COSA E’ IL 5G
Il termine 5G si riferisce alla nuova tecnologia di telefonia mobile di quinta generazione, che rappresenta l’evoluzione di quelle attualmente utilizzate nel settore.
L’EUROPA ED IL 5G
A seguito della “COMUNICAZIONE DELLA COMMISSIONE AL PARLAMENTO EUROPEO, AL CONSIGLIO, AL COMITATO ECONOMICO E SOCIALE EUROPEO E AL COMITATO DELLE REGIONI” -Il 5G per l'Europa: un piano d'azione- del 14 settembre 2016, il Ministero dello Sviluppo Economico ha recepito la strategia del 5G Action Plan della Commissione Europea.
Per l’EUROPA, infatti, il mercato unico digitale e la connettività per un mercato unico digitale competitivo, sono stati ritenuti elementi importanti per andare verso una società dei Gigabit europea, e le reti ad altissima capacità, quali quelle 5G, sono da considerare come una risorsa cruciale per consentire all'Europa di competere sul mercato globale.
Per l’Europa, appunto, un'altra “rivoluzione si delinea con una nuova generazione di tecnologie di rete, nota come 5G, che apre prospettive per nuovi modelli economici e aziendali digitali. Il 5G non è ancora pienamente standardizzato, ma le sue specifiche principali e i suoi elementi tecnologici costitutivi sono già stati sviluppati e testati. Il 5G è ritenuto un fattore di cambiamento, che darà il via a trasformazioni industriali attraverso servizi a banda larga senza fili forniti a velocità Gigabit, al sostegno di nuovi tipi di applicazioni che collegano dispositivi e oggetti (internet degli oggetti), e alla versatilità grazie alla virtualizzazione dei software che consentono l'applicazione di modelli aziendali innovativi in vari settori (ad esempio i trasporti, la salute, l'industria manifatturiera, la logistica, l'energia, i media e l'intrattenimento). Tali trasformazioni hanno già avuto inizio affidandosi alle reti esistenti, ma avranno bisogno del 5G per raggiungere il loro pieno potenziale negli anni a venire”.
In Italia, riferimento base è la L.36 del 22/2/2001, Legge quadro sulla protezione da esposizioni a campi elettrici, magnetici e elettromagnetici. Essa fa riferimento alla Raccomandazione del Consiglio UE del 12/07/1999, relativa alla limitazione dell’esposizione della popolazione ai campi elettromagnetici da 0 a 300 GHz, ma pone – con il DPCM dell’8/07/2003 "Fissazione dei limiti di esposizione, dei valori di attenzione e degli obiettivi di qualità per la protezione della popolazione dalle esposizioni ai campi elettrici e magnetici ed elettromagnetici generati a frequenze comprese tra 100 kHz e 300 GHz" –condizioni cautelative con limiti più restrittivi, con richiamo al PRINCIPIO DIPRECAUZIONE, citato esplicitamente tra le finalità della Legge nell’art.1, con rimando del Trattato istitutivo dell’UE, art.174.
5G: DESCRIZIONE TECNICA
Le nuove reti 5G consentono la realizzazione di reti eterogenee, composte da un “mix” di macro e microcelle che utilizzano in modo coordinato nuove bande di frequenza con coperture molto diverse. Questa maggior complessità ha come conseguenza l’aumento dell’attività computazionale nei nodi di rete e la necessità di una gestione ottimizzata e centralizzata dei punti di trasmissione.
La designazione di nuove bande di frequenza ha previsto una prima serie di bande “pioniere” con una combinazione di spettro, con differenti caratteristiche, in modo da far fronte alle versatili esigenze del 5G.
Tale combinazione di spettro comprende:
- spettro inferiore a 1 GHz, concentrandosi sulla banda 700 MHz: la sua disponibilità non prima del 2022, come proposto dalla Commissione, è infatti indispensabile per la buona riuscita del 5G;
- spettro compreso tra 1 GHz e 6 GHz, per il quale le bande armonizzate a livello dell'UE sono già disponibili e autorizzate in modo tecnologicamente neutro in tutta Europa. In particolare, la banda 3,5 GHz sembra offrire un alto potenziale per diventare strategica per il lancio del 5G in Europa;
- spettro al di sopra dei 6 GHz, in vista della futura definizione di bande nuove e più ampie.
Su questa base indicativa della Comunità Europea, il MISE nel 2018 ha stabilito il Piano nazionale di ripartizione delle frequenze e indetto l’asta per l’assegnazione delle frequenze ai gestori, chiusa il 2 ottobre 2018, approvata con la determina di aggiudicazione del 9 ottobre 2018.
Il 5G si svilupperà, quindi, su tre bande di frequenze:
- la banda 700 MHz (da 694 a 790 MHz)
- la banda 3700 MHz (da 3600 a 3800MHz)
- la banda 26 GHz (da 26,5 a 27,5 GHz)
Il 5G a 700 MHz è analogo, come gestione, alle SRB (Stazioni Radio Base) con tecnologia 4G, ma con l’applicazione di un fattore correttivo(coefficiente di riduzione della massima potenza) conservativo.
Il 5G a 3700 MHz, è la novità più rilevante del 5G a livello radio ed è rappresentata dal sistema Massive-MIMO (Multi-Input Multi-Output), che può concentrare la potenza irradiata solo verso lo specifico terminale che si vuole raggiungere, nonché di parallelizzare le trasmissioni aumentando sensibilmente la velocità del collegamento radio quando le condizioni del canale lo consentono.
Il 5G delle bande di frequenze delle cosiddette “onde millimetriche”, intorno alla frequenza dei 26 GHz, rappresenta inoltre la seconda fase di sviluppo del 5G che sarà quella che porterà i maggiori cambiamenti nella struttura fisica delle reti sul territorio.
Un approfondimento a parte è da effettuare appunto per le onde millimetriche, Massive-MIMO: infatti, tra gli aspetti di particolare novità, la tecnologia 5G consiste nel fatto che non sarà finalizzata solo alla comunicazione tra persone, ma anche alla interconnessione di sistemi automatizzati, e la comunicazione diretta dei dispositivi wireless, utilizzando in particolare tali onde elettromagnetiche di frequenza appartenente alla banda 26,5-27,5 GHz. Le denominate “onde millimetriche” che in specifico corrispondono alle frequenze comprese tra 30 e 300 GHz (lunghezze d’onda comprese tra 1 e 10 mm).
Essendo tali onde elettromagnetiche di elevata frequenza non riescono, durante la loro propagazione, a penetrare attraverso gli edifici o comunque a superare ostacoli. Per “risolvere” tale difficoltà, quindi, si installeranno numerose small cells (piccole celle), con le aree di territorio coperte dal segnale a radiofrequenza le cui dimensioni, che possono andare da una decina di metri (indoor) a qualche centinaio di metri(outdoor), sono molto inferiori a quelle delle macro-celle, tipiche delle precedenti tecnologie, che possono essere estese anche diversi chilometri. Quindi più antenne ma con potenze di emissione più basse.
L’aumento degli impianti, però, non significherà necessariamente un aumento di emissioni elettromagnetiche, inquanto nelle prime fasi di implementazione del 5G le antenne dello stesso sistema andranno ad aggiungersi agli altri sistemi (2G, 3G, 4G), già presenti, stabilizzando di fatto le emissioni complessive; tuttavia, se rimarrà solo il 5G, si potrebbe avere una progressiva diminuzione dei livelli di campo elettromagnetico, in quanto, proprio per le caratteristiche sopra illustrate, l´uso di particolari antenne “adattative” fa sì che le emissioni derivanti dal sistema 5G possano essere realizzate con potenze inferiori.
Si avranno, con il 5G, celle di copertura di dimensioni più piccole di quelle attualmente utilizzate per la telefonia cellulare, e pertanto saranno utilizzate potenze di emissione più basse di quelle attuali.
La nuova tecnologia pertanto si evolve in “massive Mimo”, con una previsione di un numero di antenne di trasmissione tale da riuscire a modellare il fascio emissivo, dando ai lobi di trasmissione la forma e direzione più opportuna per ottimizzare il collegamento.
Questa nuova filosofia della tecnologia, nota come beam forming, contribuisce a realizzare un sistema di trasmissione più efficiente per un particolare utente o gruppo di utenti, favorendo anche la riduzione delle interferenze ed a indirizzare la potenza solo laddove ci sia una reale necessità.
Le procedure definite dal SNPA, Sistema Nazionale per la Protezione dell’Ambiente costituito dalle ARPA, con le delibere 59/2019 e 69/2020 definiscono i criteri per la presentazione dei progetti degli impianti 5G e permettono la valutazione delle domande di autorizzazione all’installazione di impianti di telefonia mobile anche con antenne mMIMO.
REALIZZAZIONE DELLA RETE 5G IN ITALIA
I gestori telefonici titolari dell’assegnazione delle frequenze hanno iniziato la sperimentazione e la realizzazione della rete del 5G che interesserà le tre bande di frequenze: la banda 700 MHz (da 694 a 790MHz), la banda 3700 MHz (da 3600 a 3800MHz) e la banda 26 GHz (da 26,5 a 27,5 GHz)
Per i gestori e per l’utenza è importante avere una migliore rete 5G, soprattutto più efficace, e ciò si realizza con la strutturazione di reti eterogenee. Un tassello della rete 5G, infatti, è quello di avere parte della rete alla frequenza a 700 MHz; ciò permette la facilitazione dell'attraversamento degli ostacoli garantendo una connettività soprattutto all'interno degli edifici, allineandosi a quella del 4G già oggi utilizzata.
In pratica, la banda 700 MHz del 5G – che è da considerare analogo ai sistemi esistenti - presenta le migliori caratteristiche di propagazione tra le bande radiomobili, ed è pertanto particolarmente indicata per ottenere ampie aree di copertura e migliore penetrazione indoor.
La banda 700 MHz, inoltre, potrà essere attivata dai gestori di telefonia mobile solo dopo il luglio 2022, in quanto attualmente è destinata ai canali delle trasmissioni televisive.
Le altre frequenze nel sistema 5G vanno da 3600 a 3800 MHz, caratterizzano la banda intermedia del 5Gche permettere di realizzare coperture macro-cellulari in ambienti molto abitati.
La banda 3700 MHz è per il 5G quella su cui è stata eseguita la sperimentazione in diverse città Italiane tra le quali Milano, Prato, L’Aquila, Bari e Matera. Tale banda ha un ampio spettro di frequenza, caratterizzato da onde elettromagnetiche con caratteristiche diverse tra loro.
Ovviamente incrementeranno il numero delle antenne, per gestire macro e micro celle che utilizzano diverse bande di frequenza coordinate.
Attualmente lo spazio elettromagnetico a disposizione per l’aggiunta di nuovi sistemi emissivi è prossimo alla saturazione soprattutto nelle zone ad alta densità abitativi, anche se l’inquinamento è contenuto entro i limiti dei valori ammissibili per normativa e sulla base delle simulazioni modellistiche previsionali e cautelativi.
Pertanto, l’implementazione dei sistemi 5G richiede l’analisi dei siti di SRB al fine di riequilibrare le emissioni e far sì che anche con la nuova tecnologia siano rispettati i limiti vigenti italiani di cui al DPCM 8luglio 2003.
Ovviamente, le metodologie di valutazione previsionale, basate su ipotesi cautelative, tengono conto della massima potenza trasmissibile e definiscono sempre uno spazio elettromagnetico non saturo. Quindi la descrizione dello scenario reale, in quanto i livelli di esposizione stimati sono generalmente superiori rispetto a quelli misurati, è quello di livelli espositivi più bassi rispetto a quelli considerati per uno spazio elettromagnetico non saturo.
Nell’evoluzione in atto del quadro tecnologico e dei relativi criteri valutativi il SNPA si è da subito attivato, attraverso il GdL “Esposizione a campi elettromagnetici” e la Rete dei referenti tecnici delle varie Agenzie, con il contributo degli operatori esperti di tutte le Agenzie e di ISPRA. E’ stato prodotto il documento “Criteri di valutazione delle domande di autorizzazione all’installazione di impianti di telefonia mobile con antenne mMIMO” (le antenne utilizzate nella tecnologia 5G), approvato dal Consiglio SNPA nella riunione del 2/10/2019, e già aggiornato nella riunione del 6/02/2020, a testimonianza dell’attenzione allo sviluppo delle conoscenze ed esperienze a livello internazionale e nazionale, con diretta partecipazione degli operatori SNPA, sulle tecnologie utilizzate per gli impianti di telefonia mobile 5G.
Il documento specifica le informazioni che i Gestori degli impianti di telecomunicazione per telefonia mobile devono fornire alle ARPA, con le relative tempistiche, ai fini dell’espressione del parere tecnico di competenza nell’ambito del procedimento amministrativo per il rilascio dell’autorizzazione. In particolare le informazioni riguardano le modalità di costruzione del diagramma di irradiazione degli impianti – diagramma di irradiazione che non costituisce la fotografia – diciamo così – di una situazione costante nel tempo, ma è l’inviluppo di tutte le possibili modalità di irradiazione dell’antenna – ecco perché si parla di costruzione del diagramma di irradiazione, e poi il controllo delle potenze emesse.
Per approfondire: