di attraversamento, ovvero quanto tempo ci mette la molecola d’acqua che entra nel tubo ad uscire dall’altro lato.

Tabella 1 – Throughput (“banda”) dei vari standard (valori indicativi)

(*) senza congestioni

Tabella 2 – Latenza (millisecondi) dei vari standard (valori indicativi)

Si sente dire che il 5G avrà una latenza di 1ms. Questo è un dato limite, in condizioni di laboratorio che non si sperimenterà in pratica. Bisogna anche poi chiedersi “latenza per arrivare dove?”. Il nostro bit infilato nella rete a Frosinone esca a San Paolo del Brasile, pur alla velocità della luce e con pochi apparati di commutazione in mezzo, ci mette oltre 100ms (San Paolo è lontana!). Quindi in realtà si passerà da circa 150ms con il 4G a circa 120 ms con il 5G. Può sembrare poco, ma è un grande guadagno.

Se consideriamo che la maggior parte dei contenuti e servizi cui accediamo non si trova dall’altra parte del mondo ma in datacenter vicino a noi si può intuire che per accedere ai server di agendadigitale.eu la latenza sarà dimezzata. Se poi mettessimo una miriade di server, con contenuti replicati, in ogni città, ecco che la latenza potrebbe scendere anche oltre i valori indicati in tabella.

Bassa latenza, per quale business?

Quale sarebbe il business che necessiti di latenze così spinte, tale da giustificare una infrastruttura di server così capillare e diffusa? Non certo il video in streaming – non è drammatico attendere 30millisecondi in più per l’avvio di un film – ma ad esempio i giochi interattivi che richiedono tempi di reazione veloci (i tempi di reazione degli sportivi variano tra 100ms di un centometrista da record del mondo e 250ms di un “normale” professionista). Ecco che un videogiocatore professionista collegato ad un accesso 5G godrebbe di un vantaggio rispetto ad altri professionisti che lo potrebbero mettere sul primo gradino del podio. (Certo, non tutti siamo gamer professionisti).

Tutto questo, sempre che il resto della rete sia accuratamente dimensionata e non presenti ulteriori colli di bottiglia (congestioni) diversi dal segmento di accesso. E questo raramente è il caso.

Mentre sto scrivendo, un semplice comando ping verso un server collocato al cuore della rete italiana, dal mio PC riporta come latenze (andata e ritorno) un valore minimo di 46ms e massimo di 68ms, con una variabilità di circa il 50%. (viva lo smartworking! Con tante persone normalmente al lavoro in sede a contendersi la banda dell’ufficio, spesso la variabilità è maggiore).

C’è poi un ulteriore elemento da considerare, ovvero dove mettere l’applicazione: pensiamo ad un caschetto di realtà virtuale o realtà aumentata: quando chi lo indossa gira la testa, per non avvertire una chinetosi è importante che lo scorrimento delle immagini viste dall’occhio accompagni la sensazione di scorrimento determinata dall’apparato vestibolare nel nostro orecchio interno. Avere una bassa latenza può essere molto utile quindi per mitigare questa fastidiosissima sensazione.

Più vicino l’applicazione si trova al visore, meglio è.

Portare le applicazioni il più vicino possibile agli utenti è un paradigma che prende il nome di edge computing. Alcuni ipotizzano di realizzare miriadi di piccoli datacentre vicini alle antenne. Ma quale sarebbe l’applicazione che richiede latenza così bassa, che possa stare nel perimetro dell’operatore e giustificare questi investimenti? (ovvero per giustificare un sufficiente numero di utenti che paghino un quid in più per questa riduzione di latenza?).

La domanda non è banale, specie se si considera che il livello più estremo di edge computing è mettere il computer a casa dell’utente. Se l’applicazione fosse erogata da una console a casa collegata al caschetto, sarebbe (con qualche eccezione) ancora meglio che se tale applicazione fosse erogata da un server vicino al confine della rete (vicino all’accesso radio). Meglio ancora se l’applicazione è direttamente nel caschetto.

E quindi, a che serve davvero il 5G?

Alcuni spot televisivi proiettano l’immagine che il 5G abiliti droni che consegnano tazze di “frappuccini” alla nostra porta, bambini che si intrattengono con ologrammi di dinosauri che spuntano in giardino, telemedicina avanzatissima, tanto da poter eseguire una operazione in attesa di un matrimonio, auto che guidano da sole in città e spettatori che guardano i cestisti in campo girandogli attorno.

Ma sono queste le applicazioni del 5G? Cercando online si trovano interessanti spunti di utilizzo meno estremi della pubblicità televisiva. Ne commento alcuni:

• “Il 5G faciliterà soprattutto la vita dei robot, ovvero di quel mondo chiamato l’Internet of Things. Le cose, dai semafori al frigo di casa, sempre connesse alla rete. L’obiettivo del 5G è in sostanza quello di proporre in mobilità tutte quelle caratteristiche essenziali presenti nelle reti fisse, ma con una latenza persino più bassa rispetto alle connessioni via cavo”.
  Semafori e frigoriferi in mobilità. Ma poi siamo sicuri che abbiano bisogno ti tutta questa grande disponibilità di banda e che 20ms in meno siano determinanti per decidere di passare dal verde al giallo o per dirci che lo yogurt sta scadendo?

• “…consentirà anche di far interagire in un unico spettacolo musicisti, cantanti e artisti che si trovano in luoghi diversi”.

Una ridotta latenza, accompagnata da appositi circuiti di interfacciamento a bassa latenza di strumenti musicali, probabilmente consentirà alle persone di suonare assieme strumenti musicali da remoto. Il compito non è banale e dipende in certa misura anche dal tipo di musica suonata, ma questo è un caso d’uso che mi pare probabile, anche se ancora non è la killer application del 5G.

• “Questa connessione sarà importante in ambito medico per le nuove ambulanze connesse che riusciranno a dare tante informazioni all’ospedale ancor prima che il paziente arrivi. Previsti utilizzi nella telemedicina e nella robotica riabilitativa con possibilità di usare dispositivi IoT e controllo da remoto”.
  Naturalmente parliamo di tutte quelle ambulanze che hanno a bordo sistemi di diagnostica per immagini (TAC, RMN) che devono trasmettere molti Gigabyte in pochi secondi, perché di certo per dare saturazione ed ECG bastano pochi byte e durante il lockdown ci siamo abituati tutti anche a fare videoconferenze. Altrettanto dicasi per la riabilitazione fisioterapica: evidentemente si ritiene che alle macchine elettromeccaniche (che oggi si trovano solo in centri specializzati), se usate a domicilio, servano ben più dei 50Mbps che un LTE attuale può dare e non si possa prescindere da una latenza da centometrista per controllare come si sta piegando un ginocchio.

• “Nel campo della sicurezza e videosorveglianza verranno sfruttate videocamera ad altissima risoluzione con supporto 5G, installabili in stazioni e luoghi affollati”.
  Il video 4K richiede circa 16Mbps, l’8K (7680 × 4320) realisticamente ne richiederà circa 40-50Mbps. Niente che un accesso di rete fissa decente non possa sostenere. Certo, non lo si può guardare se non si è a casa.

• “Utilità anche nel settore del turismo e del giornalismo, quest’ultimo grazie al 5G potrà fornire immagini e notizie più tempestive in ogni parte della città”.

Che è il nocciolo del problema del giornalismo oggi…

• “Il 5G porta benefici anche alle auto a guida autonoma, poiché potranno dialogare in tempo reale con le infrastrutture delle strade e ottenere informazioni importanti per la viabilità e la sicurezza”.
  Viene da chiedersi come facciano oggi le auto autonome. Davvero avremo assolutamente bisogno di quella riduzione di latenza per segnalarsi posizioni e ostacoli? Anche supponendo che effettivamente sia così, che una latenza ridottissima sia indispensabile, allora non avrebbe più senso fare collegamenti diretti tra le auto, senza passare da una rete che comunque, per poca che sia, aggiunge della latenza?

Come noto, sono molto scettico sulle auto a guida autonoma in ambito cittadino per problemi di sicurezza legati ad un ambiente poco omogeneo e soprattutto non sorvegliabile. Il discorso cambia per le autostrade che sono ambienti omogenei e molto ben sorvegliati. La guida autonoma la vedremo probabilmente in autostrada, probabilmente con corsie riservate e più della comunicazione interveicolare potremo avere bisogno di tanta banda mobile per poter lavorare o intrattenerci durante gli spostamenti.

• “Anche le smart home avranno vantaggi dal 5G, tutti gli oggetti di casa saranno in grado di dialogare tra loro, ricevere informazioni dall’esterno ed essere controllati in remoto da un solo dispositivo”.
  Cosa c’è che non si può fare oggi con un accesso di rete fissa e con il wifi? (sperando che il dispositivo che controlla remotamente la nostra casa sia il nostro…) Siamo sicuri che la complessità di Narrowband-IoT (NB IoT) e la versione 5G potranno prevalere rispetto a wifi e bluetooth? Mi pare che la probabilità che ciò accada nel breve-medio periodo sia abbastanza bassa, a meno di qualche cigno nero che dia l’impulso necessario.

• “Una rete ultra-performante, sarà fondamentale per il passaggio all’Internet delle cose, ovvero per garantire lo sviluppo di applicazioni e servizi per la Smart City basati su sensori (ad esempio per il controllo del traffico, della raccolta rifiuti, dell’illuminazione urbana, la logistica)”.

In 20 millisecondi ne passano di auto in una via e se ne versano di rifiuti. Se una lampada si brucia, poi, lo sappiamo prima!

• “Le nuove, velocissime reti mobili 5G contribuiranno anche a migliorare la sicurezza sulle strade. Oltre a permettere di trasferire più dati nella stessa unità di tempo, infatti, hanno una latenza molto minore e un ridotto tasso di errore: se col 4G un pacchetto di dati su mille viene “perso”, col 5G si arriva a uno su un milione. Sono questi due ultimi aspetti che consentiranno di rendere più efficaci i sistemi di sicurezza elettronici delle auto, che “dialogheranno” fra loro in tempo reale e con la certezza che l’informazione arrivi”.

Foto di ADMC da Pixabay