Orizzonte 6G la nuova rubrica curata da Roberto Verdone, professore all’Università di Bologna, Professore Ordinario del DEI – Dipartimento di Ingegneria dell’Energia Elettrica e dell’Informazione, dell’Università di Bologna, e Direttore del WiLab, Laboratorio Nazionale di ricerca sulle comunicazioni wireless facente capo al Cnit, il Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni. Spunti e suggestioni sul percorso di ricerca verso il 6G, il prossimo standard delle telecomunicazioni per alimentare l’interesse e la curiosità verso le Lauree STEM. Per consultare tutti gli articoli clicca qui.
Da qualche anno un nuovo filone di ricerca sulle comunicazioni wireless attraversa la comunità scientifica internazionale, proponendo una tecnologia rivoluzionaria, denominata Integrated Communications And Sensing (ICAS).
Funzioni radar
Considerate ad esempio un’area urbana, coperta da servizio radiomobile 5G attraverso stazioni radio base (tecnicamente dette gNodeB). L’idea è che esse, oltre a offrire servizi di comunicazione (es: voce, video streaming, connessione ad Internet, social networks, etc.), realizzino anche funzioni radar. Ma non si tratta di una duplicazione di risorse e di costi; la stazione radio base, mentre comunica con gli utenti, compie una scansione radar dell’area coperta; lo stesso segnale trasmesso è utilizzato sia per comunicare sia per la scansione.
Per capire meglio, chiariamo cosa sia un radar; è un sistema radio che, osservando una certa area, è in grado di rilevare in tempo reale la presenza di oggetti, misurarne la posizione, la distanza, la direzione di movimento e la velocità. Utilizzato da sempre in ambito aeronautico e navale, da qualche tempo anche le nostre automobili sono dotate di radar per rilevare la presenza di pedoni o ostacoli nelle vicinanze. Ora, proviamo ad immaginare a cosa potrebbe servire una funzionalità del genere, installata su una stazione radio base che copre un’area urbana, ad esempio il centro di una città.
Monitoraggio del traffico dalla base station
La gNodeB potrebbe rilevare quante automobili (e pedoni, o ciclisti) si trovano in prossimità di un incrocio e fornire un servizio di monitoraggio del traffico urbano. La stessa informazione potrebbe esser usata per ottimizzare i flussi di traffico attraverso la gestione dei tempi di rosso semaforico. Di più: se la precisione del rilevamento fosse elevata (diciamo con errore massimo di qualche centimetro), integrata dalla stima della direzione di spostamento, si potrebbe usare questa funzione per allertare in tempo reale i veicoli che stanno per urtare altre automobili o pedoni. Si potrebbe effettuare una scansione di tutta l’area coperta dalla stazione radio base, per rilevare oggetti sospetti o assembramenti di persone non previsti o autorizzati. Gli impatti sulla sicurezza dei cittadini potrebbero essere importanti.
L’idea sembra molto attraente. Quando potrà diventare realtà?
Serve il 6G
Da un punto di vista algoritmico, probabilmente entro pochi anni si tratterà di una tecnologia sufficientemente studiata e stabile. Però, c’è un limite importante. La funzione radar, per poter offrire una scansione molto dettagliata, richiede una larghezza di banda considerevole. La larghezza di banda è la porzione di spettro radio (frequenze) utilizzata da un sistema di comunicazione. Ad esempio, le stazioni radio base 4G utilizzano segnali la cui larghezza di banda è di qualche decina di MHz. Le gNodeB 5G attualmente hanno larghezza di banda inferiore ai 100 MHz e potranno raggiungere i 400 MHz utilizzando le frequenze millimetriche. D’altra parte una precisione centimetrica nella identificazione di un oggetto impone una larghezza di banda di diversi GHz (migliaia di MHz). E’ solo con il 6G, quando si useranno frequenze radio superiori ai 100 GHz e la larghezza di banda potrà superare il GHz, che la precisione offerta dalla tecnologia ICAS permetterà di mettere in campo i servizi più avanzati sopra menzionati.
6G a partire dal 2030
La tecnologia ICAS è oggetto di molti progetti di ricerca internazionali, perché si ritiene possa rappresentare un importante fattore abilitante per i nuovi servizi che il 6G potrà offrire a partire dal 2030. Tra gli organismi che stanno raccogliendo i risultati di ricerca sul 6G vi è la One6G; è una associazione internazionale di aziende ed Università che esplora le possibili tecnologie abilitanti del 6G. Un gruppo di lavoro è dedicato alla ICAS ed è coordinato dal Prof. Andrea Giorgetti dell’Università di Bologna, co-fondatore del WiLab, Laboratorio Nazionale di Comunicazioni Wireless del CNIT*. Il WiLab è fortemente attivo nella ricerca sui sistemi ICAS ed è previsto che nel 2023 verranno messi in piedi primi dimostratori. Restate connessi.
* Il CNIT (Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni) è un ente non-profit riconosciuto dal MUR, che svolge attività di ricerca, innovazione e formazione avanzata nel settore dell’ICT.
