Gli standard 5G New Radio (NR) sono un insieme di specifiche e protocolli definiti da organismi internazionali di standardizzazione delle telecomunicazioni per garantire l’interoperabilità e la compatibilità dei sistemi di comunicazione wireless 5G. Le principali organizzazioni responsabili dello sviluppo e del mantenimento di questi standard sono l’International Telecommunication Union (ITU) e il 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Ecco una spiegazione approfondita degli standard 5G NR:
1. Unione Internazionale delle Telecomunicazioni (ITU):
- Quadro IMT-2020: L’ITU ha sviluppato il quadro IMT-2020, delineando gli obiettivi generali e le capacità attese dai sistemi 5G. Questo quadro funge da base per gli standard 5G e comprende indicatori chiave di prestazione come velocità dei dati, latenza ed efficienza spettrale.
2. Progetto di partenariato di terza generazione (3GPP):
- Processo di standardizzazione: 3GPP è un progetto di collaborazione che coinvolge varie organizzazioni di standardizzazione delle telecomunicazioni responsabili dello sviluppo di specifiche per i sistemi di comunicazione mobile. Gli standard 5G NR fanno parte della versione 15 del 3GPP e versioni successive.
3. Versione 15:
- Specifiche iniziali 5G NR: La versione 15, finalizzata nel 2018, ha segnato la prima serie di specifiche 5G NR. Ha affrontato la modalità non standalone (NSA), in cui il 5G opera insieme alle reti 4G LTE esistenti. La versione 15 includeva specifiche per casi d’uso della banda larga mobile avanzata (eMBB).
4. Versione 16:
- Completamento della modalità standalone: La versione 16, completata nel 2020, ha esteso gli standard 5G NR per includere la modalità standalone (SA), consentendo una rete 5G completamente indipendente senza fare affidamento sull’infrastruttura 4G. La versione 16 ha affrontato casi d’uso aggiuntivi, tra cui comunicazioni ultra affidabili a bassa latenza (URLLC) e comunicazioni di tipo macchina massivo (mMTC).
5. Versione 17:
- Ulteriori miglioramenti e funzionalità: Il lavoro in corso sulla versione 17 mira a introdurre ulteriori miglioramenti e funzionalità agli standard 5G NR. Ciò potrebbe includere miglioramenti in aree quali l’efficienza della rete, la riduzione della latenza e il supporto per i casi d’uso emergenti.
6. Componenti chiave degli standard 5G NR:
- Bande di frequenza: Gli standard definiscono le bande di frequenza assegnate per il funzionamento 5G NR, che comprendono sia le gamme inferiori a 6 GHz che quelle delle onde millimetriche (mmWave).
- Schemi di modulazione e codifica: Gli schemi di modulazione e codifica, come 256-QAM, sono specificati per massimizzare la velocità dei dati e l’efficienza spettrale.
- Tecnologie ad antenne multiple: Gli standard descrivono in dettaglio l’implementazione di tecnologie ad antenne multiple, tra cui MIMO massiccio e beamforming, per migliorare la copertura, la capacità e l’affidabilità.
- Numerologia e struttura del frame: La numerologia, la spaziatura delle sottoportanti e la struttura del frame sono definite per soddisfare diversi casi d’uso con diversi requisiti di latenza e throughput.
- Schemi duplex: Sia le configurazioni duplex a divisione di tempo (TDD) che quelle duplex a divisione di frequenza (FDD) sono standardizzate per fornire flessibilità nelle implementazioni di rete.
- Tecniche di accesso multiplo: gli standard incorporano varie tecniche di accesso multiplo, come l’accesso basato su sovvenzioni e senza sovvenzioni, per servire in modo efficiente diversi tipi di dispositivi e applicazioni.
- Caratteristiche di sicurezza: Gli standard delineano solide funzionalità di sicurezza, inclusi protocolli di autenticazione e crittografia, per garantire la riservatezza e l’integrità della comunicazione.
7. Interoperabilità e armonizzazione globale:
- Collaborazione globale: gli standard 5G NR prevedono una collaborazione globale per garantire l’interoperabilità e l’armonizzazione tra diverse regioni e operatori di rete.
- Settore delle radiocomunicazioni dell’ITU (ITU-R): L’ITU-R svolge un ruolo nel coordinamento dell’uso globale dello spettro delle radiofrequenze per il 5G, allineandosi al quadro IMT-2020.
8. Retrocompatibilità:
- Coesistenza con le generazioni precedenti: Gli standard garantiscono la compatibilità con le versioni precedenti, consentendo alle reti 5G di coesistere e interagire con le reti 4G LTE esistenti, facilitando una transizione graduale per operatori e utenti.
9. Architettura basata sui servizi:
- Transizione all’architettura basata sui servizi: gli standard 5G NR adottano un’architettura basata sui servizi, consentendo una fornitura di servizi più flessibile ed efficiente, promuovendo la modularità e consentendo nuovi modelli di business.
10. Evoluzione e versioni future:
- Sviluppo continuo: Lo sviluppo degli standard 5G NR è un processo continuo, con evoluzione e perfezionamento continui attraverso le successive versioni 3GPP per soddisfare requisiti, tecnologie e casi d’uso emergenti.
In sintesi, gli standard 5G NR, sviluppati da organizzazioni come ITU e 3GPP, definiscono le specifiche e i protocolli necessari per l’implementazione dei sistemi di comunicazione wireless 5G. Questi standard comprendono un’ampia gamma di aspetti, tra cui bande di frequenza, schemi di modulazione, tecnologie di antenna, numerologia, schemi duplex, caratteristiche di sicurezza e interoperabilità globale, garantendo una base solida e standardizzata per l’implementazione delle reti 5G in tutto il mondo.