Le reti cellulari, così importanti e così poco conosciute

Per funzionare, un telefono mobile ha bisogno di una rete. Questo è un concetto di base ormai è chiaro a tutti, vista l'esperienza che noi italiani abbiamo con l'oggetto, il telefonino, che ormai è diventato parte integrante di noi stessi. In attesa della prossima puntata del nostro #TBT che parlerà dei primissimi cellulari che hanno cambiato per sempre il nostro modo di comunicare, approfondiamo le reti. Perché si identificano con la lettera G? Quando è nata la prima? Che differenza c'è tra la prima e la seconda? Le risposte a queste e altre domande in questo post!

Facciamo un recap di tutte le G

Per offrirvi una panoramica di come e quanto il progresso ha saputo correre veloce aiutandoci nella vita di tutti i giorni, è necessario un recap di tutte le tecnologie di reti cellulari che si sono succedute dagli anni '70 ad oggi. Rispondiamo subito alla prima domanda: G sta per generation.

0-1G (anni '70-'80)

La primissima generazione di rete per far funzionare un telefono in mobilità era ovviamente analogica e risale alla seconda metà degli anni '70. Non trattandosi di uno standard universale internazionale le reti 0 e 1G erano piuttosto microreti locali che consentivano la ricezione ma spesso non le chiamate (le reti 0), infatti più che di telefoni in questa fase si parla di radioterminali. Non vi era interoperabilità tra dispositivi e la copertura era molto limitata. Tuttavia, le reti 0-1G rappresentano di fatto il primissimo tentativo di comunicazione mobile e la base per la telefonia che conosciamo oggi. La rete 1G sviluppata in Italia viene denominata TACS (Total Access Communication System) e la copertura nazionale viene completata nel 1989. Operava sulla frequenza di 450 mhz e ogni paese aveva la sua, cosa che non consentiva ai terminali italiani di funzionare all'estero e viceversa.

2G, 2,5G e 2,75G (1991)

Nel 1991 la rete passa da analogica a digitale e nasce il GSM, ovvero la seconda generazione (2G). Solo pochi anni dopo il completamento della copertura TACS, il digitale prende rapidamente il sopravvento. I vantaggi sono enormi e tangibili: le chiamate non possono essere intercettate, nascono i servizi accessori come gli SMS e soprattutto lo standard diventa internazionale: i cellulari italiani possono funzionare anche all'estero (GSM è infatti l'acronimo di Global System Mobile communications). Il GSM opera su 4 diverse bande di frequenza, da 850 a 1900 mhz. Nonostante nel 2021 festeggi i 30 anni di vita, lo standard 2G è largamente utilizzato ancora oggi, è diffuso in ogni angolo del mondo e non è prevista una data di dismissione. Questo perché può far funzionare praticamente qualsiasi terminale sia in circolazione oggi, dai più vecchi ai più recenti. Riprendendo il discorso fatto sui feature phone, potremmo parlare di feature network: la rete 2G è il primo salto nel mondo moderno, così grande e importante che ancora non è finito. Il 2,5G identifica lo standard GPRS (General Packet Radio Service), mentre 2,75G è come dire EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Sono due evoluzioni del GSM che permettono maggiore velocità di scambio dati sui primi terminali che possono anche navigare in internet.

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3G (2003)

Dire 3G equivale a dire UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ovvero la terza generazione di rete lanciata nei primi anni del 2000. Nelle intenzioni dei suoi ideatori doveva soppiantare completamente il 2G che sarebbe andato a sparire, invece le due reti finirono per lavorare in condizioni di interoperabilità senza mai prevalere l'una sull'altra. D'altro canto, l'UMTS utilizza per il suo funzionamento molti presupposti propri del GSM, come i protocolli di instradamento delle chiamate e i codec di digitalizzazione e codifica/decodifica del segnale audio. Grazie però alla velocità di trasmissione dati che può raggiungere, per la prima volta con il 3G inizia a farsi largo il concetto di "banda larga mobile" destinato a tenere banco negli anni successivi. La principale innovazione dell'UMTS presso il grande pubblico è stata la videochiamata, possibile tramite applicazioni proprietarie dei vari terminali e del tutto slegata, quindi, dalle varie app di messaggistica multipiattaforma odierne (che ai tempi non esistevano). La rete UMTS si potenzia in due successivi step: il primo è l'HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), il secondo l'HSUPA (High Speed Uplink Packet Access). Con il secondo standard lo scambio dati arriva una velocità di 14 mb in download e 7 in upload. Più di una ADSL wholesale casalinga da 10 mega. È con la rete 3G però che iniziano i problemi di tipo pratico, etico ed economico: la maggiore potenza delle antenne UMTS genera allarme circa la pericolosità delle emissioni elettromagnetiche. Inoltre, i terminali mobili necessitano di batterie sempre più grandi, performanti e inquinanti, ma che comunque si scaricano prima rispetto a quelle dei predecessori GSM. La velocità raggiunta poi fa sorgere i timori circa la possibilità che gli utenti possano abbandonare le reti fisse per andare full-mobile, con tutte le implicazioni economiche del caso.

4G (2009)

Il primo esperimento di 4G (nome poi ufficialmente assegnato nel 2012) risale al 2005 in Giappone. L'operatore NTT DoCoMo realizza una mini rete di test che dà risultati impressionanti: un terminale compatibile riesce a visualizzare 32 filmati in risoluzione HQ da una macchina che si muove a 20 km/h. La velocità di download a terminale fermo raggiunge 1gb/s: il contenuto di un intero DVD può essere scaricato in pochi minuti. Il nuovo standard si definisce nel 2008 e inizia ad essere commercializzato nel 2009: i primi paesi del mondo a provarlo sono ovviamente il Giappone e i paesi scandinavi. Il nome con il quale si identificano le reti cellulari 4G è LTE (Long Term Evolution). Tuttavia è una definizione imprecisa, poiché la tecnologia LTE si pone in una posizione intermedia tra il 3G UMTS e il 4G puro che dovrebbe, per precisione, essere denominato LTE Advanced. Il marketing però ha consentito di far globalmente accettare l'imprecisione. La banda di frequenza arriva a 2100 mhz (2600 per scopi militari).

5G (2019)

Se ne parla sempre di più in termini negativi perché il suo nome è stato associato alle peggiori nefandezze e piaghe bibliche, incluso il Covid. Ci riferiamo ovviamente alla quinta generazione, il famigerato 5G, delle cui polemiche vi avevamo già parlato qui. La maggior parte delle teorie cospirazionistiche nascono ai tempi del 4G, tipo quella che vorrebbe un'aumentata morìa di uccelli e altri animali in prossimità delle antenne e l'uso di abbattere gli alberi sulla direzione del segnale per non fargli trovare ostacoli. Niente di tutto questo è vero, ovviamente, ma esiste una larga fetta di popolazione disposta a crederci. Tecnicamente, l'obiettivo che il 5G si pone, oltre alla maggiore velocità di download (fino a 10gb/s), è quello di ottimizzare le risorse di rete attraverso il cosiddetto slicing, ovvero suddividere la rete in tante sottoreti virtuali quanti sono le tipologie di servizi. Oltre a questo, promette di consentire l'operabilità di un maggior numero di dispositivi per superficie, superando uno dei più atavici problemi mai risolti delle reti cellulari, il cosiddetto "sovraccarico". Vi è mai capitato di non riuscire a usare il telefono in aree con altissima concentrazione di persone (tipo ai concerti o nelle località di vacanza)? Il 5G dovrebbe far sì che questo non accada più. Il 5G sarebbe dovuto diventare pienamente operativo nel 2020, ma le roventi polemiche che hanno accompagnato il suo annuncio hanno fatto sì che molti sindaci italiani emettessero ordinanze di divieto di installazione di antenne di ultima generazione nel territorio da loro amministrato. Vari TAR si sono espressi in materia giudicando illegittime queste sospensive (fonte qui), ma altrettanti Tribunali si sono dimostrati invece più "prudenti". La confusione è ancora sovrana. A questo, dobbiamo aggiungere il periodo di pandemia e i suoi lockdown che hanno inevitabilmente (e in alcuni casi pesantemente) ritardato le installazioni.

Le reti cellulari di domani

Nonostante il 5G stia ancora arrancando, sono già maturi i tempi del futuro ovvero la sesta generazione (6G). Le notizie che stanno arrivando in questo periodo vorrebbero Samsung al lavoro sul nuovo standard che prometterebbe velocità 10 volte superiori al 5G, nell'ordine dei terahertz. Come banda, si parla di frequenze fino a 3000 ghz. Tutto questo potrebbe arrivare a compimento nel 2028 e tra i vari usi di questi numeri al momento difficilmente immaginabili c'è quello degli ologrammi. Già qualche anno fa erano circolate delle foto di alcuni modelli di Iphone che proiettavano un ologramma di tastiera qwerty cliccabile direttamente sul piano. Ovviamente si rivelarono delle immagini fake, ma chissà che con il 6G questo non possa diventare realtà!