Reti sostenibili tra cielo e terra

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Cosa è il 6G? Qual è la differenza con il 5G? Chi lo sta sviluppando e quali sono i progetti europei che stanno lavorando per renderlo sostenibile fin dalla progettazione? L’evento Il futuro della connettività: 6G e impatti sociali all’interno della Rome Future Week è stata l’occasione per provare a rispondere a queste domande.

C’era una volta il cellulare: la rete 6G promette di mandare in pensione la modalità di distribuzione del segnale “a celle” che ha dato il nome ai dispositivi di telefonia mobile. Al posto delle torri che oggi garantiscono la copertura elettromagnetica “a zone”, saranno gli stessi dispositivi, di telefonia mobile e non solo, a trasformarsi in “mini-ripetitori” per trasmissioni del segnale più brevi, distribuite, continue e, auspicabilmente, con meno emissioni di energia. L’International Telecommunication Union, ovvero l’agenzia delle Nazioni Unite che si occupa di definire gli standard globali delle telecomunicazioni, a novembre 2023 ha infatti pubblicato un framework¹ in cui ha precisato come uno degli obiettivi di sviluppo della rete sia la sostenibilità integrale: economica, sociale, ambientale. Lo standard dettagliato del 6G è previsto nel 2025, il rilascio completo al 2030. Su cosa si sta lavorando?

Cosa è il 6G e qual è la differenza col 5G

Il 6G è la sesta generazione della tecnologia di telefonia mobile. Dal 1979, il passaggio tra una generazione e l’altra avviene ogni dieci anni circa: lato utente, il 2G ha abilitato gli sms, il 3G la connessione ad Internet, il 4G lo streaming video, il 5G l’Internet delle Cose. Proprio il 5G fatica a diffondersi, tra difficoltà di investimenti infrastrutturali e timori da inquinamento elettromagnetico: il risultato è che, in Europa, il 5G “Stand Alone”, cioè che non si appoggia alla rete 4G, copre solo il 41% della popolazione e più della metà della popolazione rurale europea non è servita da alcuna rete avanzata².

Lo standard 5G si basa su un’architettura di rete a tre livelli³: il livello terrestre, con tecnologie radio come 4G, 5G e Wi-fi; il livello aereo, che comprende piattaforme ad alta quota e veicoli aerei senza pilota fino ai 50 chilometri di altezza; lo strato spaziale, con diverse costellazioni di satelliti in orbite altamente ellittiche (HEO), terrestri basse (LEO), molto basse (VLEO), medie (MEO) e geostazionarie (GEO).

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In parte, questo ha già consentito la virtualizzazione della rete di telecomunicazioni, ovvero la possibilità di sostituire infrastrutture fisiche con tecnologie informatiche, software che riproducono (spesso in cloud) funzioni di elaborazione, archivio e bilanciamento dei carichi della rete. Significa avere la possibilità di costruire reti di connettività private e personalizzate a seconda delle esigenze: dentro un’industria, un negozio, uno stadio.

Con il 5G, però, il sistema di distribuzione del segnale “a terra” rimane sempre “a celle”: sono quindi necessarie alte torri di copertura per evitare che le “onde millimetriche” su cui si basa perdano di potenza tra un’antenna e l’altra. La scommessa del 6G si gioca invece su frequenze dalla lunghezza ancora minore, le onde teraherz, “submillimetriche”, capaci di trasmettere molti più dati in distanze molto più brevi, con una drastica riduzione della latenza, cioè del tempo di attesa. Al posto delle antenne, si prevedono quindi tantissimi hotspot, punti di accesso senza fili costituiti dagli stessi dispositivi smart connessi alla rete: non solo telefonini ma anche dispositivi indossabili, elettrodomestici, robot, qualunque sistema abbia un chip incorporato, che diventerà contemporaneamente ricevitore e ripetitore.

Lo standard 6G messo nero su bianco dall’International Telecommunication Union elenca una velocità di picco dei dati prevista da 50 a 200 Gb al secondo, una velocità di trasmissione dati sperimentata dall’utente da 300 a 500 Mbit/secondo, una latenza da 0,1 a 1 millisecondo, una densità di connessione da 10⁶ a 10⁸ per chilometro quadrato. Tutto questo traffico dati dovrebbe essere gestito da interfacce di Intelligenza Artificiale, capaci di bilanciare carichi e consumi in tempo reale. Allo stesso tempo, le onde submillimetriche hanno il potenziale di rilevare l’ambiente circostante in modo molto accurato, quindi di abilitare attraverso il segnale radio sia la geolocalizzazione, la mappatura e la comunicazione negli ambienti al chiuso (dove il GPS, ad esempio, non funziona bene), sia il posizionamento dei dispositivi connessi. Questo significa poter abilitare la trasmissione digitale multisensoriale: dagli ologrammi agli oggetti digitali in realtà mista, dal tatto senza contatto al riconoscimento dei gesti fino all’interazione olfattiva e gustativa. Tutto ciò senza dimenticare la sostenibilità, caratteristica inedita che l’Itu ha previsto per il 6G, sia in ottica di economia circolare (riduzione, riuso, riciclo delle risorse) sia in termini di miglioramento dell’efficienza energetica dei consumi.

Chi sta sviluppando il 6G

È stata europea la prima iniziativa al mondo sullo sviluppo del 6G: già nel 2018 l’università di Oulu in Finlandia ha lanciato la 6GFlagship, un programma di ricerca che si concluderà nel 2026.

A novembre 2020, la Cina ha lanciato il primo satellite con tecnologia 6G nello spazio: il 6G è diventato una priorità assoluta del governo nel 2023, citato anche nel piano di azione triennale 2023-2025 per lo sviluppo del Metaverso come una delle tecnologie abilitanti. Ancora in Asia, la TSDS, società delle telecomunicazioni indiana, ha inviato all’ITU la propria visione già nel 2021 e l’India possiede ad oggi circa 200 brevetti sul 6G, mentre la Corea del Sud, che con la multinazionale LG ha testato nel 2022 la prima trasmissione dati in onde terahertz, ospiterà il Pre-6G Vision Fest nel 2026. La Strategia di promozione oltre il 6G del Giappone, pubblicata a giugno 2020, prevede un budget totale di 555 milioni di dollari, a cui si aggiunge un investimento congiunto con gli Stati Uniti di 4,5 miliardi di dollari. Negli Stati Uniti, mentre il governo stringe partnership strategiche, la tabella di marcia è affidata alla Next G Alliance, composta prevalentemente dai colossi di settore. Nel 2020 il Brasile ha lanciato il Brazil 6G Project, nella cui implementazione sembra si avvarrà della collaborazione cinese. In Europa, lo sviluppo del 6G è affidato alla Smart Network &Services Joint Undertaking (JU SNS), istituita nel 2021 e finanziata dal bilancio UE e dalle associazioni industriali di settore con un fondo di 1,8 miliardi di euro per il periodo 2021-2027. Il programma Hexa-X, sostenuto da fondi Horizon 2020 e durato dal 2020 al 2023, è stato seguito da Hexa-X-II, finanziato all’interno della JU SNS con il compito di contribuire all’elaborazione dello standard 6G con particolare attenzione ai principi di sostenibilità integrale. Al programma Deterministic 6G è stato invece richiesto di strutturare una rete di comunicazione end-to-end, ovvero punto a punto, da dispositivo a dispositivo, e time-critical, cioè in grado di modificare le proprie risposte in tempo reale.

Il 6G tra accettabilità e accettazione

«Questo è il momento in cui si stanno sviluppando gli standard del 6G: quello che stiamo facendo è analizzare le controversie ereditate dal 5G e consultarci con cittadini e cittadine per definire i key value indicators, cioè i valori sociali da incorporare nello sviluppo della tecnologia, per poi consegnarli a tecnici e policy makers»: Carmela Occhipinti, cofondatrice della società Cyberethics Lab, spiega così l’obiettivo del progetto 6G4Society, anche questo finanziato dalla SNS JU. Occhipinti ci tiene a sottolineare:

Finalmente la Commissione Europea ha ufficializzato che in tutti i progetti sul 6G debba esserci la sostenibilità integrale: economica, sociale e ambientale.

Carmela Occhipinti è manager dell’innovazione. Laureata in Scienze Politiche all’Università “La Sapienza”, lavora da decenni nell’ICT: è stata Senior Project Manager e capo della ricerca sulla sicurezza di Engineering Ingegneria Informatica. Nel 2019 ha cofondato, insieme ad Antonio Fiorentino, CyberEthics Lab, società di consulenza di cui è amministratrice delegata e che è stata riconosciuta come Key Innovator dalla Commissione Europea.

«È un grande risultato, anche perché alla base dell’accettabilità di una tecnologia c’è sempre il coinvolgimento delle persone, che vanno ascoltate: l’accettabilità, ex ante, indica cosa si ritiene necessario nello sviluppo, mentre l’accettazione, ex post, dipende da quanto siano stati integrati i criteri di accettabilità espressi». Ma accettabilità e accettazione non sempre vanno di pari passo. «Ad esempio» spiega Occhipinti «I social sono accettati ma spesso sono eticamente non accettabili. Viceversa, qualcosa che potrebbe essere accettabile con una migliore comunicazione, magari non è accettata». Di accettabilità e accettazione si è parlato il 16 settembre scorso al workshop Il futuro della connettività: 6G e impatti sociali, organizzato da Cyberethics Lab all’interno della Rome Future Week, il primo evento diffuso dedicato al futuro e realizzato a Roma.

«La maggior parte delle persone partecipanti ha associato come prime parole al 5G e al 6G velocità di connessione ma le vere novità sono altre e tipicamente non presentate» spiega Luigi Briguglio, ICT Consultant CyberEthics Lab. E quali sono queste novità? «Il 5G ha segnato la convergenza tra computing e comunicazioni» spiega Briguglio «Il 6G aumenterà questa convergenza tra fibra ottica, Wi-Fi e satellitare, distribuendo la computazione sempre più vicino alla fonte dell’informazione».

Luigi Briguglio è un ingegnere elettronico, ricercatore e consulente ICT in CyberEthics Lab. Laureato in “Ingegneria Elettronica” all’Università di Padova, si occupa di progetti di ricerca europei sui Sistemi Embedded. Nel luglio 2015 ha conseguito la certificazione Project Management Professional (PMP) del PMI. È membro di PMI-Central Italy Membership Committee. I suoi temi di interesse sono l’architettura software, data management, project management, embedded systems, sistemi di gestione e di controllo, automazione. È autore di articoli scientifici sull’ICT, data management e sistemi digitali d’archiviazione a lungo termine. Ha lavorato nell’industria dell’energia con lo sviluppo di sistemi di gestione e controllo basati su sensori e componenti elettronici custom. Ha svolto ricerche presso l’Istituto Nazionale di Fisica della Materia per lo sviluppo di un controller per un microscopio SNOM.

Questo significa possibilità di connessione ovunque ma anche, sottolinea, «Dispositivi senza batteria che sfruttano i campi elettromagnetici ambientali e dialogano tra loro senza ricorrere ad una torre. C’è sempre riluttanza verso quello che non conosciamo: per quanto riguarda gli standard delle telecomunicazioni, dall’esterno, quello che spesso si percepisce è una corsa ogni dieci anni nell’aumentare la capacità di trasmissione o connessione. Ma Marconi, quando fece il primo telegrafo senza fili, lo progettò per salvare le vite dei pescatori che non riuscivano a comunicare dalla barca, cioè con un obiettivo umanistico-sociale». Per questo, Occhipinti sottolinea il valore sociale della connettività: «Oggi ci sono zone in cui Internet è veramente poco efficiente per problemi strutturali: non arriva la fibra perché c’è una guerra, per la situazione morfologica del terreno o la volontà di non investire, ma è comunque una forma di discriminazione».

Riuscirà il 6G dove (anche) il 5G stenta? L’aspettativa dal mondo della ricerca cresce: all’evento di Rome Future Week sono intervenute anche Livia Di Bernardini e Francesca Foliti, project manager dell’APRE – Agenzia per la Promozione della Ricerca Europea, che con il progetto Forging studiano tutte le tecnologie abilitanti previste dalla strategia Industria 5.0 per integrarne la sostenibilità by design, cioè fin dalla progettazione.

Livia Di Bernardini è project manager per l’APRE- Agenzia per la Promozione della Ricerca Europea, dove si occupa di progetti finanziati da Horizon 2020 e Horizon Europe. Laureata in “Relazioni Internazionali” all’Università “Roma Tre”, ha conseguito un master in Cybersecurity alla Luiss ed è stata assistente di ricerca all’IRIS – Institut de relations internationales et stratégiques.

«Il 6G è emerso dalla nostra analisi tra le tecnologie potenzialmente di grande impatto positivo sia a livello sociale che ambientale» sottolinea Di Bernardini «Da un punto di vista tecnico, dovrebbe garantire una certa resilienza a guasti e interruzioni, dovrebbe essere compliant con gli standard legali e avere anche un certo grado di interoperabilità, che serve a far dialogare tra loro i diversi protocolli di comunicazione. Per quanto riguarda i temi ambientali, ha una struttura che consente di poter riciclare le parti hardware mentre l’impatto sociale dovrebbe essere garantito dal maggiore accesso ai servizi quindi maggiore inclusione per la cittadinanza».

Francesca Foliti è project manager per l’APRE- Agenzia per la Promozione della Ricerca Europea, dove si occupa dei progetti Horizon Europe dei Cluster 3 “Civic Security for Society” e 4 “Digital, Industry and Space”. Laureata in “Scienze Politiche e Relazioni Internazionali” all’università di Perugia, è stata analista per Emergent Risk International.

Dal 2022, il progetto Forging ha fatto dialogare diversi esperti sui diversi scenari che le diverse tecnologie dell’industria 5.0 possono abilitare: «L’obiettivo, nel 2025, è proporre alla Commissione Europea un set di tecnologie che secondo l’analisi e i feedback ricevuti sono le più promettenti dal punto di vista sociale e ambientale» chiosa Foliti «Noi le definiamo responsabili proprio perché tengono conto di questi criteri». L’accettabilità e l’accettazione saranno condivise?

 

1. Per consultare il framework, si veda International Telecommunication Union (2023, November). Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2030 and beyond (Recommendation ITU-R M.2160-0), ITUPublications. https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.2160-0-202311-I!!PDF-E.pdf ↩︎
2. Per approfondire, si veda European Commission (2023, June 28). First report on the State of the Digital Decade calls for collective action to shape the digital transition, European Commission. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_23_4619 ↩︎
3. Per saperne di più sui livelli del 5G, si veda European Space Agency (2023). 6G and satellites: intelligent connectivity for a sustainable future, ESA. https://connectivity.esa.int/sites/default/files/ESA_6G_White%20Paper_Dev_Proof_V14..pdf ↩︎