Articolo di Massimiliano Di Marco, Digital Day
Che differenza c’è fra la rete core e la rete di accesso al 5G? Se ne parla per la guerra commerciale e politica fra Trump e Huawei. Facciamo chiarezza su come sono composte le reti 5G.
Cos’è la rete 5G Core? E a che serve la Radio Access Network (RAN)? Sul tema delle reti mobili di quinta generazione si sono insediate numerose novità tecnologiche, sigle inedite e concetti industriali spesso poco comprensibili. Aggiungiamo questioni politiche internazionali legate alle società da includere nelle gare di appalto e otteniamo la ricetta ideale per la confusione e la poca chiarezza agli occhi dei non addetti ai lavori.
Sintetizzando, la rete 5G Core e la rete di accesso (Radio Access Network, appunto) sono le due parti principali che compongono l’interezza delle reti mobili di quinta generazione.
Si fa riferimento alle rete core e a quella RAN quando si parla, come nel caso recente di TIM, di gare di appalto per la realizzazione delle reti mobili di quinta generazione in Italia: alcune aziende vengono considerate per costruire la rete di accesso; altre, invece, vengono valutate per quella di trasporto.
Che cos’è la rete 5G RAN
La rete RAN è l’insieme delle apparecchiature necessarie per inviare il segnale di rete ai dispositivi mobili e viceversa. Tra i componenti principali ci sono, per esempio, le stazioni radio base e le antenne ricetrasmittenti. In virtù di una serie di innovazioni tecnologiche e modifiche alla modulazione del segnale rispetto al 4G, per il 5G si parla di New Generation RAN (o di NG-RAN).
Le reti di accesso rappresentano degli snodi fondamentali per la costruzione di una rete mobile, in quanto convertono i segnali digitali (come voce e dati) in onde radio così che possano essere ricevuti ed elaborati dai dispositivi mobili. Lo stesso processo avviene quando è il dispositivo mobile che sta inviando un segnale digitale, che deve essere convertito in onde radio e trasmesso ad altre antenne.
Le antenne vengono distribuite sul territorio per coprire in modo il più possibile omogeneo una data area geografica e per assicurare, in poche parole, che quando un utente si sposta possa continuare a ricevere e trasmettere dati dal proprio smartphone o tablet e, in futuro, lo stesso varrà per le automobili connesse e tutti gli oggetti connessi a Internet (IoT).
Le reti 5G sfruttano anche delle celle più piccole (o nodi) che hanno costi inferiori e logistiche di installazione più semplici rispetto alle ingombranti antenne. Tali nodi contribuiscono ad ampliare la copertura del segnale delle reti 5G. Anche essi fanno parte della rete di accesso.
La NG-RAN, quindi, viene considerata la periferia della rete 5G, o in analogia alla rete fissa, rappresenta il cosiddetto ultimo miglio: in mezzo c’è la cosiddetta core network. La rete di accesso consente agli utenti di inviare e ricevere segnali dalle antenne. Per inviare un segnale, però, da Milano a Roma (per esempio) è necessaria una rete che trasporti il segnale, nel caso esemplificativo, dalle antenne installate a Milano fino a quelle di Roma, attraverso un’infrastruttura cablata (tipicamente in fibra ottica) e dopo aver seguito precisi protocolli di rete.
Usando una metafora, la rete di accesso è la ramificazione di strade urbane, extra-urbane e tangenziali che portano fino all’autostrada, che in questo caso è la 5G Core.
Che cos’è la rete 5G Core, dove viaggia il traffico
La rete 5G Core connette le reti di accesso e viene anche definita core network. Si tratta del collegamento dove transitano i segnali provenienti dai dispositivi degli utenti: l’autenticazione degli abbonati per accedere solo ai servizi che hanno effettivamente sottoscritto; passare una telefonata da una torre radio a quella più vicina al telefono del destinatario; inviare e ricevere gli SMS.
Questo traffico passa attraverso la core network e tale aspetto è alla base del conflitto tra gli Stati Uniti e Huawei: il timore del presidente Donald Trump è che una grossa azienda cinese (come Huawei, ma anche ZTE) possa intercettare e spiare il traffico di rete: un apparato che risiede nel core potenzialmente può intercettare tutto il traffico che passa sulla rete. Di recente anche il Regno Unito ha deciso di bandire Huawei dalle reti 5G; anche le tecnologie già implementate dovranno essere sostituite entro la fine del 2027.
La rete 5G Core non smista semplicemente il traffico: sono inclusi anche la crittografia dei dati, switch e gateway di rete e ulteriori apparati e funzionalità software che compongono lo scheletro della rete mobile.
Le funzioni abilitanti della rete 5G Core
Il lato innovativo della rete 5G Core riguarda la ancora più spinta virtualizzazione dell’hardware: anziché avere bisogno di integrare dispositivi fisici, come router e switch, le funzionalità vengono aggiunte, modificate e aggiornate tramite il software. Si parla in questo caso di Software Defined Network (SDN), ad indicare che l’infrastruttura non è più fatta da apparati specializzati, ma da hardware generico su cui gira il software che virtualizza le funzioni che una volta erano dominio di macchine ad hoc.
Questo approccio, divenuto parte fondante dello standard 5G, consente alla rete 5G Core di avere margini superiori di scalabilità (cioè la possibilità futura di estendere le sue caratteristiche per esaudire l’aumento del traffico e le esigenze dei servizi) rispetto al 4G e le precedenti generazioni di reti mobili, semplificando la gestione della rete e rendendo molto più veloce implementare nuovi servizi o aumentare le risorse a disposizione. Questo approccio apre anche le porte al network slicing, cioè la possibilità di consentire agli operatori di suddividere in “fette” la rete (slice appunto) ciascuna con caratteristiche specifiche, in modo da creare diversi livelli di servizi (dalla connettività per gli smartphone fino ai servizi per le imprese) composti da porzioni diverse di risorse dell’infrastruttura di rete.
La rete 5G Core è quella, però, che attualmente manca per arrivare a un “pieno” 5G (noto come Stand Alone). Tale evoluzione richiederà anni.
Attualmente, infatti, la core network delle attuali reti 5G è ancora quella del 4G LTE, nota come Evolved Packet Core (EPC). Per tale ragione, si parla di 5G Non Stand Alone (5G NSA).
L’adozione della tecnologia di accesso radio 5G New Radio (NR) – che lavora sia con frequenze al di sotto dei 6 GHz sia con le onde millimetriche – garantisce però una serie di miglioramenti prestazionali rispetto alle reti 4G anche durante il periodo di transizione verso il 5G Stand Alone.
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