Il futuro dell’Internet of Things con l’avvento del 5G
di Germano Costi
Con la proliferazione del 5G verso settori verticali nuovi ed esistenti, stiamo assistendo all’unione di tecnologie rivoluzionarie di questo decennio, come l’IA e il calcolo sul bordo.
Non solo stiamo sfruttando le sinergie intrinseche di queste tecnologie per spingere al massimo le prestazioni del 5G per servizi critici, ma stiamo anche ridimensionando il 5G NR con NR-Light per soddisfare diverse esigenze, esplorando la possibilità di portarlo ancora più in là per affrontare casi d’uso IoT su larga scala.
Continua a leggere questo articolo per scoprire come Qualcomm sta guidando il settore per realizzare la visione del 5G IoT e oltre, verso nuovi paradigmi che si prospettano per l’evoluzione futura della tecnologia.
Siamo solo all’inizio dell’era del 5G, ma abbiamo già assistito a un tasso senza precedenti di implementazione delle reti 5G e a una crescente domanda di supporto per una vasta gamma di dispositivi 5G, a cominciare dagli smartphone. Presso Qualcomm, la nostra visione per il 5G è quella di un tessuto di connettività unificante per l’Internet of Things (IoT), che darà vita al nostro futuro ultra-connesso.
Crediamo che il 5G toccherà tutti gli aspetti della nostra vita, affrontando l’insaziabile bisogno di una maggiore connettività. Si prevede che, con nuove capacità ed efficienze, il 5G continuerà a espandere il raggio delle comunicazioni wireless verso nuove industrie, ben oltre l’ecosistema mobile tradizionale.
Il futuro dell’IoT basato sull’Intelligent Wireless Edge
Attualmente, la maggior parte delle applicazioni IoT si basa su una soluzione di sistema in cui i dispositivi IoT sono collegati a un cloud centrale in cui risiede la maggior parte dell’intelligenza. In questo caso, i dispositivi IoT (ad esempio, i sensori) raccolgono e inviano dati grezzi al cloud centrale, e quest’ultimo ha la responsabilità di estrarre informazioni e prendere decisioni. La portata estesa del 5G dovrebbe alimentare la rapida crescita dell’IoT.
Uno studio recente di McKinsey prevede che il numero di dispositivi connessi raggiungerà 43 miliardi entro il 2023. Il gran numero di nuovi dispositivi che richiedono connettività renderà difficile l’efficienza del modello centralizzato di cloud attuale, specialmente date la mole di dati e le esigenze dei nuovi casi d’uso, come l’automazione industriale, che introduce requisiti di sistema ancora più rigorosi in termini di privacy e la necessità di mantenere i dati sensibili in loco.
Questa combinazione di aumento del volume e requisiti di privacy accresciuti è un buon esempio del perché servirà un nuovo paradigma di intelligenza distribuita affinché l’IoT raggiunga il suo pieno potenziale. Con il bordo wireless intelligente, non solo la scalabilità dell’IoT diventerà più efficiente, ma porterà anche nuovi benefici come la riduzione della latenza e l’incremento della privacy.
Il 5G in continua evoluzione per soddisfare le diverse esigenze IoT
Mentre il primo rilascio di standard 5G, 3GPP Release 15, si è concentrato sull’ottimizzazione della banda larga mobile (eMBB) per ottenere maggiore capacità, maggiore velocità di trasferimento dati e minor latenza, ha anche stabilito le basi tecnologiche per il futuro delle innovazioni del 5G NR.
Nel successivo rilascio di standard 5G, il 3GPP Release 16, si è compiuto uno sforzo concertato per aggiungere nuove funzionalità al 5G al fine di estendere la sua portata a nuove industrie. Ad esempio, il pieno potenziale dell’Industria 4.0 può essere realizzato “tagliando i fili” nell’automazione industriale.
Il Release 16 introduce comunicazioni ultra affidabili e a bassa latenza (eURLLC) per fornire una latenza di millisecondi, reti a tempo determinato (TSN) per trasmissioni con tempistiche determinate e supporto per la rete privata e lo spettro non concesso (NR-U) per dispiegamenti più flessibili. Un’altra nuova funzionalità del Release 16 è l’introduzione della posizione 5G ad alta affidabilità, che integra i servizi di posizionamento esistenti come il GNSS, consentendo un ampio set di casi d’uso IoT 5G, come il tracciamento degli asset.
Ridimensionamento per IoT a complessità inferiore
Il 5G connetterà in modo efficiente miliardi di dispositivi IoT a bassa complessità, come sensori ambientali e contatori di servizi pubblici. Questi dispositivi IoT solitamente tollerano ritardi e si concentrano sull’efficienza di complessità e consumo energetico ridotto. Per affrontare questo segmento IoT, il 3GPP continua a evolvere NB-IoT (larghezza di banda di 200 kHz) ed eMTC (larghezza di banda di 1,4 MHz) per apportare maggiori capacità ed efficienze. Il Release 16 ha aggiunto il supporto per queste tecnologie in modo che possano operare con una rete centrale 5G e con dispiegamenti NR 5G.
Mentre il Release 16 ha iniziato a soddisfare le esigenze IoT in questi due estremi di prestazioni molto elevate (ad esempio, IIoT) e complessità molto bassa (ad esempio, NB-IoT), ci sono ancora una vasta gamma di applicazioni IoT intermedie.
Per soddisfare queste esigenze, il Release 17 del 3GPP sta introducendo il 5G NR-Light, che porterà nuove efficienze per dispositivi a complessità inferiore come telecamere industriali, dispositivi indossabili di fascia alta e smartphone di fascia inferiore. Mentre i dettagli di NR-Light sono ancora in fase di definizione, l’approccio generale è di ridimensionare il design corrente del 5G NR. Ecco alcuni aspetti chiave del design che sono attualmente in fase di valutazione:
- Complessità ridotta: supporto per larghezze di banda massime più strette dei dispositivi, fino a 10/20 MHz nello spettro sub-7 GHz, singolo RX, half-duplex.
- Consumo energetico migliorato: miglioramento delle modalità a basso consumo energetico come il PSM e l’eDRX, riduzione della potenza di uscita.
- Efficienza della rete ottimizzata: supporto per la coesistenza di dispositivi half e full-duplex, riduzione degli overhead di segnalazione.
- Copertura ottimizzata: ripristino delle perdite di copertura con una complessità ridotta tramite ripetizioni, raggruppamenti e ripetitori/collegamenti laterali.
Oltre al Release 17, continueremo a promuovere la ricerca e lo sviluppo di sistemi futuri per potenziare ulteriormente il 5G per l’IoT. Una delle aree di interesse è l’espansione del design basato su 5G NR per i casi d’uso IoT su larga scala mediante un ulteriore ridimensionamento di NR-Light nelle prossime versioni, sfruttando le tecnologie intrinseche del 5G NR come le nuove forme d’onda, la codifica dei canali e la topologia. Grazie al design flessibile di 5G NR, tutti i servizi IoT 5G esistenti e futuri possono coesistere senza soluzione di continuità, realizzando la nostra visione di 5G di supportare tutte le esigenze del futuro connesso.
Un approccio di sistema – il metodo di Qualcomm
La connessione di un numero massiccio di dispositivi IoT porta naturalmente alla domanda di come scalare l’IoT in modo efficiente e sicuro. Questi sono sicuramente fattori molto importanti e la loro combinazione rappresenta una grande sfida, ma presso Qualcomm Technologies, ci piace affrontare e risolvere queste sfide tecnologiche “impossibili” con un approccio di sistema end-to-end. Ad esempio, i nostri chip IoT offrono sicurezza basata sull’hardware, supportata dai servizi wireless edge di Qualcomm, per consentire ai nostri clienti di concentrarsi su ciò che è più importante per loro: la costruzione delle loro soluzioni IoT.
Guardando avanti, prevediamo la necessità emergente di un nuovo paradigma di gestione dei dati end-to-end per affrontare la massiccia quantità di dati che verrà generata dal crescente numero di dispositivi IoT. Il focus non sarà più solo sulla gestione di questi dispositivi, ma anche sulla gestione dei dati stessi, compresi la proprietà dei dati (per i dati del dispositivo e associati), la provenienza (per stabilire una singola versione dei fatti) e la governance (per controllare la gestione e l’accesso ai dati).
Il team di ricerca di Qualcomm sta lavorando su diverse parti di questa soluzione end-to-end; ad esempio, stiamo studiando la crittografia omomorfica che potrebbe consentire di elaborare direttamente dati crittografati. Per saperne di più sulla nostra visione in questo ambito tecnologico, ti invitiamo a guardare questo video.
Arriverà il 6G dopo il 5G?
Sebbene il 5G sia ora in fase di implementazione commerciale, c’è ancora una ricca roadmap di future tecnologie 5G in arrivo. Vediamo il 5G e l’IA che si uniscono come una potente forza per l’innovazione in questo decennio, creando ciò che chiamiamo l’era della connettività intelligente. Ciò significa che il mondo sarà connesso con un numero crescente di dispositivi intelligenti ben oltre ciò che abbiamo visto finora.
Con l’IA che diventa parte integrante di questi dispositivi connessi e con il continuo sviluppo della computazione visiva e delle interfacce utente, prevediamo un livello di interazione più stretto tra persone e dispositivi, presentandoci la possibilità di una nuova era di connettività wireless. La tecnologia wireless continuerà a evolversi, così come le innovazioni che plasmeranno il nostro futuro.
Questa ricerca è in corso e in qualche momento, ci aspettiamo che arriverà il 6G. Che segua o meno il consueto ciclo di 10 anni tra le nuove generazioni di tecnologia wireless, Qualcomm continuerà a spingere l’innovazione portando tecnologie di prossima generazione nel mondo.