L’avvento del 5G ha aperto nuove frontiere nella comunicazione digitale, spingendo l’attenzione verso le bande di frequenza 24.5-26.5 GHz e 27.5-29.5 GHz.
Le possibili evoluzioni nell’utilizzo di queste bande si prospettano ricche di sfide e opportunità per gli operatori IMT e satellitari, delineando scenari futuri che potrebbero rivoluzionare il panorama delle telecomunicazioni come lo conosciamo oggi.
Il ruolo delle bande di frequenza 24.5-26.5 GHz e 27.5-29.5 GHz nel 5G
Le bande di frequenza 24.5-26.5 GHz (di seguito anche banda 26 GHz) e 27.5-29.5 GHz (di seguito anche banda 28 GHz) sono storicamente, in primo luogo, utilizzate, a livello nazionale, da parte di applicazioni del servizio fisso di tipo WLL (Wireless Local Loop), ossia i sistemi punto-punto e punto-multipunto, per la fornitura di accesso ad internet ad utenti in postazione fissa.
Le bande nel range di frequenza 24.25-27.5 GHz e nel range di frequenza 27.5-29.5 GHz hanno riscosso negli ultimi anni particolare interesse nel settore delle comunicazioni a livello internazionale per essere utilizzate per la fornitura dei servizi 5G (banda 24.25-27.5 GHz) ed esser sempre più impiegate per estendere la connettività terrestre per includere la componente satellitare (banda 27.5-29.5 GHz) e offrire una connettività ubiqua.
Le porzioni di spettro dei 26 GHz e dei 28 GHz sono, a livello globale, le due bande ad onde millimetriche più mature per i servizi IMT anche se sono utilizzate in modo diverso da Paese a Paese.
La banda 24.25-27.5 GHz è stata identificata a livello globale per l’IMT alla WRC-19, il che ha dato un impulso all’uso della banda.
L’intervallo di frequenze 24.5-26.5 GHz rientra nella banda 24.25-27.5 GHz, identificata come una delle tre cosiddette bande pioniere per lo sviluppo del 5G a livello comunitario [1], e armonizzata ai sensi della decisione di esecuzione (UE) 2020/590 della Commissione del 24 aprile 2020 [2] che modifica la decisione (UE) 2019/784 della Commissione del 14 maggio 2019 [3].
La situazione attuale in Italia
In Italia, la porzione di spettro 26.5-27.5 GHz è stata assegnata nel 2018, mediante procedura di gara, ai cinque operatori radiomobili nazionali per favorire lo sviluppo dei sistemi 5G, secondo la modalità del club use [4], per cui ogni operatore può avvalersi dello spettro non sfruttato da altri licenziatari in determinate aree, consentendo di incrementare il numero di utenti serviti e di casi d’uso. Con ciò l’Italia ha assolto alle disposizioni del Parlamento europeo e del Consiglio, secondo cui gli Stati membri erano tenuti a consentire entro la fine del 2020 l’uso di almeno 1 GHz della banda 24.25-27.5 GHz per agevolare il dispiegamento del 5G.
Per quanto riguarda invece la porzione inferiore della banda corrispondente all’intervallo 24.5-26.5 GHz la decisione della Commissione Europea si è innestata in un quadro nazionale di utilizzo da parte di applicazioni del servizio fisso di tipo WLL, ossia i sistemi punto-punto e punto-multipunto.
A livello nazionale i diritti d’uso WLL esistenti nella banda 24.5-26.5 GHz, sono stati prorogati fino al 31 dicembre 2024 secondo quanto stabilito dal c.d. decreto milleproroghe [5].
Dal tavolo tecnico istituito dal MiMIT, a cui partecipano gli operatori titolari dei diritti d’uso WLL beneficiari della proroga che ha l’obiettivo di analizzare le successive condizioni di utilizzo delle frequenze nella banda, è emerso il riconoscimento dei benefici della migrazione alle nuove soluzioni tecnologiche 5G e ha manifestato l’intenzione di supportare i piani operativi di dismissione degli attuali sistemi WLL, anche nell’ottica di non ostacolare l’evoluzione tecnologica. Tale pensiero è stato condiviso dalla maggior parte della società partecipanti al tavolo.
La legge del 21 aprile 2023, n.41 [6] ha concesso la possibilità di richiedere una proroga di ulteriori due anni, fino al 31 dicembre 2026, agli operatori WLL a cui erano già stati prorogati i diritti d’uso fino al 31 dicembre 2024. La citata legge considera che gli operatori WLL concessionari della proroga, pianifichino il progressivo spegnimento delle frequenze oggetto della proroga stessa.
Questo significherebbe che a partire dal primo gennaio 2027 anche la banda 24.5-26.5 GHz potrebbe essere disponibile per gli usi armonizzati di tipo 5G considerando l’occupazione parziale della banda da parte della Difesa. I 3 GHz di spettro che potrebbero essere disponibili nello spettro delle onde millimetriche dei 26 GHz darebbero la possibilità di poter soddisfare la domanda attuale e futura di servizi 5G terrestri in queste bande.
Confronto con l’uso delle bande in altri Paesi
La banda di frequenza 27.5-29.5 GHz, che in Italia è utilizzata, tra gli altri servizi, dai sistemi di tipo WLL, fa parte del più ampio range della banda Ka (17.3-30 GHz) che risulta tra le bande di interesse per le comunicazioni satellitari.
La banda 27.5-29.5 GHz è allocata, come indicato nell’articolo 5 dei regolamenti radio dell’Unione internazionale delle telecomunicazioni (ITU) [7], su base primaria al servizio fisso (FS), al servizio fisso satellitare (FSS, nella direzione terra-spazio), al servizio mobile e, su base secondaria, al servizio satellitare di esplorazione della terra (nella direzione Terra-spazio). Inoltre la banda 27.5-29.5 GHz è stata identificata per il funzionamento delle “Earth stations in motion (ESIM)», Earth to space, alla WRC-19.
Alcuni Paesi extraeuropei, USA, Giappone e Corea hanno assegnato la banda per IMT. In particolare:
- USA ha assegnato ad IMT la banda 27.5-28.35 GHz
- Corea del Sud ha assegnato ad IMT la banda 26.5-29.5 GHz
- Giappone ha assegnato ad IMT la banda 27.5-29.5 GHz.
In Corea del Sud quando il governo ha assegnato la banda 28 GHz agli operatori radiomobili, ha fissato obblighi per gli operatori (ciascun operatore doveva installare 15.000 stazioni base) e poiché tali vincoli non sono stati rispettati, sono state revocate alcune licenze.
In USA e in Giappone la banda dei 28 GHz è utilizzata per erogare servizi 5G anche se la mid-band rimane la banda di frequenza principale per la copertura su larga scala, mentre la mmWave viene utilizzata per migliorare la capacità della rete nelle aree ad alto traffico.
Il governo neozelandese ha deciso di assegnare l’intera banda 24-30 GHz: l’assegnazione comprende la banda 26 GHz (24.25-27.5 GHz) e la banda 28 GHz (27.5-29.5 GHz).
Il Radio Spectrum Management (RSM), l’organismo responsabile della gestione dello spettro in Nuova Zelanda, ha proposto lo scorso agosto un modello di condivisione della banda 28 GHz che prevede che la parte inferiore dei 28 GHz (27.5-28.35 GHz) sarà condivisa tra IMT, ovvero reti private 5G/accesso wireless fisso (FWA), e i servizi satellitari, ovvero gateway di servizi satellitari fissi (FSS) e stazioni terrestri in movimento (ESIM), concessi in licenza al settore aeronautico e marittimo. L’altra parte dei 28 GHz (28.35-29.5 GHz) sarà assegnata principalmente al satellite con la possibilità di includere l’IMT sotto determinate condizioni (IMT in ambiente indoor).
La banda 26 GHz (24.25-27.5 GHz) sarà assegnata principalmente per l’IMT, anche se con un’opzione per includere alcuni satelliti in determinate aree in base a condizioni tecniche definite.
Anche l’Australia ha concesso la condivisione nella banda 28 GHz. L’autorità di regolamentazione ACMA (Australian Communications and Media Authority) ha assegnato la banda dei 28 GHz a sistemi FWA e FSS (incluso ESIM). Nella banda 27.5-28.1 GHz, i sistemi FWA e i gateways FSS operano su base co-primaria nelle città più grandi. Fuori dalle città, tutti gli FSS sono gli utenti primari e gli FWA gli utenti secondari.
A febbraio 2023 la FCC ha concesso la piena autorizzazione ad Amazon Kuiper per gestire la sua costellazione di 3236 satelliti NGSO nelle frequenze della banda Ka da 17.7-18.6 GHz, 18.8-20.2 GHz e 27.5-30.0 GHz [8].
A livello europeo, l’ECA table non contiene alcuna allocazione al servizio mobile, quindi in Europa la banda 27.5-29.5 GHz non è disponibile per il servizio mobile o 5G.
In Europa non è stato mostrato interesse per l’utilizzo della banda 28 GHz da parte di sistemi IMT in quanto è una banda molto importante per i servizi satellitari.
Prima della WRC-19, il Radio Spectrum Policy Group (RSPG), nel suo Parere sulla WRC-19, indicava chiaramente: “L’RSPG raccomanda alla Commissione europea di proporre una posizione dell’UE che si opponga a qualsiasi considerazione della banda 27.5 – 29.5 GHz per una possibile identificazione IMT ” [8].
Banda Ka e servizi satellitari
Tra le bande di frequenza FSS, porzione della banda Ka (27.5-30 GHz in uplink) è fondamentale, utilizzata da un numero sempre più elevato di satelliti in orbita geostazionaria (GSO) e un numero ancora più grande di satelliti in orbita non geostazionaria (NGSO) in tutto il mondo per fornire, tra altri, servizi a banda larga per consumatori e imprese. La banda 27.5-29.5 GHz è molto importante per il settore satellitare per il suo contributo alla diffusione dei servizi 5G. Anche in Europa, la banda 28 GHz viene utilizzata anche per le “stazioni terrestri in movimento”, fornendo connettività a banda larga a navi, aerei e veicoli terrestri.
La banda di frequenza 27.5-29.5 GHz, oltre che essere utilizzata dai sistemi satellitari, in Europa è una banda importante per la fornitura del servizio FS.
La ECC Decision (05)01 [9] fornisce un quadro normativo per l’uso della banda di frequenza 28 GHz attraverso la designazione di sotto gamme di frequenza specifiche per le stazioni terrestri FS (27.8285-28.4445 GHz + 28.9485-29.4525 GHz) e FSS non coordinate (27.5-27.8285 GHz + 28.4445-28.9485 GHz + 29.4525-29.5 GHz) (Figura 1). Nonostante la segmentazione della banda definita, la ECC Decision(05)01 sottolinea che “le stazioni terrestri FSS coordinate possono comunque utilizzare l’intera banda 27.5-29.5 GHz, utilizzando procedure di coordinamento stabilite”.
Le condizioni di utilizzo delle stazioni non coordinate FSS per la coesistenza con i sistemi FS sono definite nella ECC Decision (05)01 [9].
Come già indicato, la connettività basata sulle comunicazioni satellitari sarà sempre più importante con un numero crescente di operatori satellitari che offrono una gamma di servizi nello spettro dei 28 GHz utilizzando sia gateway di stazioni terrestri NGSO che gateway GSO.
Ofcom, lo scorso agosto ha aperto una consultazione pubblica che proponeva di rendere disponibile spettro aggiuntivo nella banda 27.5 – 30 GHz per l’uso di gateway satellitare. Tale consultazione si è chiusa il 29 settembre 2023 [11]. Nel documento di consultazione vengono presentate proposte per rendere disponibile lo spettro non assegnato, a seguito della variazione della licenza nazionale di accesso allo spettro a 28 GHz di Arqiva, e le quattro “bande di guardia” nello spettro 28 GHz per i gateway di stazioni terrestri satellitari non geostazionarie (NGSO) e per i gateway di stazioni satellitari geostazionarie (GSO). La proposta consentirebbe agli operatori satellitari di accedere allo spettro non assegnato e alle bande di guardia esistenti a 28 GHz per un utilizzo coordinato dei gateway satellitari, fornendo capacità aggiuntiva per soddisfare la crescente domanda di supportare una gamma di servizi wireless. Questi includono il collegamento di aree rurali e aziende in aree difficili da raggiungere, compresi impianti e servizi energetici offshore, nonché per l’uso nei trasporti (compresi aerei, droni e navi) in tutto il Regno Unito.
In Italia la banda 27.5-29.5 GHz è utilizzata su base co-primaria dal servizio fisso via satellite nella direzione Terra-spazio e dal servizio fisso. In Italia il servizio fisso opera attraverso la tecnologia Wireless Local Loop con collegamenti punto-punto e punto-multipunto.
I diritti d’uso delle licenze WLL, in scadenza il 31 dicembre 2022, sono stati prorogati fino al 31 dicembre 2029 con le condizioni definite nella Delibera 426/21/CONS [12].
La Delibera AGCOM 426/21/CONS indica quali debbano essere le procedure di coordinamento tra i sistemi FS (WLL) e i sistemi FSS coordinati. In particolare la delibera indica che gli operatori dei sistemi FS ed FSS si devono impegnare ad aderire a una procedura di coordinamento per consentire la protezione attuale e lo sviluppo reciproco dei propri sistemi co-primari in banda.
Considerando che la banda Ka, di cui fa parte il range di frequenza 27.5-29.5 GHz riveste un ruolo strategico per la fornitura dei servizi satellitari, diventerà sempre più importante valutare sotto quali condizioni tecniche i sistemi FS ed FSS possano coesistere.
I futuri scenari di utilizzo delle bande
In base alle evoluzioni in corso sia regolamentari che di interessi industriali, relative all’ impiego delle bande 24.5-26.5 GHz e 27.5-29.5 GHz, potrebbero presentarsi, a livello nazionale, nuovi scenari di utilizzo e di coesistenza in cui potrebbero avere un ruolo sempre più rilevante gli operatori IMT e gli operatori satellitari.
Il futuro della banda 24.5-26.5 GHz ha un percorso che sembra delineato in base alle novità normative che sono state definite negli ultimi anni a livello nazionale che dovrebbero prevedere il progressivo spegnimento delle installazioni WLL al 31 dicembre 2026. Dopo tale data, essendo la porzione di spettro facente parte della banda 24.25-27.5 GHz, armonizzata a livello comunitario per IMT, la banda 24.5-26.5 GHz potrebbe essere aperta all’uso del 5G. Questo darebbe la possibilità di avere ulteriori 2 GHz di spettro disponibile nella banda delle onde millimetriche per la fornitura di servizi 5G avanzati. In questo contesto è però necessario considerare che la banda 24.5-26.5 GHz, in Italia, è occupata parzialmente da parte della Difesa con la quale dovrebbe essere necessario coordinarsi per l’utilizzo dello spettro. Un altro aspetto che va considerato è che l’ecosistema tecnologico del 5G nelle bande delle onde millimetriche non è ancora abbastanza maturo da consentire di compiere nel breve termine un’effettiva migrazione al 5G.
Per quanto riguarda invece la banda 27.5-29.5 GHz, in Europa tale range di frequenze non verrà utilizzato per la fornitura dei servizi IMT, come avviene in altri Paesi extraeuropei, in quanto è una banda fondamentale per l’erogazione dei servizi via satellite. In Italia risulta essere inoltre utilizzata dai sistemi FS di tipo WLL ai cui operatori sono stati estesi i diritti d’uso di ulteriori 7 anni rispetto alla scadenza definita del 31 dicembre 2022.
Sicuramente fino al 31 dicembre 2029 dovranno essere messe in atto procedure di coordinamento tra gli operatori FSS e gli operatori WLL affinché sia garantita la coesistenza priva di interferenza per entrambi i sistemi.
Bibliografia
- RSPG, “STRATEGIC ROADMAP TOWARDS 5G FOR EUROPE – Opinion on spectrum related aspects for next-generation wireless systems (5G)” RSPG16-032 FINAL, Brussels, 09 November 2016
- Commissione Europea “Decisione di esecuzione (UE) 2020/590 della Commissione del 24 aprile 2020 che modifica la decisione (UE) 2019/784 per quanto riguarda l’aggiornamento delle pertinenti condizioni tecniche applicabili alla banda di frequenze 24.25-27.5 GHz
- Commissione Europea “Decisione i esecuzione (UE) 2019/784 della Commissione del 14 maggio 2019 relativa all’armonizzazione della banda di frequenze 24.25-27.5 GHz per i sistemi terrestri in grado di fornire servizi di comunicazione elettronica a banda larga senza fili nell’Unione”
- Delibera n. 231/18/CONS, “Procedure per l’assegnazione e regole di utilizzo delle frequenze disponibili nelle bande 694-790 MHz, 3600-3800 MHz e 26.5-27.5 GHz per sistemi terrestri di comunicazione elettroniche al fine di favorire la transizione verso il 5G, ai sensi della legge 27 dicembre 2017, n. 205
- DECRETO-LEGGE 30 dicembre 2021, n. 228, “Disposizioni urgenti in materia di termini legislativi.”
- TESTO COORDINATO DEL DECRETO-LEGGE 24 febbraio 2023, n. 13, Testo del decreto-legge 24 febbraio 2023, n. 13 (in Gazzetta Ufficiale – Serie generale – n. 47 del 24 febbraio 2023), coordinato con la legge di conversione 21 aprile 2023, n. 41 (in questa stessa Gazzetta Ufficiale alla pag. 1), recante: «Disposizioni urgenti per l’attuazione del Piano nazionale di ripresa e resilienza (PNRR) e del Piano nazionale degli investimenti complementari al PNRR (PNC), nonche’ per l’attuazione delle politiche di coesione e della politica agricola comune.».
Vigente al: 21-4-2023
- ITU Radio Regulations, Edition of 2020 – https://www.itu.int/pub/R-REG-RR-2020
- RADIO SPECTRUM POLICY GROUP, RSPG Opinion on the ITU-R World Radiocommunication Conference 2019
- ECC Decision(05)01, “The use of the band 27.5-29.5 GHz by Fixed Service and uncoordinated Earth stations of the Fixed-Satellite Service (Earth-to-space)”, approved, Marche 20005, Amended, March 2013
- FCC Authorizes Kuiper Satellite Constellation: https://www.fcc.gov/document/fcc-authorizes-kuiper-satellite-constellation
- Ofcom, “Expanding spectrum access for satellite gateways in the 28 GHz band”, Proposal to make additional spectrum available within the 27.5 – 30 GHz band for satellite gateway use. Consultation:Published 18 August 2023. Closing date for responses: 29 September 2023.
- AGCOM: delibera n. 426/21/CONS, “PARERE AL MINISTERO DELLO SVILUPPO ECONOMICO SULLE CONDIZIONI REGOLAMENTARI PER L’AUTORIZZAZIONE DELLA PROROGA DELLA DURATA DEI DIRITTI D’USO ESISTENTI PER RETI RADIO A LARGA BANDA WLL NELLA BANDA 27.5-29.5 GHZ E VALUTAZIONE DELLE ISTANZE PRESENTATE”, 22 dicembre 2021
