5G: Le frequenze

1 Disponibilità di spettro

Come spiegato nel nostro articolo I 4 elementi abilitanti per lo sviluppo delle reti 5G, oltre alla disponibilità di collegamenti in fibra ottica fino alle celle ed al ridimensionamento dei raggi di copertura, il 5G deve poter contare sulla disponibilità di alte frequenze per poter operare. Le frequenze più alte, cui corrispondono lunghezze d’onda ridotte, necessitano però di operare in visibilità ottica (line-of-sight) tra device mobile e cella e comportano un minor raggio di copertura.

In Italia il Ministero dello sviluppo economico (MISE), con Decreto del Ministro firmato in data 5 ottobre 2018, ha approvato la revisione del Piano Nazionale di Ripartizione delle Frequenze secondo quanto previsto dalle disposizioni in materia di uso efficiente dello spettro e transizione alla tecnologia 5G. Il Piano Nazionale di Ripartizione delle Frequenze (PNRF) è stato pubblicato sul supplemento ordinario n. 49 alla Gazzetta Ufficiale del 19 ottobre 2018, n. 244.

Il Piano Nazionale di Ripartizione delle Frequenze stabilisce, in ambito nazionale e per il tempo di pace, l’attribuzione ai diversi servizi delle bande di frequenze oggetto del piano (comprese tra 0 e 3.000 GHz), di indicare per ciascun servizio nell’ambito delle singole bande l’autorità governativa preposta alla gestione delle frequenze, nonché le principali utilizzazioni civili.

La radiodiffusione sonora FM utilizza le frequenze comprese tra gli 87,5 MHz ed i 108 MHz, il Bluetoooth utilizza le frequenze intorno ai 2,4 GHz, il Wi-Fi intorno ai 2,4 GHz ed i 5 GHz, la TV via satellite tra i 13 ed i 18 GHz. Già queste ultime frequenze necessitano di operare in visibilità ottica e la qualità del canale di comunicazione può essere negativamente influenzata da eventi atmosferici e fitto fogliame.

Per il 5G in Italia, saranno le frequenze tra i 694 MHz ed i 27,5 GHz ad essere protagoniste delle trasmissioni ad altissima capacità.

2 Le aste per l’aggiudicazione delle frequenze in Italia

In Italia, il 5G opererà 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).

La suddivisione delle bande è stata regolamentata, al fine di ridurre al minimo i rischi di conflitti e interferenze, con un’asta pubblica che ha permesso l’assegnazione di blocchi per gli operatori mobili.

In totale l’asta per le frequenze 5G ha superato i 4 miliardi di euro, cifra minima fissata dalla legge di bilancio, attestandosi a 6.550.422.258 euro. Vediamo nel dettaglio gli esiti.

2.1 Banda 700 MHz

Opera in un range compreso tra i 694 e i 790 MHz e garantisce la migliore efficacia nella penetrazione del segnale all’interno degli edifici.

Verrà utilizzata per ottenere estese coperture radio soprattutto per le connettività di dispositivi IoT. La banda 700 MHz è il miglior compromesso tra la velocità di trasferimento dati e la penetrazione attraverso le strutture civili come le abitazioni e, dunque, raggiungere con più efficacia i dispositivi degli utenti.

Le basse frequenze sono la base per una copertura mobile diffusa e pervasiva. TIM e Vodafone si sono assicurate le porzioni più importanti. Questa banda sarà ideale anche per usi commerciali in strutture ad alta densità di traffico come aeroporti, porti e stazioni ferroviarie, siti turistici oltre che direttrici di trasporto dalle autostrade alle ferrovie ad alta velocità.

Tale banda è stata però assegnata alle emittenti televisive che trasmettono sul digitale terrestre ed è stato necessario trovare un accordo al fine di liberare tale banda. Gli accordi intercorsi con l’Unione Europea danno tempo agli Stati membri fino al 2022 per completare la transizione verso altre frequenze. Nel nostro Paese tale processo interessa il triennio 2020-2022.

In seguito all’asta pubblica chiusa il 2 ottobre 2018, i seguenti operatori si sono aggiudicati uno o più blocchi nella banda a 700 MHz (tra parentesi il prezzo di aggiudicazione all’asta). Da segnalare che Iliad ha potuto godere di un trattamento di favore ottenendo un blocco riservato da 10 MHz in quanto new entry del mercato italiano.

• 700 MHz blocco riservato (10 MHz) – Iliad Italia (676.472.792 euro)
• 700 MHz blocco generico (5 MHz) – Vodafone Italia (345.000.000 euro)
• 700 MHz blocco generico (5 MHz) – Telecom Italia (340.100.000 euro)
• 700 MHz blocco generico (5 MHz) – Telecom Italia (340.100.000 euro)
• 700 MHz blocco generico (5 MHz) – Vodafone Italia (338.236.396 euro)

2.2 Banda 3,6-3,8 GHz

Tale banda costituisce un buon compromesso tra copertura e capacità. È la banda più pregiata sia perché è la prima ad essere stata utilizzata nelle installazioni di reti 5G sia perché permetterà la realizzazione della maggior parte delle future applicazioni.

La banda 3,7 GHz sarà sfruttata per coperture macro-cellulari in ambienti molto abitati e in quelli contraddistinti da architetture di rete ibride in zone con inferiore densità di popolazione.

È su questa banda che sono state realizzate le sperimentazioni in cinque città Italiane. È contraddistinta da un ampio spettro di frequenza, quindi con onde elettromagnetiche con caratteristiche diverse tra loro, requisito utile per raggiungere diversi obiettivi prestazionali.

Anche in questo caso il 5G deve fare i conti con i precedenti titolari della banda, tra cui Difesa, ponti radio, collegamenti satellitari e WiMax (che però libererà le frequenze nel 2022).

L’asta ha visto TIM e Vodafone aggiudicarsi i due lotti più ambiti, da 80 MHz ciascuno, mentre Wind Tre e Iliad hanno ottenuto i lotti da 20 MHz rimanenti.

• 3700 MHz blocco specifico (80MHz) – Telecom Italia (1.694.000.000 euro)
• 3700 MHz blocco specifico (80MHz) – Vodafone Italia (1.685.000.000 euro)
• 3700 MHz blocco specifico (20MHz) – Wind Tre (483.920.000 euro)
• 3700 MHz blocco specifico (20MHz) – Iliad Italia (483.900.000 euro)

2.3 Banda 26,5-27,5 GHz

Banda adatta ad applicazioni che richiedono elevata capacità come la gestione di accessi in condizioni di elevato traffico dati senza incorrere in congestione di rete in eventi eccezionali come concerti, eventi sportivi e manifestazioni.

La banda 26 GHz include le cosiddette onde millimetriche1. Al contrario delle onde a bassa frequenza (banda 700 MHz) la portata è qui assai inferiore così come la capacità di penetrare all’interno di edifici e superare ostacoli, ma avrà una maggiore velocità di trasferimento e una latenza ancora inferiore.

Per ovviare ai problemi delle onde millimetriche (basso potere penetrante), saranno utilizzate antenne più piccole e diffuse, che avranno dunque una portata inferiore rispetto a quelle in uso oggi, ma saranno distribuite sul territorio con una maggior densità. Tali antenne, come spiegato nel nostro articolo 5G: Dalle macrocelle alle femtocelle, sono conosciute come small cells proprio perché dividono il territorio in porzioni ridotte per garantire una copertura migliore.

• 26 GHz blocco generico – Telecom Italia (33.020.000 euro)
• 26 GHz blocco generico – Iliad Italia (32.900.000 euro)
• 26 GHz blocco generico – Fastweb (32.600.000 euro)
• 26 GHz blocco generico – Wind Tre (32.586.535 euro)
• 26 GHz blocco generico – Vodafone Italia (32.586.535 euro)

Bibliografia:

• 5G Technologies, Ajit Singh
• https://www.ngmn.org/
• https://www.itu.int/en/Pages/default.aspx
• https://www.fcc.gov/