Immagina di essere bloccato in una città di sei milioni di persone. È mezzanotte. Ti trovi in un quartiere che non sembra sicuro e hai un disperato bisogno di indicazioni per raggiungere il tuo hotel. Dovrebbe essere facile. Tiri fuori lo smartphone. Il dispositivo promette mappe dettagliate e interattive. Dovrebbe essere la tua ancora di salvezza.
C’è un problema. La tua connessione dati è terribilmente lenta. Striscia. Fissi il cerchio di caricamento finché non scompare. Alla fine, rinunci al costoso gadget che hai in mano. Vai a una stazione di servizio e compri invece una mappa cartacea.
Senza velocità, il tuo smartphone è solo uno stupido mattone. Non importa quanto sia di fascia alta l’hardware, per funzionare si basa su una rete wireless. Quella rete fornisce i dati: la linfa vitale dell’era digitale. L’attuale generazione di reti 3G è veloce rispetto agli standard storici, ma spesso non riesce a fornire un’esperienza Internet mobile affidabile.
Ciò che il tuo dispositivo realmente desidera è il tipo di accesso ad alta velocità che ottieni su un desktop a casa. Questa è la banda larga mobile. Si chiama 4G. E anche ogni altra persona per strada ne ha bisogno.
L’esplosione dei dati
Il cambiamento nel modo in cui utilizziamo i telefoni è avvenuto in modo silenzioso ma rapido. Nel 2009, il traffico di rete per la banda larga mobile ha superato per la prima volta il traffico delle chiamate vocali. Da allora la tendenza non ha fatto altro che accelerare.
Si prevede che la domanda di dati sarà 33 volte superiore entro il 2020. Le persone acquistano dispositivi che consumano enormi quantità di larghezza di banda. Le reti devono tenere il passo, altrimenti crollano sotto il peso del proprio successo.
I fornitori di servizi, noti come corrieri o operatori a seconda di dove vivi, stanno investendo denaro in questo problema. Stanno investendo molto nelle infrastrutture. Ciò include l’hardware e il software che rendono possibile la comunicazione cellulare. Le stime suggeriscono che spenderanno fino a 53 miliardi di dollari solo negli Stati Uniti.
L’obiettivo è semplice. Espandi le reti più veloci. Ciò significa passare agli standard 4G.
Decodificare il divario generazionale
Ma cosa sono esattamente le reti 4G? Perché sono oggetto di spot pubblicitari aggressivi e rumorosi? Cosa le differenzia dalle reti 2G della vecchia scuola che gestivano principalmente le chiamate vocali? Come si può distinguere una rete 4G da una 3G nell’utilizzo nel mondo reale?
Le risposte sono raramente chiare. Il mondo della tecnologia 4G è spesso disorientante quanto perdersi in una megalopoli senza mappe online. Il marketing è contorto. Gli acronimi sono fitti.
Dobbiamo eliminare il rumore. Questa guida ti guiderà oltre il mumbo-jumbo della techno. Ti mostreremo come queste velocità scadenti potrebbero portare Internet mobile in una nuova era. L’evoluzione è infinita.
L’evoluzione infinita del wireless
Le reti wireless sono un mix disordinato di tecnologie sovrapposte. Gli acronimi diventano confusi velocemente. Ma eliminando il gergo, ti ritroverai con una verità: le reti wireless sono sistemi radio. Puoi esaminare Come funzionano i telefoni cellulari e Come funzionano gli smartphone per le nozioni di base meccaniche.
Indipendentemente da quale standard domina la tua regione, fai parte della stessa ondata globale. Ci sono quasi 6 miliardi di abbonamenti cellulari attivi in tutto il mondo. L’utilizzo mobile sta solo accelerando.
Miliardi di utenti chiedono di più. Le reti devono adattarsi per gestire il carico. Ogni salto di prestazioni viene etichettato come una nuova generazione.
Le reti 1G di prima generazione sono arrivate negli anni ’80. Erano analogici. Gestivano solo le chiamate vocali.
Il 2G digitale ha preso il sopravvento all’inizio degli anni ’90. Ha portato dati di base. Potresti inviare messaggi e controllare la posta elettronica.
Le reti 3G si sono diffuse all’inizio degli anni 2000. Internet mobile è diventato una realtà. Puoi navigare sul Web e riprodurre audio in streaming. Spesso era dolorosamente lento.
I consumatori volevano di più. I dispositivi sono diventati affamati di dati. L’infrastruttura di rete ha iniziato a crollare sotto la pressione.
Il 3G necessitava di un aggiornamento. Le reti wireless dovevano evolversi nuovamente. L’obiettivo era una banda larga mobile più veloce.
Ora le linee sono sfocate. Non esiste uno standard universale per 4G.
I sistemi più veloci del 3G sono spesso chiamati 3.5G o 3.9G. Gli operatori lo chiamano 3G+. I team di marketing lo chiamano semplicemente 4G. È un termine di marketing. Significa semplicemente più veloce del 3G. Niente di più.
Ma ci sono diverse versioni di questa banda larga mobile. La differenza fondamentale sta nell’architettura.
Il 4G è tutto IP
Le vecchie reti si basavano sulla commutazione di circuito. È stato un percorso dedicato alla tua chiamata. Il 4G è tutto IP. Utilizza la commutazione di pacchetto. I dati sono suddivisi in blocchi. Viaggia attraverso la rete e si ricompone a destinazione.
Questo cambiamento è importante. La commutazione di pacchetto è più efficiente. Gestisce voce e dati contemporaneamente senza sprecare larghezza di banda. Permette velocità più elevate. Supporta applicazioni complesse.
Pensala come un’autostrada. Le vecchie reti avevano corsie riservate alle auto. Le nuove reti consentono ad autobus, camion e berline di condividere la strada in modo efficiente. I dati si spostano in pacchetti. Prende il percorso più veloce.
Questo è il motivo per cui le reti 4G offrono un tale salto di velocità. Non si tratta solo di più potere. È un sistema più intelligente.
Il 4G non è solo più veloce. Si tratta di un cambiamento architetturale fondamentale dalla voce a commutazione di circuito ai dati a commutazione di pacchetto.
Il passaggio dal 3G al 4G ha eliminato il collo di bottiglia della voce. Le chiamate vocali ora sono solo un’altra forma di dati. Ciò abilita VoIP (Voice over IP). Apre la porta alle videochiamate. Supporta i giochi in tempo reale.
Gli operatori spingono fortemente il marketing 4G. Affermano velocità rivoluzionarie. Le prestazioni nel mondo reale variano. Dipende dalla congestione. Dipende dall’hardware. Ma la tecnologia sottostante è distinta.
Le reti più vecchie avevano problemi di latenza. Reti All-IP riducono il ritardo. Questo è fondamentale per lo streaming. È vitale per i servizi cloud.
Vedi la differenza nell’uso quotidiano. Le pagine Web si caricano più velocemente. Il video bufferizza di meno. Le app sembrano più reattive.
La terminologia è confusa. Sentirai LTE (Long Term Evolution) lanciato in giro. LTE è spesso considerato un trampolino di lancio verso il vero 4G. Ma per la maggior parte degli utenti rientra nella definizione generale. È più veloce. È più affidabile.
Capire come funziona il 4G ti aiuta a scegliere il piano giusto. Spiega perché i tuoi dati sono limitati. Chiarisce le mappe di copertura.
La tecnologia si muove velocemente. Cambiano gli standard. Ma la spinta alla velocità rimane costante.
Il 4G è fondamentalmente un sistema radio più efficiente. La sfida ingegneristica non consisteva solo nel costruire torri migliori. Si trattava di inserire più dati digitali in ciascun segnale radio. Ciò massimizza la velocità e l’efficienza complessiva della rete.
A differenza del suo predecessore, il 4G è basato su uno standard all-IP. Ciò significa che utilizza il protocollo Internet per tutto. Anche le chiamate vocali vengono trattate come pacchetti di dati. Anche le reti 3G erano basate su IP, ma si affidavano alla commutazione di circuito per la voce. Il 4G lo ha scartato. Tratta una telefonata come un altro flusso di dati che si muove attraverso Internet.
Questo approccio basato su pacchetti consente ai dati di viaggiare su reti diverse senza essere criptati. Il tuo telefono non si limita a comunicare direttamente con Internet. Comunica prima con una stazione base. In termini industriali, una stazione base è la torre cellulare. È l’alta struttura ricoperta di antenne. Trasmette i dati tra il tuo dispositivo e Internet più ampio.
Interfacce aeree e spettro
Esistono molti modi per stabilire un collegamento tra il tuo telefono e quella torre. Queste sono chiamate interfacce aeree. I metodi più vecchi sono pieni di acronimi come CDMA2000, HSPA, EV-DO Revision B e Mobile WiMAX. Ognuno trasferisce i dati in modo diverso utilizzando specifici spettri di onde radio.
Non elencheremo tutti gli acronimi qui. Puoi approfondire quelle tecnologie più vecchie se vuoi la lezione di storia. Il punto è che il 4G introduce interfacce aeree più nuove e più veloci progettate per gestire il carico maggiore.
La realtà dell’All-IP
Attualmente, il mondo non dispone di una rete puramente 4G. La vera distribuzione dei dati all-IP è ancora in evoluzione. Nella maggior parte dei paesi vi è ancora una significativa sovrapposizione tra le reti 3G e persino 2G. Il tuo telefono spesso salta tra gli standard per mantenere un segnale.
Ma man mano che le infrastrutture avanzano, la transizione diventa sempre più chiara. L’obiettivo è una rete in cui ogni bit di traffico, da un messaggio di testo a un flusso video 4K, sia solo un altro pacchetto su Internet.
Questo design incentrato sull’IP è solo un ingrediente. Il profilo prestazionale completo del 4G richiede molto più che semplici modifiche al protocollo. Richiede capacità hardware specifiche e gestione dello spettro.
La ricetta completa per il 4G
Il 4G non è stata una rivoluzione. È stato un aggiornamento che ha riparato i pezzi rotti del 3G. Se sei rimasto bloccato su reti di terza generazione, conosci il dolore. Ora ottieni download più veloci e meno buffering.
La velocità è solitamente il numero principale. Su 3G, il tuo telefono fatica a raggiungere 2Mbps. Il 4G lo spinge a 3 o 5 Mbps. Questo è il territorio del modem via cavo. Certo, i reparti marketing adorano gridare alle velocità di 100 Mbps. Non credergli. Questo è un risultato di laboratorio. Nel mondo reale, non lo capisci ancora.
Ma la velocità non è tutta la storia. Il vero cambiamento è nell’architettura.
Perché il 4G gestisce meglio un numero maggiore di utenti
Mark Murphy, responsabile dell’innovazione presso Ericsson, sottolinea che per la maggior parte delle persone la capacità conta più della velocità di picco. Il 4G ha una capacità maggiore. Supporta molti più utenti contemporaneamente.
Pensa a un concerto affollato. Su una torre 3G, forse da 60 a 100 persone possono trasmettere video in streaming senza che la connessione si interrompa. Provalo con 300 o 400 persone su una rete 4G LTE. Resiste. La velocità dei dati rimane elevata. Le videochiamate non si bloccano. YouTube funziona senza problemi.
Come la latenza cambia il gioco online
Poi c’è il ritardo. O latenza. Questo è il tempo che intercorre tra il tuo comando e la risposta della rete.
La bassa latenza è tutto se giochi a giochi online dal ritmo frenetico. È utile controllare a distanza un robot o un’auto. La velocità in tempo reale richiede 50 ms o meno. Il 4G LTE ti riduce a 20-40 ms.
La differenza è notte e giorno. Le chiamate vocali smettono di avere quella strana eco. Il ritardo scompare.
Spiegazione dell’efficienza spettrale
Lo spettro è finito. È una pipa. Puoi inserire solo un certo numero di dati al suo interno. Il 4G utilizza schemi di codifica più intelligenti. Comprime più bit per hertz di quanto il 3G potrebbe mai fare.
È più efficiente dal punto di vista spettrale. Questo è il termine tecnico. Significa prestazioni migliori senza bisogno di più torri fisiche.
Ma come fa effettivamente a farlo? L’hardware e il software funzionano insieme in modo diverso.
Il luogo dell’interfaccia aerea
Raramente pensi al dialetto parlato dal tuo dispositivo. Quel dialetto è l’interfaccia aerea, il protocollo standardizzato che determina il modo in cui l’hardware mobile comunica con la stazione base locale. Se hai guardato anche solo uno spot pubblicitario di uno smartphone, sei stato bombardato da acronimi. 4GLTE. WiMAX. HSPA+. Condividono tutti una funzione: coordinare il traffico di rete. Dicono al tuo dispositivo quando urlare i dati e quando ascoltare. La differenza sta nella sintassi. Come realizzano tale coordinamento.
WiMAX sembrava promettente. Assomigliava al protocollo WiFi di casa o dell’ufficio. Ora è in gran parte scomparso. Gli operatori lo hanno abbandonato per LTE e HSPA+.
LTE funziona diversamente. I dispositivi possono trasmettere e ricevere simultaneamente. Usano frequenze diverse per ogni attività. La salsa segreta è OFDM (multiplexing a divisione di frequenza ortogonale). Questa tecnica divide un segnale in flussi di dati paralleli. Questi flussi viaggiano attraverso i sottocanali radiofonici. I processori all’altra estremità rimettono insieme il segnale. È efficiente. È veloce.
MIMO (multiple input multiple output) è un altro pezzo chiave del puzzle LTE. Si basa su più antenne e trasmettitori sia nel telefono che nella stazione base. Questa configurazione consente la trasmissione simultanea di upload e download. Nessuna attesa. Nessun collo di bottiglia.
HSPA+ svolge un ruolo diverso. È retrocompatibile con i vecchi sistemi 3G. LTE no. HSPA+ non è il futuro. È un metodo per spremere più vita dalle infrastrutture esistenti. Fa guadagnare tempo. Estende il ciclo di vita dei vecchi attrezzi.
LTE è qui per restare. Le reti sono chiamate “evoluzione a lungo termine” perché gli operatori vogliono attenersi a questa tecnologia. Non vogliono spendere un sacco di soldi per migliorare le infrastrutture ogni pochi anni. LTE è considerata una buona opzione a lungo termine perché è più facile da espandere. Per una maggiore capacità. Per prestazioni migliori.
Al momento, le reti 4G LTE pure sono rare. Le reti ovunque sono un miscuglio. Hai 3G. Hai il 4G. Hai anche tecnologie 2G e interfacce aeree mescolate. In molte aree, la copertura 2G, 3G e 4G si sovrappone. Puoi vedere questo pasticcio con le mappe interattive su OpenSignalMaps. Di conseguenza anche i cosiddetti telefoni 4G sono dotati di chip 3G. Ne hanno bisogno per accedere alle reti 3G e 3G+ quando il segnale LTE diminuisce.
Stringi la presa sul cellulare. La rete sta diventando sempre più veloce. Sta diventando spaventosamente intelligente.
La rete che vive e respira
Il 4G LTE supera molte delle limitazioni del 3G. Aggiunge un’intera gamma di funzionalità di cattura delle sinapsi. Se The Terminator e The Matrix ti hanno spaventato, considera di saltare avanti.
Le reti arcaiche 1G e 2G sono stupide, tecnologicamente parlando. Le reti 4G sono macchine intelligenti. Gestiscono la congestione. Quando migliaia di persone rimangono bloccate in autostrada nelle ore di punta, iniziano a usare i loro telefoni. La domanda di servizi dati aumenta in quell’area.
I sistemi 3G esitano. Inciampano. Gli utenti si sentono frustrati. I sistemi 4G sono auto-organizzanti e autoconfiguranti. Compensano al volo. Forniscono un servizio più rapido a più persone nella zona colpita.
Le interruzioni di corrente e i guasti alle apparecchiature spesso paralizzano i sistemi 3G. Il 4G ha funzionalità di autoriparazione. Sensori e software avanzati rilevano il problema. Il sistema instrada il traffico attraverso altre torri finché non vengono effettuate le riparazioni.
La parte sorprendente è che le reti 4G eseguono tali soluzioni alternative senza l’intervento umano. Wojtek Felendzer, responsabile marketing delle soluzioni tecniche presso Nokia Siemens Networks, afferma che questi sistemi sono le macchine più grandi che l’umanità abbia mai costruito. Si estendono da costa a costa. In tutto il mondo. Per la prima volta stanno diventando abbastanza intelligenti da aggiustarsi.
Nonostante tutto ciò, il 4G non è in realtà una tecnologia radicalmente nuova. Le persone in questo settore a volte dicono che negli ultimi 100 anni non è stato inventato nulla di nuovo. Si tratta semplicemente di un nuovo modo di combinare conoscenze consolidate con apparecchiature di elaborazione più potenti. Il tuo smartphone è una prova. Molti telefoni ora dispongono di processori dual-core. Si tratta di una potenza di calcolo inaudita solo pochi anni fa.
Quindi, se hai mai temuto un’acquisizione tecnologica, potrebbe presto essere il momento di dirigerti verso il tuo bunker nel deserto. Fino ad allora, continua a leggere. Vedrai come puoi assistere a una guerra di tipo diverso, tra gli operatori di rete.
Ulteriori informazioni sul 3G
Le reti 3G riservano la stessa quantità di spettro sia per l’invio che per la ricezione dei dati. Gli smartphone e altri dispositivi ricevono molti più dati di quanti ne inviano. Le reti 4G assegnano molto più spettro per la ricezione. Il risultato è una migliore velocità complessiva.
La trappola della scarsità di spettro
I vettori stanno combattendo una guerra per gli occhi. Vedi le pubblicità, senti la pressione. Vogliono il tuo abbonamento. Per ottenerlo, hanno bisogno di velocità. Hanno bisogno di copertura. Ma la velocità e la copertura non vengono dal nulla.
Provengono dallo spettro.
Pensa allo spettro come a una risorsa finita. È una risorsa vincolante nel senso più brutale del termine. Le agenzie governative mettono all’asta blocchi di frequenze radio. C’è un limite. Una volta che se n’è andato, non c’è più.
Chi vince l’asta si aggiudica la merce migliore. Frequenze più basse. Pensa a 700 MHz. Queste onde si comportano come la nebbia. Si sistemano. Penetrano negli edifici. A loro non importa del tuo muro di mattoni. Frequenze più alte? Sono in linea di vista. Un albero li blocca. Un temporale li disperde. I vettori bramano le bande basse perché l’affidabilità paga.
Il costo è osceno. AT&T ha perso quasi 2 miliardi di dollari per un blocco di spettro da 700 MHz. Ciò copre circa 300 milioni di persone. Questo è il prezzo di ingresso per il gioco serio.
La tecnologia più vecchia richiedeva blocchi contigui. Un pezzo solido di spettro. LTE ha cambiato le regole del gioco. Può unire insieme le frequenze. Utilizza 700 MHz, 900 MHz, 1,7 GHz, 2,1 GHz. Si mescola e si abbina. Tuttavia, non tutte le frequenze sono uguali. Le bande basse continuano a dominare la copertura. Le bande alte determinano la capacità grezza nei nuclei urbani densi.
Una volta che un vettore acquista le onde radio, queste non si limitano a sostituire le torri. Non li vedi scambiare le grandi scatole di metallo sull’autostrada. Iniziano nel nucleo. Aggiornano i router. Si scambiano i server. Costruiscono su larga scala. Perché la domanda non smetterà mai di crescere.
3G con qualsiasi altro nome
Regna la confusione. Tutti lo chiamano 4G. Ma lo è?
Negli Stati Uniti, quasi tutti gli operatori offrono un servizio più veloce del 3G. Ci hanno messo sopra l’etichetta 4G. Non esiste una definizione concordata. HSPA e CDMA/EV-DO sono reti 3G tecnicamente avanzate. Ma sono veloci. Quindi gli operatori li chiamano 4G. È il marketing che incontra l’ingegneria.
Impatto e futuro del 4G
“L’onnipresente 4G rappresenterà un punto di svolta”, afferma Richard Karpinksi, analista senior della mobilità presso Yankee Group. “Avrà un impatto sul business, sull’istruzione, sulla vendita al dettaglio e molto altro ancora.”
Ma tieni sotto controllo le tue aspettative. Il realismo conta. Le reti rallentano quando sono piene. È fisica. Se vedi velocità di download da 10 a 20 Mbps, è una vittoria. Questo è significativo. Non aspettarti velocità gigabit ovunque.
Streaming HD? Non ancora. Non proprio. Ma videochiamate senza problemi? SÌ. YouTube in movimento? Assolutamente.
Ecco il problema. Lo paghi tu. I piani dati su 4G sono costosi. I limiti dei dati incombono in grande misura. Uccidono il divertimento.
È qui che entrano in gioco gli aggiornamenti della qualità del servizio. Immagina di essere al centro commerciale. I bambini fanno la spesa. Vuoi guardare una partita di calcio. Hai superato il limite di dati. La rete è congestionata. È lento.
Ma puoi pagare. Una carica una tantum. Un aggiornamento temporaneo. Ottieni la velocità di cui hai bisogno. Tu guardi la partita. Quindi sei tornato al punto di partenza.
La durata della batteria è un’altra vittima. I segnali 4G sono più radi di quelli 3G. Il tuo telefono lavora di più per trovarli. Prosciuga energia. Potresti non riuscire a superare un’intera giornata. E i telefoni stessi? Stanno diventando più potenti. Più funzionalità. Più fame di energia. I dispositivi devono essere potenziati. Grandi batterie. Chip efficienti.
E poi, LTE Advanced
Il futuro non è solo 4G. È LTE Advanced.
È ancora in fase di sviluppo. Ma la promessa è sconcertante. Potrebbe rendere il tuo attuale smartphone 3G fino a 100 volte più veloce. Stiamo parlando di una nuova era di Internet mobile.
Il web è diffuso in tutto il mondo. Hardware. Software. Tecnologie senza fili. Si sta espandendo. Non importa dove vivi, stanno arrivando reti più veloci. Se ami i gadget, ti rallegrerai. Internet sarà a portata di mano. Come mai prima d’ora.
Domande con risposta frequente
Cosa significa 4G?
Il 4G è la quarta generazione della tecnologia di rete cellulare, succedendo al 3G. Offre velocità dati più elevate e gestisce più traffico dati rispetto al suo predecessore.
Perché lo spettro è così costoso?
Perché è una risorsa vincolante. L’offerta è limitata dagli stanziamenti governativi, mentre la domanda di copertura e velocità da parte dei vettori è insaziabile.
Quale banda di frequenza è la migliore per la copertura?
Le frequenze più basse, come 700 MHz, sono superiori per la copertura. Penetrano gli ostacoli come gli edifici meglio delle frequenze più alte, che si basano sulla linea di vista.
In cosa differisce LTE Advanced da LTE standard?
LTE Advanced è un’evoluzione dello standard 4G. Promette velocità significativamente più elevate, potenzialmente fino a 100 volte più veloci rispetto alle vecchie reti 3G, utilizzando tecniche più avanzate di elaborazione del segnale e aggregazione dei portanti.
Il 4G ridurrà la durata della batteria?
Probabilmente. Poiché i segnali 4G possono essere più radi, i dispositivi consumano più energia nella ricerca della ricezione. In combinazione con funzionalità del telefono più potenti, ciò porta a un consumo della batteria più rapido rispetto ai dispositivi solo 3G.
