5G: Dalle macrocelle alle femtocelle

La copertura territoriale delle reti mobili è attualmente raggiunta prevalentemente attraverso Macrocelle, costituite da cluster di antenne montate su palo ed in grado di servire migliaia di utenti in un raggio di diversi chilometri.

Date le frequenze in uso, la numerosità delle utenze servibili e le finalità commerciali dell’implementazione del 5G, l’attuale configurazione della copertura del territorio operata attraverso la rete 4G evolverà significativamente. 

L’impatto sul territorio sarà la nascita, accanto alle attuali macrocelle ed alle microcelle nate con le tecnologie 4G, delle picocelle e delle femtocelle. Il futuro della copertura territoriale è costituito da celle più piccole. Più facili da installare, con potenze più basse e più economiche da manutenere, celle più piccole servono meno utenti. Possono essere collegate al resto della rete¹ attraverso il ricorso a collegamenti punto-punto wireless o, meglio, grazie alla fibra ottica.

Certo il ricorso alle onde centimetriche e millimetriche² consente, se non di abbandonare le attuali fattezze delle stazioni radiobase su palo, certamente di distribuire sul territorio antenne piccole e camuffabili che possono essere localizzate in facciata agli edifici o opportunisticamente su altre opere fuori terra. 

A questo proliferare di antenne è ovviamente associato il benefico effetto della diminuzione delle potenze in gioco che possono diventare assimilabili a quelle impiegate dal WiFi. Quindi il territorio sarà sempre più coperto da un elevato numero di array di antenne a bassa potenza in luogo di meno antenne a potenza maggiore.

Particolare attenzione nel 5G è posta al contenimento del consumo energetico con meccanismi di regolazione della potenza irradiata dalle antenne in funzione delle necessità.

Le celle di piccola dimensione introdotte dalla copertura 5G del territorio si distinguono in tre categorie in funzione dell’area coperta e del numero di utenti supportato.

• Femtocelle: Sono le celle più piccole e sono progettate per installazioni residenziali o aziendali indoor o outdoor con coperture fino a 50 metri. Fanno ricorso a potenze molto modeste dell’ordine dei 100 mW (analogamente al WiFi) e riducono il traffico di backhauling degli operatori di telefonia mobile gestendo localmente gli utenti (massimo 16) ad esse collegate. Grazie ad esse le abitazioni e le piccole attività commerciali possono disporre di un accesso 5G ad elevate prestazioni all’interno dell’edificio.

• Picocelle: Si tratta di celle adatte ad installazioni indoor o outdoor con coperture fino a 250 metri con potenze di 250 mW. Gestiscono fino a 64 utenti.

• Microcelle: Sono celle adatte a coperture outdoor fino a 2,5 Km con potenze da 2 a 5 W. Gestiscono, tipicamente in contesti di smart city, fino a 200 utenti.

Nelle aree rurali le celle più piccole possono essere utilizzate per estendere la copertura radiomobile operata dalle stazioni radio base tradizionali, mentre in aree densamente popolate possono estenderne la capacità in termini di numero di utenti e di prestazioni.

¹ Collegamenti di backhauling.
² In Italia, il 5G si basa su tre bande di frequenza: si parte dalla banda compresa tra i 694 e i 790 MHz (detta Banda 700), si passa alla banda intermedia compresa tra i 3,6 e i 3,8 GHZ (definita Banda 3,7 GHZ) per chiudere con la banda compresa tra i 26,5 e i 27,5 GHZ (denominata Banda 26 GHz).