Caratteristiche e differenza tra 4G e 5G in telecomunicazioni
4G e 5G sono tecnologie di rete cellulare. La tecnologia viene utilizzata per definire le reti mobili che consentono l’accesso wireless a Internet. Il potenziale punto di forza di qualsiasi rete mobile è che connette l’utente anche se sta viaggiando a una velocità maggiore.
Come funziona la rete mobile?
Ogni rete mobile ha tre componenti funzionali: rete di accesso radio, rete centrale e rete di trasporto.
- Rete di accesso radio (Radio Access Network): è quella a cui si connette il tuo telefono cellulare. Sono le torri installate sugli alti edifici della città.
- Core Network: è il componente di elaborazione centrale che calcola e collega la tua chiamata alla persona giusta.
- Rete di trasporto (Transport Network): collega la rete di accesso radio e la rete centrale per costruire una rete cellulare.
Cos’è il 4G?
Il 4G è la tecnologia di quarta generazione che utilizziamo per creare una rete cellulare o mobile a banda larga. Questa tecnologia succede al 3G e precede il 5G. International Telecommunication Union (ITU) definisce la caratteristica dello standard cellulare 4G.
Poiché il 4G succede a 3G e 2G, introduce ovviamente una maggiore velocità della larghezza di banda e una migliore capacità di rete.
Nel 1990 è stato introdotto il 2G e gli utenti di telefoni cellulari potevano solo effettuare telefonate e inviare messaggi di testo.
Inoltre, nel 2003, quando è stato introdotto il 3G , gli utenti mobili, oltre a effettuare telefonate e messaggi di testo, potevano accedere a Internet (navigazione di pagine Web, download di musica e video in movimento) ed effettuare videochiamate. La tecnologia 4G offre tutti i servizi che il 3G potrebbe, ma a un ritmo molto più veloce.
Come funziona il 4G?
La rete cellulare 4G suddivide l’area geografica in celle. Ogni cella dispone di una stazione base/torre cellulare che collega i dispositivi wireless alla rete e a Internet tramite segnali radio. Quando i dispositivi 4G si attivano, si connettono con le stazioni base, che trasmettono i dati da Internet al tuo dispositivo e viceversa.
Le reti cellulari 4G sono basate su OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) con MIMO (Multiple Input Multiple Output). OFDM offre una maggiore velocità e, con MIMO, la rete 4G riduce la congestione rispetto alla precedente tecnologia 3G. 4G è una rete all-IP, il che significa che utilizza IP per dati e voce.
Tipi di rete 4G
La tecnologia 4G si divide in due categorie più ampie, ovvero LTE (Long Term Evolution) e WiMAX.
Quando l’ITU ha definito gli standard per il 4G, gli operatori avevano bisogno di più hardware e reti per raggiungere gli standard definiti per il 4G. Quindi, la roadmap che hanno scelto per raggiungere quegli standard è stata chiamata LTE, ovvero Long-Term Evolution. Allo stesso tempo, anche la progettazione e l’implementazione del 3G stavano migliorando.
Pertanto, l’ITU ha deciso di disegnare reti LTE con prestazioni migliori rispetto alle reti 3G sotto il nome di 4G.
D’altra parte, IEEE ha formato un gruppo per standardizzare la rete metropolitana wireless (WMAN). Era numerato 802.16 ed era disegnato sotto il nome di WiMAX, cioè Worldwide Interoperability for Microwave Access.
Come altri standard 802, anche il WiMAX (802.16) era basato sul modello OSI. WiMAX si basa sulla connessione wireless di dispositivi mobili o portatili a Internet. È stato progettato per trasportare pacchetti IP via etere e connettersi a una rete cablata basata su IP senza alcun trambusto.
WiMAX è molto più simile al 3G sotto diversi aspetti. WiMAX dispone di una potente stazione base in grado di trasmettere segnali più deboli su una distanza maggiore. Richiede uno spettro concesso in licenza, circa 2,5 GHz, negli Stati Uniti. Con tutte queste caratteristiche, 802.16 (WiMAX) assomiglia molto alle reti cellulari 4G.
Quindi, WiMAX e 4G LTE sono quasi sull’orlo della collisione in termini di tecnologia e applicazione.
Cos’è il 5G?
Il 5G è la quinta generazione di reti cellulari che succede alla tecnologia cellulare 4G. Trattandosi di una tecnologia avanzata, offre maggiore velocità e latenza ridotta rispetto al 4G. La velocità teorica di una rete 5G è di 20 Gbps.
Si prevede che il 5G guiderà la digitalizzazione delle industrie e migliorerà altre esperienze digitali come i giochi online, le videoconferenze, lo streaming live ecc. Oltre ad essere più veloce, il 5G ha una maggiore larghezza di banda, consentendogli di connettere sempre più dispositivi in una rete.
Tuttavia, non esiste un’organizzazione specifica dietro il lancio del 5G; è stato sviluppato in collaborazione con molte aziende diverse in tutto il mondo.
Come funziona il 5G?
Come tutte le reti cellulari, anche una rete 5G suddivide l’area geografica in sezioni chiamate celle. In ogni cella è installata un’antenna locale alla quale sono collegati tramite onde radio tutti i dispositivi wireless. Questa connessione consente loro di accedere a Internet.
Molte aziende di telefoni cellulari hanno iniziato a implementare la rete 5G a partire dall’anno 2019. Come il 4G, anche le reti 5G si basano su OFDM, in cui più utenti condividono un canale dividendo la larghezza di banda disponibile in diversi sottocanali sovrapposti e ravvicinati. MIMO consente a più trasmettitori e ricevitori di trasferire più dati contemporaneamente.
Tipi di 5G
La rete 5G è composta da tre diversi tipi di rete in cui. Ogni tipo opera su un diverso segnale radio e quindi possiede caratteristiche diverse.
5G a banda bassa
La rete 5G a banda bassa trasmette segnali da 600 MHz a 900 MHz, fornendo una copertura quasi nazionale. Sebbene copra una vasta area, offre una velocità inferiore di circa 50 Mbps. Il 5G a banda bassa può trasmettere i segnali a una distanza maggiore ma ha una capacità inferiore di trasportare dati.
Banda media 5G
La rete 5G di fascia media trasmette segnali da 1 GHz a 6 GHz e offre un giusto equilibrio tra copertura e velocità. Questa rete fornisce una copertura più ampia tra periferie e città e offre una velocità da 100 a 900 Mbps. La rete può trasportare una quantità maggiore di dati ma non può viaggiare così lontano.
5G ad alta banda
La rete 5G ad alta banda trasmette segnali alla frequenza di 24 GHz e offre la massima velocità di quasi 1 Gbps. La rete 5G ad alta banda viene implementata per coprire la distanza più breve nelle aree urbane.
Differenz tra 4G e 5G
- 4G è la quarta generazione di reti cellulari a banda larga. Tuttavia, il 5G è la quinta generazione della rete cellulare a banda larga.
- La velocità teorica del 4G è di 1 Gbps. D’altra parte, la velocità teorica del 5G è di 20 Gbps, che è molto più veloce del 4G.
- Il tempo di latenza del 4G è compreso tra 60 e 98 ms. Tuttavia, è fortemente ridotto a 5 ms in 5G; la latenza inferiore sfrutta la velocità di download più veloce.
- Il 4G utilizza grandi torri cellulari per trasmettere i segnali ai dispositivi wireless presenti nella cella. Tuttavia, il 5G ha introdotto la tecnologia a celle piccole e, per promettere una maggiore velocità, le torri cellulari in ciascuna cella forniscono una frequenza più elevata ma su un raggio più breve. Pertanto, rispetto al 4G, le torri cellulari nel 5G devono essere densamente distribuite.
- Sia il 4G che il 5G utilizzano OFDM per separare diversi sottocanali per evitare interferenze, ma queste reti utilizzano canali diversi. Il 4G utilizza canali da 20 MHz, mentre il 5G utilizza canali da 100 a 800 MHz.
- La tecnologia a celle piccole introdotta dalle reti 5G supporta una maggiore densità di celle, migliorando così la capacità della rete. Significa che con una grande capacità di rete, il 5G supporta più dispositivi. Tuttavia, il 4G supporta solo da 200 a 400 utenti per cella.
Conclusioni
Per quanto riguarda le reti 4G e 5G, le reti 5G mirano a superare l’obiettivo 4G di maggiore velocità, minore latenza e maggiore densità. Tuttavia, le reti 5G possono raggiungere alcuni obiettivi solo il primo giorno. L’implementazione di una rete 5G può richiedere diversi anni o può accadere proprio come il 4G, anche il 5G non è all’altezza e raggiunge solo parzialmente i suoi obiettivi elevati.
