Hiroyuki Kato, Senior Manager del Global Market Technology di Anritsu, analizza in questa intervista la tecnologia URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication) definita dal 3GPP, evidenziandone vantaggi, sfide tecniche e prospettive future per le applicazioni Industria 4.0 e IoT.
Qual è la logica alla base della definizione di URLLC fornita dal 3GPP?
I casi d’uso mission-critical e in tempo reale, quali le fabbriche intelligenti, i veicoli autonomi e la robotica, richiedono comunicazioni veloci e a bassa latenza con livelli eccezionali di affidabilità. Nei veicoli autonomi, ad esempio, ciò può potenzialmente fare la differenza tra la vita e la morte. Molte applicazioni critiche e sensibili al fattore tempo richiedono latenze fino a 1 ms e un’affidabilità pari o superiore al 99,9999%. Le reti tradizionali risultano sempre più inadeguate per questi casi e altri simili.
Nell’era del 6G, la comunicazione ultra-affidabile a bassa latenza (URLLC) diventerà una necessità da potenziare a livello “end-to-end”. Per realizzare ciò, saranno necessari l’ottimizzazione della rete (tramite IA), lo “slicing” della rete e una QoS garantita a livello end-to-end. La banda larga mobile potenziata (eMBB) è in grado di supportare velocità di trasmissione dati molto elevate, ma non offre prestazioni altrettanto buone in termini di latenza. Le comunicazioni di massa di tipo macchina (mMTC), dal canto loro, possono supportare un numero enorme di dispositivi UE, ma presentano dei compromessi in termini di affidabilità.
Come si inserisce l’URLLC nelle future fabbriche intelligenti?
L’URLLC risponde alle esigenze di bassa latenza e alta affidabilità nelle applicazioni IoT in tempo reale e nelle moderne fabbriche intelligenti dell’Industria 4.0 basate sui dati.
È in grado di gestire applicazioni industriali quali i sistemi di controllo distribuito, i robot collaborativi e i robot mobili autonomi. Soddisfare requisiti di controllo in tempo reale e di sicurezza per queste applicazioni è stato tradizionalmente difficile con il Wi-Fi convenzionale o la LAN cablata. La combinazione dell’URLLC con il 5G locale, che facilita la creazione di ambienti di fabbrica wireless e flessibili, può potenzialmente consentire enormi guadagni in termini di produttività ed efficienza per le fabbriche intelligenti.
Oltre alle fabbriche intelligenti, quali vantaggi offre l’URLLC?
Per la prima volta, l’URLLC fornisce una base affidabile per applicazioni in tempo reale e critiche per la sicurezza.
La bassa latenza, unita all’elevata affidabilità, consente di utilizzare l’URLLC in numerosi e diversi casi d’uso, quali la guida autonoma nel settore automobilistico, il settore medico (compresa la chirurgia a distanza), il controllo delle reti elettriche intelligenti, gli eSport e gli eventi dal vivo.
Quali sono le sfide tecniche nell’implementazione dell’URLLC?
L’implementazione dell’URLLC presenta diverse sfide tecniche. Tra queste figurano la contesa delle risorse, la gestione delle interferenze, la correzione degli errori per i pacchetti corti di dati, la latenza end-to-end, la precisione di sincronizzazione e la sicurezza. Sebbene tali aspetti siano stati parzialmente affrontati nel 5G, per il 6G sono essenziali nuove tecnologie quali l’intelligenza artificiale, l’edge computing e il miglioramento della accuratezza di sincronizzazione.
In che modo la standardizzazione è fondamentale per l’implementazione dell’URLLC?
La standardizzazione è necessaria per garantire un allineamento globale in merito ai requisiti di prestazione, ai test e agli aspetti relativi all’implementazione. Una sfida fondamentale consiste nel conciliare le diverse normative nazionali e le assegnazioni di frequenza. Gli standard devono inoltre essere a prova di futuro per le tecnologie emergenti.
Il 3GPP ha avviato la standardizzazione dell’URLLC nella Release 15, ha accelerato gli sforzi nella Release 16 e, a partire dalla Release 17, ha continuato a potenziare le applicazioni industriali e la copertura su vasta scala. Nel 6G, alcune tecnologie emergenti quali l’IA, l’ISAC (Integrated Sensing And Communication), l’efficienza energetica (Ambient IoT) e l’MRSS (Spectrum Sharing) stanno contribuendo all’implementazione dell’URLLC.
Quali sono le sfide relative alla copertura per l’URLLC?
Esistono diverse sfide nel raggiungimento di un’ampia copertura URLLC, quali le brevi distanze di propagazione dovute alle bande ad alta frequenza, l’aumento della densità delle celle, l’affidabilità durante gli handover, la copertura in ambienti interni e nelle aree remote, la gestione delle interferenze e la conformità alle normative globali. Nel 6G, l’industria affronterà questa questione utilizzando RIS e NTN.
Quali sono le principali sfide di test che l’URLLC deve affrontare?
Esistono vari requisiti di test per l’URLLC, quali la misurazione precisa della latenza e dell’affidabilità, le prestazioni di handover, la riproduzione delle interferenze, la verifica della sicurezza e la simulazione di ambienti reali. Ciò richiede ambienti di test dotati di sincronizzazione temporale ad altissima accuratezza e dati a pacchetti configurabili (pacchetti corti, velocità di trasmissione, ecc.). È inoltre necessario verificare le prestazioni in modalità punto-punto, end-to-end, a breve e a lungo termine.
Quali strumenti e servizi di test offre Anritsu per i test URLCC?
Anritsu offre l’MT8000A (come piattaforma RAN 5G) e l’MT1000A/VNM (Virtual NW Master) per i test URLLC. L’MT1000A/VNM dispone di una sincronizzazione temporale di altissima precisione ed è in grado di supportare pacchetti di dati flessibili (dimensione del pacchetto, velocità di trasmissione, ecc.). Poiché il VNM non è una soluzione di test hardware, gli utenti possono installarlo ovunque ed effettuare misure tra due punti qualsiasi (da punto a punto, da capo a capo). Inoltre, alcuni settori hanno un’esperienza limitata nell’uso degli strumenti di misura. Anritsu è in grado di fornire consulenza e consigli sulle soluzioni e sulle migliori pratiche.
Qual è il compromesso tra sicurezza e prestazioni per l’URLCC?
Il potenziamento di misure di sicurezza induce un aumento della latenza dovuto alla crittografia e all’autenticazione, che così compromettono la capacità in tempo reale dell’URLLC (compromesso tra dimensione dei pacchetti e latenza). Stanno emergendo diverse soluzioni per risolvere questo problema, tra cui la riduzione al minimo dell’aumento della latenza tramite crittografia leggera, PLS (Physical Layer Security) e controllo tramite IA. Nel 6G, la crittografia quantistica rappresenta un altro potenziale approccio per risolvere questa questione.
Qual è l’approccio di Anritsu alla sicurezza?
Oltre a fornire soluzioni di test per il monitoraggio dello spettro (interferenze), Anritsu è in grado di offrire anche analisi RF in tempo reale basate sull’intelligenza artificiale. Ciò risulta utile in applicazioni quali il rilevamento di droni sconosciuti e il rilevamento di segnali di disturbo. Anritsu intrattiene una stretta collaborazione con YOTASYS per quanto riguarda l’analisi RF basata sull’intelligenza artificiale. Collaboriamo inoltre con organizzazioni quali AUTOCRYPT per fornire soluzioni di test di sicurezza informatica per il settore automobilistico.
Per maggiori informazioni: https://www.anritsu.com/en-gb/
