5G vs fibra ottica: quale scegliere e perché

L’Italia sta a poco a poco abbracciando la nuova e tanto discussa tecnologia 5G e sono in tanti a chiedersi se sia conveniente passare ad essa o rimanere fedeli alla fibra ottica. In questo articolo cercherò di fare luce sugli aspetti più importanti di queste due tipologie di connessione per capire quale delle due scegliere. 

Il 5G sostituirà la fibra o esisteranno insieme?

Come sappiamo, 5G sta per tecnologia wireless cellulare di quinta generazione progettata per supportare connessioni fisse e mobili ad alto throughput. Lo scopo principale è fornire il trasferimento dei dati ad alta velocità. Le altre precedenti tecnologie cellulari sono 2G (GSM), 3G (CDMA) e 4G (LTE). Queste tecnologie wireless necessitano di connettività di backhaul per trasportare il traffico voce e dati in un’ampia larghezza di banda.

Le suddette esigenze di connettività di backhaul delle tecnologie cellulari sono soddisfatte da tre principali mezzi che includono rame, fibra e microonde. Le linee in rame sono più costose e hanno una capacità limitata. Il microonde viene utilizzato in circa il 50% delle implementazioni di reti di backhaul totali in tutto il mondo. Il collegamento a microonde aiuta a collegare tra loro due siti che si trovano in LOS (Line of Sight) e dove la posa del cavo è impossibile o difficile. Le linee in fibra ottica stanno sostituendo le linee in rame grazie alla sua elevata larghezza di banda e alle caratteristiche immuni alle interferenze nelle connessioni cablate.

Sistema a Fibra Ottica

È ampiamente utilizzato come connettività di linea cablata a causa dei costi dei materiali economici e della maggiore capacità di trasporto dei dati (larghezza di banda di circa 11THz). Il semplice sistema di comunicazione in fibra sarà composto da trasmettitore (LED o laser) e ricevitore (foto diodo). Fare riferimento al tutorial sul sistema di comunicazione in fibra ottica. Esempi di sistemi basati su fibra sono CWDM e DWDM.

Vantaggi del sistema in fibra ottica:

• La fibra può trasportare grandi quantità di dati grazie alla maggiore capacità di larghezza di banda. I dati possono essere trasmessi a velocità molto elevata, solitamente 1,6 TB/sec sul campo. Per questo motivo, Internet di prossima generazione sarà basato sulla luce. È noto come LiFi (cioè Light Fidelity).
• La fibra subisce una bassa perdita del segnale di solito 0,3 dB/Km. Quindi i ripetitori ottici non sono necessari per lunghe distanze.
• Il costo di installazione iniziale è maggiore ma beneficia a lungo termine grazie a maggiori vantaggi rispetto ai precedenti sistemi basati su coassiali.
• Il sistema in fibra ottica è immune alle interferenze elettromagnetiche e quindi può essere posato vicino a torri ad alta frequenza e luoghi in cui le radiazioni elettromagnetiche sono un problema. Inoltre non irradia alcuna onda EM poiché funziona con la luce e quindi non influirà su alcun sistema basato su segnale EM nelle vicinanze come cellulare, microonde, satellite ecc.
• Ha una maggiore resistenza elettrica e può funzionare in sicurezza vicino a linee e apparecchiature ad alta tensione.
• È leggero e quindi facile da installare.
• La potenza di trasmissione della fibra ottica è molto inferiore. Inoltre la luce trasportata dai cavi non perde se non all’inizio e alla fine del sistema. Quindi non ha alcun effetto di diafonia tra i cavi ottici.
• Non genera scintille. Per questo motivo trova applicazioni anche nell’industria automobilistica.
• A differenza dei sistemi basati su RF che possono essere intercettati e intrusi dall’intruso, la comunicazione basata su fibra non può essere intercettata poiché la luce viene trasportata all’interno del cavo stesso. Ciò migliora la sicurezza sia per gli individui che per le aziende.

Svantaggi del sistema in fibra ottica:

• Costo: il costo di installazione iniziale è maggiore a causa del costoso trasmettitore e ricevitore ottici. Richiede inoltre strumenti specifici per la manutenzione e la riparazione.
• È difficile da unire rispetto ai fili solitamente all’inizio e alle estremità dei giunti. Inoltre, gli strumenti di interfaccia ei connettori sono costosi.
• Quando la luce entra in contatto con l’imperfezione durante il viaggio e la potenza ottica è maggiore, porta alla distruzione del cavo in fibra. Ciò può essere evitato utilizzando dispositivi con fusibili in fibra, che interrompono il circuito per prevenire ulteriori danni.
• Il sistema a fibra ottica non può trasportare energia elettrica che è spesso richiesta alle apparecchiature/dispositivi terminali.

Tecnologia 5G Wireless

La tecnologia 5G sostituisce lo standard 4G LTE e sarà distribuito in due fasi, vale a dire “non autonomo” e “autonomo”. Nella fase non autonoma, il meccanismo di controllo viene sfruttato utilizzando la rete 4G LTE esistente e il trasferimento dei dati avviene utilizzando l’infrastruttura di rete 5G. In fase standalone, il controllo e il meccanismo dei dati vengono entrambi eseguiti utilizzando elementi di rete 5G.

Caratteristiche principali della tecnologia 5G:

• Larghezza di banda: supporta 1 Gbps o superiore
• Bande di frequenza: Sub-1 GHz, da 1 a 6 GHz, > 6 GHz nelle bande mm (28 GHz, 40 GHz)
• Velocità dati di picco: ca. Da 1 a 10 Gbps
• Velocità dati Cell Edge: 100 Mbps
• Ritardo End to End: da 1 a 5 ms
• Fare riferimento al tutorial 5G e all’indice delle risorse 5G.

Vantaggi del sistema cellulare 5G:

• È possibile raggiungere velocità di trasmissione dati di circa 10 Gbps o superiori.
• La latenza della creazione/rilascio della connessione è molto inferiore a circa 1 ms. Quindi il carico di traffico è diminuito sulle stazioni base 5G.
• La dimensione dell’antenna è inferiore alle frequenze più elevate. Ciò porta all’uso del concetto MIMO massiccio per ottenere velocità di trasmissione dati più elevate.
• Il beamforming dinamico viene impiegato per superare la perdita di percorso a frequenze più alte.
• Grazie al miglioramento dell’architettura di rete 5G, il trasferimento è fluido e quindi non ha alcun effetto sul trasferimento dei dati quando l’utente mobile cambia celle.
• In genere il 5G offre un throughput 10x, una riduzione della latenza 10x, una densità di connessione 10x, un’efficienza dello spettro 3x, una capacità di traffico 100x e un’efficienza di rete 100x.
  Di seguito sono riportati gli svantaggi del sistema cellulare 5G.
• Richiede ingegneri qualificati per installare e mantenere la rete 5G. Inoltre le apparecchiature 5G sono costose. Ciò aumenta il costo delle fasi di implementazione e manutenzione del 5G.
• Gli smartphone 5G sono costosi. Quindi ci vorrà del tempo prima che l’uomo comune utilizzi la tecnologia 5G.
• La tecnologia è ancora in fase di sviluppo e ci vorrà del tempo prima che sia completamente operativa senza problemi.
• È possibile raggiungere una distanza di copertura fino a 2 metri (in interni) e 300 metri (in esterni) a causa di maggiori perdite alle alte frequenze (come onde millimetriche). 5G mmwave soffre di molte di queste perdite (perdita di penetrazione, attenuazione dovuta alla pioggia, perdita di fogliame ecc.)
• Ci vorrà del tempo prima che i problemi di sicurezza e privacy vengano risolti completamente nella rete 5G.

Le abbreviazioni dei termini utilizzati nell’architettura di rete in fibra 5G sono le seguenti:

• CO: Central Office, C-RAN: Cloud Radio Access Network
• OLT: Optical Line Terminal
• ONU: Optical Network Unit
• FTTx: Fiber to the-x
• W-BS: stazione base cablata come 5G gNB o 5G BS
• U -BS: stazione base non cablata
• UE: apparecchiature utente
• P2P: punto a punto
• WDM: multiplexing a divisione di lunghezza d’onda

Differenza tra 5G e fibra ottica

• Il 5G è una tecnologia wireless cellulare. La fibra è un filo, in effetti. Quindi uno è wireless e uno è cablato.
• La fibra può trasportare molti più dati rispetto al 5G (larghezza di banda).
• La fibra ha una qualità di connessione affidabile, coerente e prevedibile, il 5G no.
• Il 5G può avere interferenze elettromagnetiche, la fibra no.
• Byte per byte di larghezza di banda consegnata, la fibra è meno costosa.

La tabella seguente mostra la differenza tra 5G e fibra ottica su vari parametri che ci aiutano a confrontare 5G e fibra:

Specifiche	5G	Fibra ottica
Supporto Wireless	Si	No
Capacità o larghezza di banda	in Gb/sec	Illimitata
Tempo di distribuzione	Veloce	Aumenta con la distanza e varia linearmente
Possibilità di fornire servizio in fuoristrada	Più facile installando ripetitori 5G o sostituendo apparecchiature 2G/3G/4G con apparecchiature 5G nelle posizioni esistenti dei ripetitori	Difficile
Riutilizzo	Le apparecchiature cellulari possono essere rimosse e riutilizzate in altre posizioni dei ripetitori cellulari, se necessario	La fibra una volta distribuita non può essere riposizionata nella maggior parte dei casi
Effetto climatico	Il cellulare 5G utilizza le onde EM e quindi i collegamenti sono influenzati dalle condizioni di dissolvenza del canale	Normalmente la fibra non viene influenzata se non nelle condizioni di piena

Conclusioni

Come ci insegna la fisica, una connessione Wireless non potrà mai e poi mai essere più veloce della fibra ottica.

Il vantaggio della tecnologia wireless è che richiede meno infrastrutture per le case delle persone. Quindi può fornire una connessione ad alta velocità senza dover scavare in casa, ma il 5G ha una portata molto limitata e quindi è ancora necessario scavare per strada, ma non in ogni casa/proprietà.

Sebbene il 5G abbia alcune grandi velocità principali, quella larghezza di banda sarà condivisa, ma in teoria le connessioni in fibra possono essere 1:1, anche se in pratica condividono la larghezza di banda.

Infine, le velocità massime del 5G dipendono dalla tecnologia mmWave e la tecnologia mmWave non solo ha un raggio corto, ma è anche influenzata dalle condizioni meteorologiche. Non si è ancora visto quanto sarà robusto. La fibra non è influenzata dal tempo e da altri problemi ambientali.

Le due reti possono coesistere?

Certamente si, lo hanno sempre fatto dato che è nata prima la fibra ottica. 

Dal confronto di cui sopra tra 5G e fibra ottica su vari parametri, la questione del 5G in sostituzione della fibra non si pone. Possiamo concludere che entrambe le tecnologie 5G e fibra ottica esistono insieme. Il 5G si occupa di fornire connettività wireless agli utenti di telefoni cellulari a riposo o in movimento. Allo stesso tempo, la fibra ottica trasporta l’enorme larghezza di banda dei dati del sistema cellulare 5G nelle connessioni backhaul tra più siti di torri cellulari o tra una regione all’altra. Pertanto, sia le tecnologie 5G che quelle in fibra ottica hanno bisogno l’una dell’altra per coesistere e fornire servizi agli esseri umani.

E per quanto riguarda la salute?

Da che mondo è mondo, la fibra ottica non ha mai allarmato nessuno mentre per quanto riguarda il 5G, le teorie sugli effetti avversi su piante ed esseri viventi è tutt’ora al centro di discussioni che difficilmente troveranno tregua. Parlarne in questo articolo sarebbe impossibile ma qualora fossi interessato a questo argomento, ti rimando a questi articoli:

• Cos’è il 5G? Tutto quello che c’è da sapere su questa tecnologia
• Una sentenza storica mette in discussione la sicurezza del 5G
• Medici e scienziati parlano del legame tra 5G e vaccini [VIDEO]
• Le compagnie aeree lanciano l’allarme sul 5G

Fonte

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