L’Industria chiama il Next Generation Networking

L’enorme diffusione delle comunicazioni digitali multimediali in ambiente consumer, professionale e industriale, richiede una pervasività, un’efficienza e un’intelligenza sempre maggiore delle reti di comunicazione, un’integrazione sempre più completa tra comunicazioni su rete fissa, reti mobili private e pubbliche e reti satellitari. Lo stato dell’arte attuale si basa su reti cablate locali e geografiche basate su rame e fibre ottiche, reti locali wireless Wi-Fi 6 e Wi-Fi 7, reti cellulari 4G e 5G e costellazioni di satelliti.

5G

La quinta generazione di reti mobili, potenzia le reti 4G esistenti e si pone l’obiettivo di diventare la tecnologia universale per la connettività mobile. Le reti 5G offrono una velocità di trasmissione dei dati fino a 10 Gpbs, nuovi servizi aziendali, applicazioni che richiedono una larghezza di banda significativa e supportano grandi quantità di dispositivi connessi, inclusi sensori e apparecchi indossabili.

La combinazione di 5G e architetture di cloud ibrido e aperto svolge un ruolo chiave nell’espansione dell’industria 4.0 / 5.0 e nella trasformazione digitale del settore manifatturiero. La connettività a banda larga wireless per dispositivi fissi, come computer e smart TV (Fixed Wireless Access – FWA) sfrutta le onde radio per consentire l’accesso ultraveloce a Internet, per portare la connettività a banda larga nelle aree rurali e nei piccoli borghi e supportare Agricoltura smart e Telemedicina.

Il 5G Advanced (5.5G) è una tappa intermedia tra le reti 5G introdotte nel 2019 e le reti 6G previste per l’inizio del 2030. Offre maggiori velocità e migliora il supporto alle applicazioni di Extended Reality (XR), che comprendono realtà aumentata (AR), realtà virtuale (VR) e realtà mista (MR), e integrano il mondo fisico con quello digitale. Sono anche disponibili reti 5G private che consentono ad aziende e organizzazioni di generare maggiore efficienza, ottimizzare tempi e costi operativi e mantenere il pieno controllo sulla rete, aumentando la sicurezza. Le reti private 5G possono operare su uno spettro dedicato, evitando i problemi di interferenze, e possono collegare molti più dispositivi senza compromettere la qualità del servizio.

I principali gestori di TLC presenti in Italia sono in grado di implementare reti private 5G. Esistono sul mercato anche soluzioni 5G “in a box”, fornite da diverse aziende, che possono essere utilizzate all’interno di comprensori e stabilimenti produttivi, e offrono connettività ad alte prestazioni e bassa latenza.

Wi-Fi 7

Il nuovo standard wireless Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be) soprannominato Extremely High Throughput (EHT), opera sulle stesse tre bande di frequenza del Wi-Fi 6 (2,4 GHz, 5 GHz e 6 GHz) ma è in grado di raggiungere velocità nettamente superiori, fino a 46 Gbps, mentre il Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) si ferma a 9,6 Gbps e il Wi-Fi 5 (802.11ac) non va oltre i 3,5 Gbps. Il salto di qualità è reso possibile dal miglioramento della tecnologia di modulazione del segnale, che suddivide i dati trasmessi in diversi piccoli pacchetti e più canali rendendo più efficiente ogni operazione. La nuova tecnologia Multi-Link Operation (MLO), permette l’invio/ricezione di dati su più bande radio e permette a due dispositivi in collegamento di combinare le bande 5 GHz e 6 GHz in un’unica rete Wi-Fi, con conseguente aumento della larghezza di banda a disposizione. Inoltre il nuovo standard offre una latenza 100 volte minore rispetto al Wi-Fi 6 e una migliore stabilità del collegamento in presenza di interferenze.

Network Automation

L’Automazione Intelligente delle reti di comunicazione prevede l’applicazione di tecniche di Intelligenza Artificiale (AI), inclusa l’AI generativa, per automatizzare le decisioni e l’esecuzione di azioni nell’ambito della gestione e della manutenzione, ed è il nuovo paradigma per le operazioni di rete nell’era di Industria 5.0 per migliorare la resilienza operativa e la reattività, affrontare le complessità, processare quantità sempre maggiori di dati e rendere l’organizzazione resiliente. L’uso dell’AI nell’ottimizzazione delle infrastrutture è ancora agli inizi, ma è destinato a svolgere un ruolo sempre più importante con lo sviluppo dell’AI generativa. In questo modo, è possibile creare un sistema in grado di prendere automaticamente decisioni all’interno dell’infrastruttura, e regolarla dinamicamente in base alle necessità. Applicazioni tipiche sono il monitoraggio e la gestione del traffico, del ciclo di vita della rete e dell’energia. Nelle reti di accesso radio (RAN), l’AI può essere utilizzata per un controllo dinamico di frequenze, celle e stazioni base. È possibile creare un’infrastruttura completamente automatizzata, con un controllo intelligente di computer, storage e rete, in grado di auto-configurarsi, auto-ripararsi, auto-ottimizzarsi e auto-evolversi. Per trarre vantaggio dalla connessione di tutti i componenti delle reti, dal core all’edge al cloud, è necessario adottare un modello operativo centralizzato su un’unica piattaforma di automazione e una piattaforma cloud comuni per evitare isole di automazione e migliorare l’usabilità e la produttività complessive.

Migrazione al cloud ibrido

Le organizzazioni hanno sempre più bisogno di risorse on-premise, sull’edge e nel cloud e quindi stanno lavorando all’integrazione strategica di soluzioni cloud ibride. Ciò è dovuto alla necessità di combinare la sicurezza e la sovranità dei dati con la potenza di calcolo necessaria per le applicazioni di AI, i Big Data, e i Digital Twin. Con carichi di lavoro diversi che richiedono l’utilizzo di ambienti operativi diversi, gli scenari ibridi (cloud privato e cloud pubblico) forniscono la flessibilità necessaria per adattarsi ai mutevoli requisiti e agli obiettivi finanziari, operativi e di business. Le organizzazioni mantengono un controllo centrale utilizzando l’automazione per scalare e spostare i carichi di lavoro dal core all’edge al cloud pubblico e viceversa, con la massima flessibilità.

Cyber Security per l’Industria 4.0 e 5.0

Industria 4.0 ha introdotto sistemi cyber-fisici, IoT e Big Data per creare fabbriche intelligenti, dove le macchine comunicano tra loro e con i sistemi di gestione in tempo reale. L’Industria 5.0 rappresenta un nuovo paradigma nel mondo della produzione e della manifattura e punta a un livello superiore di integrazione, mettendo al centro l’interazione tra uomo e macchina. I robot collaborativi (cobot), lavorano a fianco degli esseri umani, sfruttando l’AI per prendere decisioni rapide e accurate, ed enormi quantità di dati vengono generate e condivise tra sistemi, robot e operatori umani.

Alla base dell’Industria 4.0 e 5.0 c’è il collegamento bidirezionale dei sistemi impegnati in produzione con la rete aziendale, e spesso anche con il Web. L’apertura verso il Web apre un nuovo fronte dal punto di vista della sicurezza informatica che, se sottovalutato, rischia di diventare un vero e proprio Cavallo di Troia per gli hacker. L’aumento della connettività e dell’interazione tra sistemi diversi amplifica i punti di vulnerabilità e le superfici d’attacco. Ogni sensore, cobot o dispositivo IoT è un potenziale punto di ingresso per i cyber criminali, e un data breach in un’azienda può avere impatti molto gravi, non solo a livello di produzione ma anche sui dati aziendali in generale.

La cyber security per l’Industria 5.0 costituisce una necessità strategica per le aziende che vogliono rimanere competitive e protette. Le nuove strategie di attacco sono sempre più sofisticate, anche con l’ausilio di strumenti avanzati come l’AI, per generare il massimo danno possibile.

Le minacce più comuni nel settore industriale sono Ransomware, Phishing, Attacchi ai dispositivi IoT, Attacchi DDoS (Distributed Denial of Service), Attacchi alla Supply Chain e Furto di proprietà intellettuale.

Sviluppare una strategia di sicurezza informatica robusta aiuta le aziende a essere più resilienti, prevenire gli attacchi e rispondere rapidamente alle minacce. La cybersecurity deve essere considerata come un investimento strategico, che protegge da minacce esterne, e aumenta la competitività e la sostenibilità dell’intero ecosistema industriale. È essenziale che la cybersecurity venga integrata fin dalle prime fasi di progettazione, per garantire la resilienza contro eventuali attacchi o incidenti.

Comunicazioni 6G

Mentre si cominciano a vedere concrete applicazioni dello standard 5G, si profila l’evoluzione futura delle telecomunicazioni mobili con il 6G, che porterà la completa interconnessione di cose e persone, e ogni oggetto o entità del mondo fisico (macchine, aziende, città) potrà avere una controparte digitale (Digital Twin), che potranno interagire tra loro o con l’AI. La convergenza del dominio digitale con il mondo fisico avverrà anche attraverso sistemi di comunicazione immersivi, in cui audio e video saranno affiancati da sistemi olografici e tattili.

Attualmente il 6G è ancora in fase di ricerca e sviluppo, ma porterà miglioramenti significativi rispetto al 5G in termini di velocità di trasmissione dati, latenza ridotta e capacità di connessione simultanea di un numero molto maggiore di dispositivi, e avrà un impatto significativo su una vasta gamma di settori, tra cui telecomunicazioni, salute, industria e trasporti. Il lancio commerciale è atteso a partire dal 2030.

Alcune caratteristiche del 6G includono:

– Velocità di trasmissione dati più elevate rispetto al 5G. Mentre il 5G può arrivare al massimo a 10 Gbps, la connessione di sesta generazione arriverà a 1.000 Gbps (1 Tbps). Per questo, l’avvento del 6G è anche definito passaggio dalla ‘giga’ alla ‘tera’ economy.

– Latency estremamente bassa per consentire comunicazioni in tempo reale e supportare applicazioni avanzate come la realtà aumentata avanzata e la telemedicina.

– Integrazione e interoperabilità delle reti cellulari con le reti fisse e satellitari, connettività migliorata e offerta di servizi più ampia. Il 6G consentirà agli utenti di passare senza problemi da una rete mobile, fissa o satellitare all’altra senza subire interruzioni della connettività (Multi-Connettività).

– Connessione di massa: capacità di supportare un numero molto maggiore di dispositivi connessi contemporaneamente, aprendo la strada all’Internet delle cose (IoT) su larga scala e comunicazioni massive Machine-to-Machine (M2M) (massive Machine-Type Communications – mMTC).

– Miglioramento dell’efficienza energetica delle reti per ridurre l’impatto ambientale e l’inquinamento elettromagnetico.

– Applicazioni mediche avanzate: telemedicina ad alta definizione, interventi chirurgici remoti e monitoraggio in tempo reale dei pazienti.

– Veicoli autonomi e connettività intelligente: il 6G potrà supportare in modo efficiente la comunicazione tra veicoli autonomi e ottimizzare i flussi del traffico.

– Applicazioni industriali avanzate: la produzione, la logistica e l’automazione industriale potranno beneficiare delle capacità del 6G per connettere e coordinare in modo efficiente macchinari e processi e analizzare efficacemente con l’AI l’enorme quantità di dati ricavati. L’AI svolgerà un ruolo fondamentale nell’automazione delle operazioni di rete e nell’orchestrazione della fornitura dinamica di servizi.

– Nuove tecnologie di trasmissione, come onde millimetriche e superfici intelligenti configurabili che ricevono le onde elettromagnetiche e le reindirizzano nei punti dove c’è carenza di segnale.

La Cina ha già lanciato in orbita il primo satellite dedicato alle comunicazioni in 6G.

L’Unione europea sta lavorando con gli Stati Uniti alla nascita di uno standard condiviso, mentre i colossi dell’informatica e delle telecomunicazioni stanno studiando dispositivi capaci di sfruttare la potenza della nuova tecnologia.

Superfici intelligenti riconfigurabili

Queste superfici innovative trasformano pareti e superfici ordinarie in componenti intelligenti per la comunicazione wireless, migliorando l’efficienza energetica delle reti. Le Superfici Intelligenti Riconfigurabili (Reconfigurable Intelligent Surfaces – RIS) utilizzano metamateriali, algoritmi intelligenti ed elaborazione avanzata del segnale per trasformare superfici ordinarie in componenti intelligenti per la comunicazione wireless. Simili a “specchi intelligenti”, le RIS consentono il controllo della messa a fuoco di precisione delle onde elettromagnetiche, riducendo le interferenze e la necessità di elevata potenza di trasmissione, e possono regolare dinamicamente in tempo reale le configurazioni in base alle richieste, consentendo un uso efficiente delle risorse e una migliore efficienza energetica nelle reti wireless.