La World Radiocommunication Conference (WRC) di quest’anno discuterà, tra i vari temi in agenda, il potenziale uso futuro della banda upper 6 GHz (6425-7125 MHz). Questa banda è interessante sia per il 5G che per il Wi-Fi.
Mentre il continente americano sostiene l’utilizzo della banda per reti Wi-Fi, la Cina e la Russia preferiscono una sua identificazione ad uso IMT, ovvero per le reti mobili cellulari (come il 5G). L’Europa cerca una soluzione che permetta a entrambe le tecnologie di condividere la banda.
Le discussioni sono in corso, con l’attenzione sulla conferenza di novembre.
La banda upper 6 GHz al centro della WRC
La World Radiocommunication Conference (WRC), acronimo di “Conferenza Mondiale delle Radiocomunicazioni”, è un importante evento internazionale che si svolge ogni tre o quattro anni ed è organizzato dall’ITU (International Telecommunication Union – Unione Internazionale delle Telecomunicazioni), un’agenzia delle Nazioni Unite.
La conferenza riunisce rappresentanti di governi, industria delle telecomunicazioni, organizzazioni internazionali e altri stakeholder per discutere e prendere decisioni sulle revisioni ai Regolamenti Radio che includono questioni relative alle frequenze radio e alle radiocomunicazioni.
La prossima WRC si terrà questo novembre a Dubai e fra i punti in agenda, uno dei più caldi sarà sulla banda upper 6 GHz (da 6425 MHz a 7125 MHz).
Questa banda, già in uso da servizi satellitari, da ponti radio e dalla radio astronomia, è interessante anche per le reti “IMT” licenziate (come il 5G), e per le reti “RLAN” senza licenza (come il Wi-Fi).
La coesistenza fra servizi già esistenti e quelli che potenzialmente useranno questa banda è argomento di dibattito sia tecnico che geo-politico, e le posizioni regionali su questo argomento si stanno consolidando in vista dell’imminente WRC.
Il continente americano, a partire dagli Stati Uniti, è fortemente a favore di un uso di questa banda per il Wi-Fi. Paesi come la Cina, la Russia e le rispettive sfere di influenza sono invece a favore di un uso 5G.
La posizione europea
La posizione europea è di non accettare che la banda sia usata per servizi IMT se non sotto ben stringenti condizioni operative e solo nel caso alla conferenza si realizzano specifiche condizioni, e in particolare che la banda possa essere utilizzata dal Wi-Fi.
Al di là della sua posizione per la WRC, l’Europa si sta spingendo un passo oltre, per esplorare se (e come) la banda upper 6 GHz possa essere utilizzata contemporaneamente sia da 5G che dal Wi-Fi.
Se da una parte questo interesse può essere letto come una conferma delle difficoltà dei paesi europei a prendere decisioni di un certo peso geo-politico oltre che strategico, dall’altro indica che i policy-maker europei hanno bisogno di flessibilità per quanto riguarda la pianificazione dello spettro delle radiofrequenze e si aspettano che l’industria sia pronta a collaborare per trovare una soluzione.
Un gruppo di lavoro europeo ha da poco iniziato le discussioni, che si concluderanno però solo nel 2025. Inoltre, Ofcom, il regolatore del Regno Unito, ha recentemente condotto una consultazione pubblica su come Wi-Fi e 5G potrebbero condividere la banda.
Non sapendo ancora quali decisioni verranno prese al termine della conferenza WRC di novembre è difficile azzardare come queste influenzeranno il lavoro su un uso condiviso delle frequenze upper 6 GHz fra 5G e Wi-Fi. Tuttavia, possiamo già ora descrivere come le due tecnologie userebbero questa banda e fare delle osservazioni iniziali su alcuni dei punti di discussione in Europa.
Le opportunità per il 5G
L’uso principale della tecnologia IMT, ovvero 5G e sue future iterazioni, nella banda upper 6 GHz è quello di fornire capacità aggiuntiva del servizio mobile nelle aree urbane densamente popolate. Questo uso sarebbe molto diverso rispetto a ciò che avviene per le altre bande mobili, dove solitamente il servizio ha copertura a livello nazionale o quasi.
I sostenitori del 5G sostengono che le caratteristiche di propagazione di questa banda siano simili a quelle della banda da 3400 a 3800 MHz e che si potrebbero usare gli stessi siti utilizzati dalle stazioni base 5G di questa banda, evitando quindi di creare celle più piccole che sono ritenute troppo costose, anche se proprio la banda a 26 GHz era stata identificata e licenziata proprio con questo fine.
In pratica, le reti 5G nella banda upper 6 GHz coprirebbero un’area geografica che rappresenta una percentuale molto piccola della geografia e della popolazione, specialmente in Europa. Anche all’interno delle grandi città, studi suggeriscono che le reti 5G in questa banda potrebbero avere un’utilità nei quartieri più densamente popolati, ovvero comprendo una percentuale molto bassa dell’area cittadina attraverso istallazioni specifiche di celle.
Per avere un’idea della dimensione delle aree di copertura delle reti 5G nella banda upper 6 GHz, le città con zone ad alta densità di popolazione, ovvero con più di 15000 abitanti per chilometro quadrato, rappresentano l’1% della popolazione dell’UE e coprono lo 0,007% dell’area geografica dell’UE. Se consideriamo densità di popolazione superiore a 8000 abitanti per chilometro quadrato, queste aree raccolgono il 2,2% della popolazione dell’UE e si estendono sullo 0,02% dell’area geografica dell’Unione Europea.
Inoltre, anche nelle zone più densamente popolate, la copertura delle reti 5G nella banda upper 6 GHz varierebbe tra gli operatori mobili. Di conseguenza, è lecito aspettarsi che porzioni della banda upper 6 GHz non verrebbero utilizzate per l’IMT, che quindi potrebbero essere disponibili per il Wi-Fi su base locale.
Una tale implementazione focalizzata nelle aree urbane molto dense chiaramente apre opportunità di condivisione, poiché la maggior parte delle aree geografiche, comprese le grandi città, non sarebbe coperta da tutte le reti IMT nazionali disponibili e sarebbe quindi disponibile per il Wi-Fi. Tuttavia, come spesso succede, le cose non sono così semplici.
Infatti, le aree di maggiore interesse per l’IMT sono anche le aree di più utilizzo del Wi-Fi.
Le opportunità per il Wi-Fi
L’interesse per il Wi-Fi nella banda upper 6 GHz è guidato da due richieste di mercato complementari, connessioni Wi-Fi Gigabit per la connettività indoor, e l’uso di reti personali per dispositivi portatili (ad esempio quelli per realtà aumentata o virtuale).
I consumatori e le aziende richiedono il Wi-Fi Gigabit per distribuire la connettività in fibra all’interno degli edifici. Gli obiettivi dell’UE per il 2030 includono il raggiungimento della connettività gigabit per ogni edificio, suggerendo che il Wi-Fi gigabit sarà richiesto in ogni edificio.
Se da una parte gli obiettivi sono chiari, l’implementazione di queste reti ha avuto difficoltà. I fondi del PNRR per la diffusione della banda ultralarga vanno usati entro il 2026 e il Dipartimento per la trasformazione digitale ha recentemente firmato un protocollo con l’Associazione Nazionale Comuni Italiani (ANCI) e gli operatori coinvolti nell’attuazione dei Piani operativi Italia a 1 Giga e Italia 5G per facilitare la realizzazione di connessioni ad alta velocità di ultima generazione, fisse e in mobilità.
È ovvio che avere connettività gigabit all’ingresso dell’edificio è solo un primo passo, necessario ma non sufficiente, affinché gli utenti possano disporre di connettività gigabit nei loro terminali, siano essi lo smartphone, il laptop o la smart TV di casa. Ed è qui che avere accesso a più radio frequenze diventa importantissimo.
In realtà, per una singola abitazione isolata, la banda di frequenze 5945-6425 MHz (chiamata banda lower 6 GHz), aperta recentemente in Italia a seguito di una direttiva UE del 2021, è probabilmente sufficiente per distribuire la connettività gigabit all’interno della casa. Tuttavia, i requisiti dello spettro aumentano con la densità della popolazione e con l’uso di nuove applicazioni che richiedono connessioni più veloci e con più bassa latenza. Avere accesso solo alla banda lower 6 GHz nei condomini sarà presto non più sufficiente.
Un altro esempio di zone ad alta densità di popolazione in determinati momenti della giornata sono gli stadi e luoghi per grandi eventi, che stanno implementando reti Wi-Fi dense per fornire una connettività all’avanguardia ai propri clienti.
Molti studi mostrano i vantaggi che si potrebbero ottenere con l’accesso ad anche la banda upper 6 GHz per reti personali Wi-Fi e AR/VR, come già disponibile in 12 paesi nel mondo. Le tecnologie AR/VR sono considerate tra i principali driver dell’innovazione digitale nel prossimo decennio, e la connettività Wi-Fi è cruciale per supportarle. Dispositivi come quelli AR/VR utilizzano reti Wi-Fi a basso consumo energetico per trasmettere grandi quantità di dati a breve distanza con latenze minime. Questi dati vengono elaborati in tempo reale da dispositivi più potenti, come gli smartphone, mentre i metadati necessari possono essere recuperati da Internet con requisiti di connettività ridotti.
Le valutazioni iniziali del regolatore del Regno Unito
Su questo argomento alquanto complesso, Ofcom, il regolatore delle comunicazioni del Regno Unito, ha osservato che gran parte dell’interesse delle industrie legate al 5G e al Wi-Fi per questa banda si è concentrato su approcci che supporterebbero la potenziale introduzione esclusiva di reti cellulari mobili licenziate ad alta potenza in esterno, o di utilizzo di dispositivi esenti da licenza a basse potenze come il Wi-Fi prevalentemente al chiuso.
Il regolatore britannico però ritiene possibile un approccio alternativo che consentirebbe l’introduzione sia del Wi-Fi che del 5G nella banda upper 6 GHz in tempi relativamente ravvicinati, un approccio che chiamano “condivisione ibrida”.
Secondo Ofcom, la condivisione ibrida potrebbe comportare vantaggi significativi per i consumatori e le imprese, fornendo maggiore capacità, supportando Internet più veloce e consentendo servizi innovativi. Questo massimizzerebbe i vantaggi per i consumatori e si tradurrebbe in un uso ottimale di questa banda aumentando l’utilizzo dello spettro attraverso lo sfruttamento delle particolari caratteristiche trasmissive di queste frequenze e i diversi modelli di utilizzo delle reti mobili cellulari e locali Wi-Fi. Ofcom fornisce due esempi di possibile condivisione ibrida.
Il primo è uno split delle due tecnologie fra uso interno e uso esterno. Le reti Wi-Fi tendono ad essere presenti prevalentemente all’interno – trasportando traffico interno localizzato legato a un servizio fisso a banda larga, mentre le stazioni base mobili sono prevalentemente situate all’aperto – fornendo una copertura dell’area più ampia. Pertanto, una possibile direzione potrebbe essere esplorare l’abilitazione del Wi-Fi indoor e del 5G all’aperto.
Il secondo è una condivisione della banda su base geografica. Come dicevamo sopra, la maggior parte del traffico dati nelle reti mobili tende ad essere concentrata in una percentuale relativamente piccola di siti. Quindi una possibile direzione da esplorare potrebbe essere abilitare l’uso mobile con licenza (5G) in specifiche località ad alto traffico consentendo l’uso del Wi-Fi altrove. Potrebbe anche essere possibile dare priorità all’uso del Wi-Fi in aree specifiche ad alta domanda, consentendo l’uso mobile in altre aree.
Ofcom nota che ovviamente questi due esempi non si escludono necessariamente a vicenda, e le complessità da considerare sono molte – ragione per la quale ha richiesto il parere degli stakeholder.
Aspetti non puramente tecnici di un problema complesso
Come abbiamo visto, le aree che potrebbero beneficiare di ulteriore capacità delle reti 5G sono le stesse dove il traffico dati su reti Wi-Fi è altissimo. Il problema è complesso, e per semplificarlo, in prima istanza il gruppo di lavoro europeo si sta focalizzando solo sulla condivisione delle frequenze fra 5G e Wi-Fi.
In realtà però ci sono altre tecnologie che già usano questa banda che necessitano di protezione, senza contare che anche le decisioni che verranno prese riguardo questa banda alla WRC di novembre avranno probabilmente un impatto su queste discussioni. Di conseguenza gli aspetti tecnici richiederanno del tempo per essere risolti.
Se da una parte la sfida tecnica è complicata, dall’altra è opportuno analizzare pragmaticamente i benefici per i cittadini dell’introduzione di ciascuna delle tecnologie in un contesto di condivisione ibrida. Questa analisi dovrebbe anche tenere in conto le dinamiche di mercato del 5G e del Wi-Fi in questa banda.
Per esempio, gli Stati Uniti, il Canada, la Corea del Sud e altri nove paesi nel mondo (che insieme contano oltre il 30% del PIL mondiale) hanno già reso disponibile l’intera banda 6 GHz per il Wi-Fi. Quindi, i paesi che volessero facilitare l’uso del 5G nella banda upper 6 GHz non potrebbero contare su un mercato globale. Questo vuol dire che i consumatori in questi mercati dovrebbero sostenere l’intero costo per lo sviluppo di tali tecnologie, aumentando i costi per tutti i consumatori in quei paesi e probabilmente mettendo la commercializzazione fuori dalla portata di molti altri mercati.
Ciò non sarebbe il caso per il Wi-Fi, considerando che il numero di paesi che ha aperto almeno la parte bassa della banda 6 GHz raggiunge il 70% del PIL mondiale, e il costo dell’introduzione di dispositivi Wi-Fi che supportano l’intera banda sarebbe molto più bassa che introdurre il 5G.
Di fatto, mentre la tecnologia 5G nella banda upper 6 GHz è ancora allo stato di trial, IDC prevede che entro la fine del 2023, 473 milioni di dispositivi Wi-Fi 6E (ovvero il nuovo standard in grado di utilizzare la banda 6 GHz) saranno prodotti.
Come è noto il numero di dispositivi con connettività Wi-Fi è molto maggiore rispetto a quelli con tecnologia 4G/5G, che è prevalentemente limitata agli smartphone. Ma se anche ci limitiamo a guardare il mercato degli smartphone, vediamo che vi sono già 122 telefoni che supportano Wi-Fi 6E, ovvero che possono utilizzare la banda 6 GHz (ove consentito e secondo le restrizioni del paese). Fra questi, i Samsung Galaxy e i Google Pixel già da due anni supportano Wi-Fi 6E, e da poco anche l’iPhone 15 Pro.
Insomma, tenere in conto le differenze nell’adozione della tecnologia per il mercato consumer è importante tanto quanto gli aspetti tecnici.
Una soluzione pragmatica
Le discussioni tecniche sono appena cominciate e, come detto, ci vorrà tempo prima di vedere le soluzioni proposte dagli studi. Inoltre, vi sono varie considerazioni da fare, e a questo punto è difficile sapere cosa succederà.
L’idea di sviluppare un approccio di condivisione ibrida a livello europeo è sicuramente interessante perché potrebbe permettere a Paesi diversi dell’Unione Europea di avere all’interno di un framework unico di policy di questa banda di frequenza, la necessaria flessibilità di trovare soluzioni in base alle loro esigenze specifiche.
D’altra parte, un approccio pragmatico non può non tenere in conto della realtà della disponibilità di dispositivi, né delle dinamiche di mercato globali. Non avrebbe senso ritardare l’uso della banda upper 6 GHz per aspettare che le due tecnologie siano entrambe disponibili sul mercato.
Un framework semplice che gradualmente permetterebbe soluzioni più sofisticate permetterebbe di avere sia benefici immediati che lasciare spazio di manovra per adattarsi alle dinamiche di mercato. Un framework del genere potrebbe costituirsi di questi tre passi:
- Passo 1. Aprire la banda upper 6 GHz per il Wi-Fi in base alle stesse regole in uso per la banda lower 6 GHz (5945-6425 MHz).
- Passo 2. Una volta individuato un meccanismo di coordinamento adeguato fra 5G e Wi-Fi nella banda upper 6 GHz, permettere l’uso di stazioni base 5G che operano a potenza ridotta all’aperto e con licenza individuale (anziché licenza nazionale).
- Passo 3. Se opportuno e giustificato, prendere in considerazione l’attuazione di meccanismi di coesistenza più sofisticati che possano permettere un livello più elevato di condivisione e quindi abilitando un uso dello spettro più efficiente.
Conclusioni
Ci vorrà del tempo per vedere le conclusioni a cui si arriverà nell’ambito del gruppo di lavoro CEPT sulla condivisione ibrida della banda upper 6 GHz, ma una soluzione per i cittadini e le aziende europee di non rimanere indietro rispetto al resto del mondo esiste, basta solo volerla implementare.
