Telecomunicazioni: 5G e 802.11ax : gli standard wireless emergenti: la visione di Cambium Networks

5G e 802.11ax : gli standard wireless emergenti

Atul Bhatnagar, Presidente e CEO di Cambium Networks, esamina lo status e il significato tecnologico dei nuovi standard di trasmissione e delinea la visione dell'azienda sulla loro implementazione in prodotti e servizi.

Nella sua accezione più semplice, il 5G si riferisce alle comunicazioni mobili di quinta generazione. In alcuni contesti, si riferisce specificamente agli standard che soddisfano i requisiti IMT-2020 pubblicati dall'ITU Radiocommunication Sector (ITU-R), uno dei tre settori dell'International Telecommunication Union, nel 2012. In altri ambiti ancora si usa il termine per indicare la vasta gamma di nuovi servizi abilitati dalle reti 5G.

I requisiti IMT-2020 riguardano tre principali tipologie d'uso: 1) il potenziamento della banda larga mobile (eMBB); 2) in ambito IoT l'mMTC (Massive Machine Type Communication) ; e 3) le comunicazioni a bassa latenza ultra-affidabili (URLLC). Il 5G, essendo abbastanza flessibile per affrontare questi casi d'utilizzo diversi e spesso in conflitto tra loro, consentirà un insieme diversificato di nuovi servizi.

Lo standard 10P LTE 3GPP è stato riconosciuto dall'ITU-R come standard di comunicazione mobile di quarta generazione nel 2010. Mentre LTE continua ad essere migliorato e supporta velocità di trasmissione dati superiori a 1 Gbps, oltre alle applicazioni IoT (Internet of Things), LTE non è stato in grado di soddisfare pienamente i requisiti IMT-2020. Per questo motivo, 3GPP ha sviluppato la 5G NR (New Radio), una nuova Radio Access Technology (RAT) .

Combinando 5G NR e LTE, 3GPP offre in tal modo uno standard composito che soddisfa i requisiti IMT-2020. La modalità di utilizzo principale per il 5G, almeno per il breve e medio termine, sarà la banda larga mobile fornita dai Mobile Network Operator (MNO).

Il 5G e il Fixed Wireless Broadband (FWB)

Un utilizzo importante per i 5G è il Fixed Wireless Broadband (FWB). Nello sviluppo delle nostre tecnologie abbiamo affrontato e dato risposte alle numerose differenze ed esigenze peculiari del FWB rispetto alle sole comunicazioni Wi-Fi o mobili a banda larga:

• Pianificazione radio per implementazioni fisse
• Modelli di traffico dati per abbonati residenziali e aziendali
• Propagazione radio del fixed wireless
• Layer 2 networking
• Messaggistica unicast e multicast
• Livelli di qualità del servizio
• Antenne e strutture CPE (Customer Premise Equipment) per esterni
• Installazioni outdoor residenziali e business

Le tecnologie chiave del 5G includono beamforming e MIMO Multi-User (MU-MIMO), tecnologie che abbiamo integrato nelle soluzioni cnMedusa, ottimizzate per le esigenze del FWB.

Come funzioneranno le reti adottando algoritmi e standard 5G?

LTE è un componente fondamentale del 5G. Abbiamo acquisito una notevole competenza in LTE, sviluppando un primo prodotto LTE, cnRanger ™. La piattaforma cnRanger, pensata espressamente per l'accesso a banda larga fissa, è conforme all'interfaccia 3GPP, e la sua roadmap si evolverà per supportare lo standard 5G NR e portare la tecnologia 5G nelle bande sub-6 GHz.
Cambium Networks sta sviluppando attivamente un prodotto FWB a 28 GHz compatibile con 5G NR, dove compatibilità significa che il Radio Access Network (RAN) opererà con CPE compatibili con 5G NR quando saranno disponibili.

I primi dispositivi che supporteranno il 5G NR saranno ottimizzati per la banda larga mobile fornita dagli operatori. Ciò significa che sono progettati per telefoni o piccoli terminali e supportano l'LTE e i precedenti standard di comunicazione mobile. In genere fanno affidamento sull'accesso a uno spettro con licenza sub-6 GHz per garantire la disponibilità dei collegamenti in condizioni "non-line of sight."

Se pensiamo invece all'ottimizzazione di un prodotto specificatamente utilizzato in ambito per FWB, ci sono molte aree per il miglioramento delle prestazioni e la riduzione dei costi:

• Antenne CPE
• Gestione dell'alimentazione CPE
• Progettazione dello scheduler per distribuzioni statiche
• Assenza di supporto alla mobilità
• Riduzione dei requisiti di compatibilità con le versioni precedenti e dei costi connessi.

Il 5G e le applicazioni IIoT

Le reti LPWA (low-power wide area) basate su 5G saranno il mezzo di trasporto preferito per l'IoT grazie alla durata delle batterie, il provisioning semplificato e le connessioni a lunga distanza per le applicazioni di automazione e analisi. L'adozione degli standard 3GPP come NB-IOT e CAT-M1 è già cominciata oggi e in futuro verranno migrati verso gli standard 5G.

In parallelo, le reti basate sul protocollo LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) consentono alle reti private di coesistere con quelle pubbliche.
La combinazione delle reti private LoRa e di quelle private e pubbliche 5G offre agli utilizzatori industriali la flessibilità necessaria per raggiungere i loro obiettivi, sulla base di criteri quali OPEX vs. CAPEX, licenziata vs non-licenziata, consumo energetico, autonomia, copertura, capacità e QoS (Quality of Service).

Come supportare efficacemente aziende e WISP perché possano trarre i massimi benefici dal 5G?

Cambium Networks sta lavorando attivamente su prodotti a onda millimetrica sia per le bande licenziate licenza disponibili sia per bande non licenziate da 60 GHz. Insieme, queste offrono nuove opzioni a prezzi accessibili per WISP e utenti aziendali per ottenere velocità di trasmissione dati più elevate nelle reti di accesso. Nuovi strumenti di pianificazione radio e funzionalità di installazione saranno introdotte insieme a queste piattaforme per affrontare i problemi di allineamento osservati a queste lunghezze d'onda più brevi.

Il 5G rimpiazzerà il Wi-Fi?

5G non sostituirà il Wi-Fi. Se pensiamo alla comunicazione dati in termini di costo/Mbps, l'utilizzo del Wi-Fi per WLAN è decisamente conveniente rispetto a LTE / 5G NR ed è probabile che la situazione rimanga tale anche per il prossimo futuro. 802.11ax (ora noto anche come Wi-Fi 6) ha molti vantaggi nel protocollo Wi-Fi che migliorano le prestazioni, specialmente per le applicazioni comunemente utilizzate.
Le notizie sulla morte del Wi-Fi sono sicuramente esagerate. Ci sono almeno tre motivi per cui il 5G non sostituirà il Wi-Fi nel prossimo futuro:

1. I chipset Wi-Fi sono economici e offrono il miglior rapporto costo/Mbps. I chip Wi-Fi sono usati ovunque, dagli smartphone ai PC e dai dispositivi aziendali ai dispositivi domestici intelligenti: ogni anno vengono forniti oltre tre miliardi di chip Wi-Fi. Le nuove tecnologie per le reti di tipo aziendale potrebbero entrare nella case dei consumatori poiché sempre più numerosi oggetti connessi aumenteranno la domanda di connettività e affidabilità di livello enterprise. Allo stesso tempo, le reti aziendali tradizionali continuano a preferire il Wi-Fi come rete di accesso per dipendenti, ospiti e dispositivi di back-office come scanner, stampanti, controlli ambientali e dispositivi per la sicurezza.

2. Lo standard 802.11ax abbraccia e supporta gli stessi obiettivi del 5G, ovvero maggiore efficienza dello spettro, networking deterministico e slicing del servizio. 802.11ax e 5G condividono obiettivi comuni e implementazioni complementari. Nulla nel prossimo futuro modificherà la facilità di implementazione e le performance ad alta capacità che hanno decretato il successo degli standard Wi-Fi 802.11.

3. L'accesso Wi-Fi pubblico è un modello economico basato sui servizi, mentre le reti cellulari mobili sono un modello economico basato su tariffe. Consideriamo il numero di hotel, caffetterie, ristoranti, centri di trasporto e persino parchi pubblici e città che offrono accesso Wi-Fi gratuito: i servizi forniti attraverso l'accesso Wi-Fi pubblico ripagano più del costo dell'attrezzatura di rete. Le reti di accesso mobile basate su 5G sono a pagamento e non possono sostituire l'accesso di rete gratuito basato su servizi offerto dal Wi-Fi pubblico.


La visione di Cambium Networks

Le tipologie di utilizzo del 5G e i servizi sviluppati dal gruppo di lavoro per affrontarle, offrono a Cambium Networks un potente set di strumenti per creare soluzioni di rete avanzate ottimizzate per l'accesso a banda larga fissa. La nostra esperienza pratica e di successo con tecnologie 5G come Massive MU-MIMO e beamsteering, unita alla nostra consolidata comprensione delle esigenze del mercato della banda larga fissa, ci consentirà di accelerare lo sviluppo di applicazioni e soluzioni pratiche che incorporano servizi 5G. Applicheremo questi servizi attraverso il nostro modello di Wireless Fabric, sfruttando i punti di forza delle architetture di rete PTP, PMP, LTE e Wi-Fi e utilizzando sia lo spettro licenziato che non licenziato, per offrire soluzioni altamente differenziate ed economicamente vantaggiose per i nostri clienti.