Reti 5G private per l’industria

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Sicurezza, affidabilità, latenza ridotta e capacità di trasmissione garantita sono le caratteristiche più apprezzate delle reti private 5G, che hanno iniziato a dimostrare i loro vantaggi per supportare applicazioni innovative in campo industriale e nella logistica

Le reti private mobili 5G, o MPN (Mobile Private Network) 5G, sono delle reti mobili come quelle degli operatori di telefonia (realizzate con gli stessi componenti e la medesima architettura), ma che funzionano in ambienti ‘riservati’, piccoli o grandi che siano, per esempio per garantire i servizi di comunicazione alle sole persone e oggetti appartenenti a una sola azienda o ambiente industriale. Le reti private mobili possono essere costruite in modo ‘virtuale’, ossia sfruttando una porzione dell’infrastruttura pubblica in maniera sicura e dedicata, oppure in modo del tutto ‘autonomo’, in cui i componenti essenziali di un’intera infrastruttura di rete sono ‘isolati’ e indipendenti, in modo da non avere alcun contatto con l’esterno. Tuttavia, più frequentemente le reti private mobili sono costruite con un’infrastruttura ‘ibrida’, nella quale alcuni elementi di rete sono privati, mentre altri vengono condivisi con altri clienti o con l’operatore di rete, per rispondere con flessibilità alle diverse esigenze di ognuno, ma senza dover affrontare i notevoli costi di investimento richiesti per costruire un’infrastruttura di rete totalmente indipendente.

Applicazioni di una rete mobile privata nell’industria

La reti private mobili servono per connettere oggetti e dispositivi in modo sicuro, garantendo una copertura di rete continua anche di dispositivi e persone in movimento, in ambienti industriali che possono essere anche molto ampi, superando così i limiti e vincoli delle classiche soluzioni IoT cablate o wi-fi. Le applicazioni industriali possono essere molteplici: dal monitoraggio di sensori al tracking e localizzazione di precisione, dalla gestione della forza lavoro connessa fino alla sorveglianza e sicurezza degli ambienti. Le reti private 5G possono supportare anche applicazioni ad alta intensità di dati, come la realtà aumentata (AR) e la realtà virtuale (VR) utilizzate per la formazione e la progettazione. Così come possono supportare applicazioni dove sono richieste comunicazioni a bassa latenza e alta affidabilità, come la robotica o la sincronizzazione precisa di sistemi di movimentazione su larga scala. Inoltre, nei contesti applicativi dove è richiesta una copertura non solo legata a un’area locale, come una fabbrica o un magazzino, ma estesa su un territorio più ampio, la possibilità di sfruttare soluzioni ibride che combinano reti pubbliche e private potrà giocare un ruolo decisivo nella scelta tecnologica a favore del 5G. Un esempio tipico è il settore della logistica, che attraverso una rete ibrida può tracciare con lo stesso dispositivo gli spostamenti della merce lungo tutto il processo, dalla movimentazione all’interno della fabbrica, fino alla consegna al cliente finale, coinvolgendo tutti gli attori coinvolti.

I vantaggi di un’infrastruttura mobile privata

Le prestazioni ottenibili con la reti mobile private 5G sono declinabili in varie dimensioni. Innanzitutto, offrono notevoli vantaggi in termini di sicurezza e affidabilità di tracciamento delle attività, perché esiste un dispositivo fisico (la SIM) che viene univocamente associato a un oggetto o una persona tramite un dispositivo indossabile. I meccanismi di autenticazione delle SIM tipici delle reti mobili hanno dimostrato nel corso dei decenni la loro affidabilità e robustezza, dando così la possibilità di dare accesso alla rete privata ai soli dispositivi abilitati, secondo le esigenze specifiche dell’azienda, che ne può gestire in autonomia credenziali e diritti di accesso con la massima flessibilità. Le reti mobili private 5G offrono enormi vantaggi anche in termini di affidabilità e disponibilità della rete, in quanto operano su porzioni di frequenze concesse in licenza, quindi garantite ed esclusive. Si tratta di una delle più grandi differenze rispetto ad altre tecnologie di comunicazione wireless alternative utilizzate nell’industria, come wi-fi o Bluetooth, che invece operano su porzioni di spettro a uso libero e incontrollato (le bande ISM), per loro natura soggette a condivisione con chiunque altro decida di utilizzarle nello stesso ambiente. Inoltre, una rete mobile privata 5G garantisce intrinsecamente la mobilità, superando facilmente i limiti delle soluzioni alternative in termini di copertura. Quando serve connettere dispositivi e persone in spazi molto ampi, la tecnologia cellulare consente nativamente di supportare il passaggio senza disconnessione, neppure minima, da un’area coperta a un’altra, con l’affidabile procedura di handover tipica delle reti cellulari, operazione che, per esempio, non sempre può essere garantita in modo semplice con le reti wi-fi. Altri vantaggi offerti delle reti 5G private sono legati alla copertura, cioè alla possibilità di garantire il servizio su aree talmente grandi che sarebbe impossibile, o comunque economicamente svantaggioso, da far raggiungere con altri sistemi di comunicazione. Fino all’arrivo delle reti 4G e 5G, la tecnologia cellulare scontava però un deficit di velocità di trasmissione e larghezza di banda rispetto alle tecnologie wireless alternative come il wi-fi. Con la definizione dei tre standard principali del 5G (Release 16, Release 16 e Release 17), con cui sono state definite le caratteristiche che rendono questa tecnologia distintiva rispetto alle precedenti generazioni di reti mobili (velocità di trasmissione dati, latenza e alta densità dei dispositivi connessi), invece, oggi per le applicazioni industriali le reti private 5G possono garantire prestazioni reali addirittura superiori a quelle delle reti wi-fi.

Evoluzione tecnologica degli standard 5G per l’industria

La Release 16 degli standard 5G, nello specifico, ha introdotto caratteristiche di latenza e affidabilità perfette per le applicazioni industriali, che hanno generato nelle aziende un crescente interesse verso i dispositivi che le supportano, per poter sviluppare i primi progetti mission critical. Allo stesso modo, le funzioni introdotte nella Release 17, legate ai servizi Massive IoT, hanno completato gli ‘ingredienti tecnologici’ necessari per iniziare a realizzare soluzioni che sfruttano il vero potenziale del 5G. Tuttavia, le reti 5G non sono tutte uguali. Infatti, con l’acronimo 5G si è scelto di indicare tutta una classe di reti e servizi. anche molto diversi tra loro, che non necessariamente sono fruibili con tutte le reti. Una differenza fondamentale prevista dagli standard 5G sono le reti 5G cosiddette SA (Stand Alone) e NSA (Non Stand Alone). Praticamente tutte le reti commerciali 5G oggi attive per il mercato consumer funzionano nella modalità NSA, la quale per il suo funzionamento si appoggia per alcune funzioni fondamentali a una rete 4G esistente. Al contrario, una rete 5G autonoma (SA) non richiede la presenza di un’infrastruttura 4G per il suo funzionamento e può sfruttare integralmente tutti i vantaggi prestazionali offerti dalle reti 5G di nuova generazione. Una rete 5G SA permette di sfruttare appieno tutte le modalità di comunicazione più efficienti, definiti dagli standard più recenti, e basati su un’architettura più snella ed efficace rispetto a quella delle reti 5G NSA, legate invece all’uso di protocolli e architetture di rete più tradizionali. Pertanto, nelle applicazioni industriali i massimi vantaggi prestazionali in termini di velocità di trasmissione, latenza e affidabilità si possono ottenere utilizzando una copertura garantita da una rete 5G SA conforme agli standard 5G più recenti.

Casi reali e ostacoli da superare

Ormai tutti i principali operatori di telecomunicazioni hanno definito una propria offerta commerciale per reti mobili private 5G dedicate a una singola azienda. Si tratta ancora di un’offerta di nicchia, ma rappresenta un passo importante per dare una risposta all’esigenza di connettività per specifici ambienti industriali che risultano difficili o impossibili da coprire in altro modo, e per favorire lo sviluppo di un’infrastruttura di comunicazione innovativa, che poi potrà diventare la piattaforma abilitante di molte applicazioni legate alla trasformazione digitale. Secondo una ricerca pubblicata recentemente dall’‘Osservatorio 5G & Beyond’ del Politecnico di Milano, sono state censite oltre un centinaio di reti private 5G attive di cui si abbia evidenza pubblica in Europa, diverse delle quali in Italia. Inoltre, sono stati annunciati diversi casi di realizzazione di reti private 5G finanziate integralmente da privati, senza alcun contributo di fondi pubblici: è il segnale che alcune imprese riconoscono il potenziale di questa tecnologia di rete per favorire lo sviluppo di ‘innovazioni discontinue’ con un forte impatto sul loro business. L’ambito manifatturiero (44% delle reti) e quello logistico (30% delle reti) sono i principali ambiti in cui sono attivi più progetti in Europa. Il denominatore comune è la necessità di ottenere una copertura affidabile ad alte prestazioni su ampi spazi, oltre che di semplificare la gestione delle reti industriali presenti (riducendone il numero) e consentire lo sviluppo di nuove applicazioni, come la movimentazione automatica della merce nei piazzali delle aziende o negli insediamenti portuali. Nel contesto prettamente manifatturiero, invece, sono l’automotive e le miniere i settori applicativi predominanti. Tra gli ostacoli ancora da superare, invece, vi è una certa scarsità di offerta di terminali di classe industriale equipaggiati con moduli di comunicazione 5G, in particolare conformi alle versioni più recenti degli standard 5G SA. Tuttavia, l’offerta sta rapidamente crescendo e si prevede che la lacuna verrà colmata a breve.

I vantaggi delle reti 5G private per l’industria

1. Bassa latenza: le reti 5G private offrono latenze estremamente basse, consentendo comunicazioni quasi istantanee tra dispositivi connessi. Questa caratteristica è essenziale per applicazioni in tempo reale, come il controllo remoto di macchinari e la robotica industriale;

2. elevata capacità e velocità: la larghezza di banda elevata e le velocità di trasmissione ultra-rapide della tecnologia 5G consentono il trasferimento di grandi quantità di dati in modo efficiente: ciò è cruciale per supportare applicazioni ad alta intensità di dati, come la realtà aumentata (AR) e virtuale (VR) utilizzate per la formazione e la progettazione;

3. massima affidabilità: le reti 5G private sono progettate per garantire la massima affidabilità delle comunicazioni, riducendo al minimo le interruzioni di servizio e garantendo una connettività costante, anche in ambienti industriali difficili;

4. sicurezza potenziata: le reti 5G private offrono livelli di sicurezza superiori rispetto alle reti pubbliche, consentendo alle aziende di implementare protocolli di crittografia avanzati e controlli di accesso per proteggere i dati sensibili e garantire la conformità normativa;

5. flessibilità e scalabilità: le reti 5G private sono altamente flessibili e possono essere personalizzate per soddisfare le esigenze specifiche di un’organizzazione. Inoltre, sono facilmente scalabili, consentendo alle aziende di espandere o modificare la propria infrastruttura di rete in base alla crescita delle esigenze aziendali.

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