IGITAL TRANSFORMATION 5G e Industria 4.0, il ruolo delle telco per la quarta rivoluzione industriale

Il 5G non è solo un’evoluzione dell’attuale 4G, ma un salto di paradigma che aprirà nuovi scenari e porterà allo sviluppo di servizi e modelli di business nei mercati verticali. Vediamo qual è il ruolo delle telco in questo processo e perché l’avvento del 5G è parte integrante della quarta rivoluzione industriale 22 Mag 2019 Giovanni Gasbarrone Ingegnere – Associazione Ufficiali Tecnici Esercito (ANUTEI) L’Industria 4.0 è al centro della digital transformation delle telecomunicazioni e beneficerà in maniera notevole delle nuove architetture di rete previste nei programmi di sviluppo 5G. Approfondiamo allora il ruolo fondamentale delle telco in questo processo di trasformazione che sta interessando tutti i mercati – dalla finanza all’automotive, dalla PA alla Sanità – e sta contribuendo a un cambiamento senza precedenti del modo in cui viviamo e lavoriamo. Indice degli argomenti Il ruolo delle telco nella trasformazione digitale Già ora, l’industria delle telecomunicazioni incide sul 2-3% del PIL nazionale e rappresenta il 5% degli investimenti in Italia. I nuovi scenari di investimento e opportunità per gli ingegneri sono legati allo sviluppo delle tecnologie LTE e 5G nel mobile e nella infrastruttura in fibra ottica e Cloud con l’affermarsi delle architetture di Software Defined Network nelle reti, la cui sicurezza e resilienza sono al centro degli investimenti. I nuovi business model rispondono alla crescente domanda di mercato per “ultra-broadband-enabled mobile data applications” che sono centrali nei mercati verticali delle industry Finance, Tourism, Public Sector, Automotive, Energy, PA -Defence. L’industria delle telecomunicazioni ha fornito tutti i building block delle infrastrutture: rete di accesso a larga banda fissa e mobile, l’infrastruttura core, l’interconnessione e le piattaforme applicative in Cloud. Tutto il processo di trasformazione digitale dipenderà dalla telecommunication industry che sta abilitando i cambiamenti anche nell’organizzazione del lavoro come nel caso dello smart working. Gli operatori tendono a differenziarsi sia nei modelli di business che nei servizi offerti alla clientela business e consumer. La migrazione dei ricavi dalle telco agli OTT Il World Economic Forum stima che l’industria delle telecomunicazioni sbloccherà più di 10 trilioni di dollari di valore per cinque delle industry chiave nel prossimo decennio: Media, Automotive, Logistica, Energia, Consumer. Il contributo dell’industria mobile al PIL globale nel 2016 è di 4,2% ed i posti di lavoro direttamente creati dall’industria mobile entro il 2020 saranno 20 milioni. Tuttavia secondo il WEF, nonostante il ruolo svolto dalla telecommunication industry sia fondamentale nell’accelerazione della trasformazione digitale nei processi di business, non troviamo un analogo vantaggio con un significativo riscontro nell’aumento di valore per gli operatori Telco che hanno contribuito a questo sviluppo. Questo nonostante nuovi investimenti nell’innovazione delle reti. Più le performance degli operatori Telco si avvicinano grazie a reti più performanti e più è difficile distinguersi, portando quindi l’industria a ricercare nuovi modelli di business e a soddisfare le esigenze dei clienti attraverso l’innovazione. Un’esplosione di servizi che non genera tuttavia una crescita di benefici altrettanto significativa per gli operatori di Telecomunicazioni per via della migrazione dei ricavi dagli operatori Telco agli Over the Top. Assistiamo così a modelli di business in rapida evoluzione, ad un salto di paradigma nella tecnologia con infrastrutture all IP e Software Defined Network, e alla convergenza di piattaforme Cloud, Mobile, Social e Big Data. Verso la “rivoluzione” 5G Tutto sta cambiando nell’industria delle telecomunicazioni con un’accelerazione senza precedenti che si sta concretizzando con il 5G . Il 5G non è solo un’evoluzione dell’attuale 4G – LTE ma si presenta come un salto di paradigma che porterà all’apertura di nuovi scenari e allo sviluppo di servizi e modelli di business nei mercati verticali. La nuova rete mobile 5G aumenterà le velocità di connessione integrando più modalità d’accesso, di gran lunga superiori rispetto al 4G, e garantirà tempi di latenza bassissimi, e in considerazione delle alte prestazioni abiliterà la connessione dei dispositivi wireless e dei sensori nell’architettura IOT. La rete 5G è pensata nella sua evoluzione per i nuovi scenari di cyber security offrendo resilienza e mitigando i tentativi di violazione della infrastruttura di telecomunicazione mobile. Con queste caratteristiche il 5G porterà alla nascita di servizi che cambieranno il modo di vivere, produrre, lavorare e muoversi delle persone. Scenari di sviluppo del mercato Una questione fondamentale è pensare alla costruzione di scenari a lungo termine e fornire previsioni di mercato attendibili per la nuova generazione 5G. A tal fine, sono stati sviluppati strumenti di market analysis specifici e modelli di business e market plan con particolare attenzione ai driver economici e di redditività. L’uso di simulatori faciliterà la comprensione della situazione iniziale e delle sue possibili evoluzioni, così come l’identificazione delle future potenzialità economiche. Lo scopo di questi modelli di market analysis è costruire un sistema in grado di fornire previsioni preliminari di mercato per una serie di importanti verticali. • Entertainment • Multimedia • Intelligent Transport Systems (ITS) • Telemedicine • Emergency and safety/security applications Ma anche sviluppi di applicazioni innovative come : • Tactile Internet • Virtual and 3D augmented reality Questi servizi sono ora considerati anche nei piani di sviluppo del mercato LTE-4,5G: sembra chiaro che il 5G si concentrerà sullo stesso mercato o quantomeno sarà in sovrapposizione in alcune applicazioni. Questo è una forte criticità! Il modello deve essere in grado di fornire previsioni di sviluppo dei servizi per una gamma di mercati verticali abilitati dal 5G. I grandi protagonisti del mercato emergente 5G stanno definendo priorità strategiche e modelli di business senza i quali gli investimenti non potranno essere indirizzati opportunamente. In tutti i summit della mobile industry emerge sempre di più con forza che “Un attento esame di potenziali scenari 5G, casi d’uso e modelli di business è urgente ed è necessario insieme ad una valutazione realistica delle complicazioni che potrebbero avere lo sviluppo del mercato di LTE 4G+ a causa dei ricavi attesi che si sovrappongono”. C’è davvero bisogno di analisi di mercato su potenziali casi d’uso 5G, e le previsioni non possono essere basate sull’evoluzione storica e sui tradizionali modelli di business del mobile. Negli scenari 5G, prevediamo un forte salto di paradigma in cui le modalità ed i business plan non sono assimilabili a quelli del 4G. Per questi motivi, l’avvento del 5G è parte integrante della quarta rivoluzione industriale. Ma perché è così importante la digital transformation per l’industria europea e attraverso quali piattaforme si attua? Scenario di riferimento Le telecomunicazioni e il mondo Internet stanno rapidamente convergendo verso uno scenario ALL-IP, in cui servizi, applicazioni e contenuti saranno forniti esclusivamente su reti IP fisse e mobili. Le reti IP Ultrabroadband (UBB) fisse (ad esempio Fiber To The Cab, Fiber To The Distribution point, Fiber To The Home) e mobili (LTE) hanno consentito di aumentare in modo significativo la velocità dell’accesso (cioè il “bit rate” = ‘velocità’ del canale di comunicazione) alla rete IP degli Operatori di telecomunicazione e ad Internet, che, da circa 10 Mb/s per le reti Broad Band, può oggi raggiungere 100-500 Mb/s per le reti UBB. Quando però si considerano i Servizi Applicativi, cioè i Servizi utilizzati dagli End User (ad esempio browsing, video streaming, file transfer, gaming, servizi cloud), i principali indicatori delle prestazioni (Key Performance Indicators) sono: la velocità dei Servizi Applicativi (il Throughput) il tempo necessario per iniziare ad utilizzare un servizio (il Download Time) non hanno avuto un incremento altrettanto importante. I nuovi modi di comunicare, di persone e aziende, e l’esplosione delle applicazioni rese disponibili in modo intuitivo tramite il modello degli “app store”, causano non solo una continua crescita del traffico dati, ma anche variazioni nel mix delle tipologie di traffico e più stringenti requisiti di qualità end-to-end (qui un approfondimento). L’evoluzione verso la smart factory e PA 4.0 Il processo di trasformazione Industria 4.0 va comunque collocato come un tassello del più generale processo di cambiamento tecnologico che toccherà, settore dopo settore, tutti i segmenti dell’economia: dalla Pubblica Amministrazione all’alimentare e all’energia, dal turismo alla farmaceutica. Un percorso di trasformazione che sarà caratterizzato da un importante processo di deflazione tecnologica, connesso inevitabilmente alla progressiva smaterializzazione dei processi produttivi e dei prodotti. Dal 2000, l’Europa ha sperimentato una significativa deindustrializzazione. Ad esempio, il contributo della produzione al PIL europeo è diminuito dal 18,5% nel 2000 al 15% nel 2012 e 3,8 milioni di posti di lavoro sono andati persi tra il 2008 e il 2012 in questo settore. (Fonte: World Bank) L’industria è centrale per l’economia europea. Contribuisce alla prosperità degli europei e offre posti di lavoro a 36 milioni di persone – cioè circa un posto di lavoro su cinque in Europa. In particolare, il settore manifatturiero è estremamente importante per il suo ruolo nel guidare la produttività e l’innovazione. Oltre l’80% delle esportazioni dell’UE è generato dall’industria (Fonte: Eurostat — Extra-EU trade in manufactured goods — April 2017). La digitalizzazione dell’Industria porta competitività e sviluppo economico e per questo è al centro dei piani d’azione della Comunità Europea Il ruolo delle alte professionalità L’impatto della fabbrica intelligente porterà cambiamenti organizzativi e quindi sui contratti di lavoro e sulle relazioni industriali. In uno scenario caratterizzato, grazie al dominio della tecnologia, da una maggiore collaborazione e presenza di alte professionalità, più che nella mera elaborazione di ordini e direttive, emerge un paradigma del lavoro nel quale la dimensione stessa del contratto e la relazione di dipendenza fra lavoratore e impresa ne esce rivoluzionato. Il World Economic Forum nella sua ultima riunione a Gennaio 2019, ha illustrato la sua vision verso la transizione verso il futuro del lavoro (Preparing for the Future of Work ), illustrando un nuovo approccio sul futuro del lavoro, che poggia sul concetto di formazione continua e ridefinizione dei profili e delle capacità professionali. Il tema “towards a reskilling revolution” non è nuovo nel panorama italiano delle associazioni professionali come quella degli Ordini degli Ingegneri in cui la formazione continua è al centro dei suoi seminari e corsi attraverso il rilascio dei CFP Crediti Formativi . Inoltre a livello sociale ed economico il tema della formazione continua per i Quadri, Ricercatori ed alte professionalità è stata portata avanti da tempo dalla CIU ( Unione delle Professioni intellettuali ) nelle sedi istituzionali al CNEL e al CESE di Bruxelles di cui la CIU fa parte. Il quadro che emerge per le alte professionalità nella nuova organizzazione del lavoro nell’industria 4.0 è stato al centro dei lavori del Forum CIU (Confederazione Unione delle Professioni Intellettuali) al CNEL: “Un contratto tipo per i Quadri e le Alte Professionalità, Ricercatori e Professionisti Dipendenti”. In tale ambito è stato presentato un approfondito studio sul sistema socio economico e sul tessuto produttivo nei poli industriali e dei servizi nel Lazio. Già in precedenza il tema era stato trattato in eventi sociali ed economici come quello della La CIU al Convegno sulle Alte Professionalità nel Lazio e ancor prima nel 2014 la CIU come Confederazione Italiana Unionquadri al fine di promuovere la formazione del terziario e dei servizi aveva collaborato a delineare il XIII Rapporto sulla Formazione Continua – Anpal. Wireless World Research Forum: 5G e Industry 4.0 Partecipando alle attività del Wireless World Research Forum è emerso con chiarezza che le nuove professioni saranno legate allo sviluppo delle nuove infrastrutture di rete basate sul 5G e che l’evoluzione delle reti verso il 5G si basa sulle architetture Software Defined Network , mentre le nuove tecnologie Radio includeranno in prospettiva le Software Defined Radio e Cognitive Radio che possono contribuire oltre che ad una maggiore efficienza nell’utilizzo delle spettro anche alla Resilienza delle reti di Telecomunicazione che incidono sulla sicurezza delle infrastrutture critiche. Recentemente la resilienza è diventata centrale nello sviluppo e progettazione delle Reti di Telecomunicazioni. I nuovi scenari legati agli investimenti ed alle conseguenti opportunità di lavoro riservate ai tecnici ed agli ingegneri, derivano dallo sviluppo delle tecnologie 5G nel mobile e nella infrastruttura Cloud. Assistiamo così all’affermarsi delle architetture di Software Defined Radio nell’accesso wireless e mobile e Software Defined Network nelle infrastrutture TLC la cui sicurezza e resilienza sono al centro della progettazione di infrastrutture nei mercati verticali . Tra le tecnologie innovative wireless, in un prossimo futuro, quelle di Software Defined Radio e Cognitive Radio saranno in grado di adattarsi alle variazioni dell’ambiente, interferenze e disponibilità delle frequenze licenziate e non, contribuendo così alla gestione del traffico nelle comunicazioni tra diversi sistemi, anche in scenari operativi che prevedano metodologie di gestione dello spettro più flessibili. Queste nuove tecnologie offrono una serie di potenzialità e vantaggi perché consentono di ottimizzare le risorse radio e gli investimenti e ottenere così una pianificazione efficiente nell’uso delle reti fisse e mobili, offrendo una mobilità globale agli utenti in una cornice in cui la sicurezza è sempre al centro dei requisiti di progettazione: Security By Design. La protezione delle infrastrutture critiche La protezione delle infrastrutture critiche industriali e legate alla fornitura dei servizi pubblici, dipende fortemente dalle reti di telecomunicazione nell’ambito di una più ampia strategia di cyber security. Ogni interruzione del servizio di una delle infrastrutture critiche può causare black out non solo di tipo energetico, ma nei trasporti, nel sistema sanitario e finanziario del nostro Paese, incidendo così sia nel sistema produttivo sia nei servizi al cittadino. Le interconnessioni tra le infrastrutture critiche possono causare un effetto domino poiché le reti elettriche, trasporti, e telecomunicazioni sono mutuamente interdipendenti, a tal punto che il grado di interconnessione ha un effetto sulla resilienza di queste infrastrutture incidendo pesantemente sulla loro operatività e piena funzionalità. Le criticità nelle reti di telecomunicazioni aumentano poiché sono legate alla sicurezza delle reti relative alla introduzione degli apparati e sensori IoT (Internet of Things) in forte sviluppo e diffusione. Nella evoluzione della infrastruttura core delle telco sono comunque presenti caratteristiche di sicurezza legate alla cifratura e ai sofisticati meccanismi di protezione insiti nella architettura della attuale rete mobile LTE (4G) ed in prospettiva nel 5G. Come evoluzione della infrastruttura di rete TLC fondamentale è l’evoluzione della architettura della Software Defined Network (SDN) che presenta caratteristiche innovative utili nella gestione della connettività e nell’individuare traffici legati ad attacchi DDOS. Infatti la SDN se correttamente progettata e implementata dispone di un livello di protezione delle connessioni non disponibile nelle reti tradizionali IP o Ethernet. L’evoluzione verso le nuove tecnologie Radio e i nuovi modelli di reti e servizi 5G verranno presentati al prossimo evento 5G a Tokyo. Cognitive radio: vantaggi e criticità In termini generali, la Cognitive Radio è la tecnologia intelligente che esplora lo spettro sfruttando i buchi delle frequenze non licenziate o sotto utilizzate e la loro disponibilità spaziale. Nella rete di comunicazione 5G i dispositivi come gli smartphone, interagiscono con le stazioni radio base della rete cellulare e ricevono indicazioni in quale spettro possono trovare condizioni più favorevoli in termine di maggiore disponibilità per la frequenze e bit rate. Tale tecnologia, in grado di garantire un accesso dinamico e non più statico allo spettro radio presenta tuttavia delle complessità per la sua implementazione, legate in particolare agli aspetti della normativa e della regolamentazione dell’accesso alle frequenze. Tuttavia questo non è l’unico punto critico. Uno dei principali problemi di una architettura di Cognitive Radio ( CR ) e SDR per i sistemi 5G è l’enorme fabbisogno energetico per supportare le capacità cognitive dei dispositivi mobili. La CR ha un elevata complessità legata alle implementazioni con chip ed applicazioni di intelligenza artificiale. Inoltre ci sono ulteriori limitazioni legate alla realizzazione di CR per 5G che richiedono dispositivi con complessità computazionali elevate affinché analizzino e percepiscano l’intera gamma di spettro con una buona sensibilità e qualità. Tuttavia questa evoluzione del 5G con l’integrazione di SDR/CR nella sua architettura radio anche se ora appare una strada tutta in salita diventerà ineludibile per implementare in modo compiuto le architetture IOT . Smart City e per la smart factory nello scenario dell’Industria 4.0 . I nuovi sistemi di comunicazione “Next generation” nascono già intelligenti, e forniranno agli operatori una piattaforma che consentirà di utilizzare al meglio la scarsa risorsa dello spettro grazie ad una architettura di rete etergenea che necessita della Cognitive Radio per essere realizzata. Le smart citiy possono essere così progettate basandosi sulla cognitive radio che utilizza lo “spectrum sensing” e lo “spatial sensing”. Vengono utlizzate le antenne “massive MIMO” e le “heterogeneous network “ che utilizzano le “small cells” Femto / Pico cell. Sia la cognitive radio (CR) che la quinta generazione di reti wireless con standards 5G sono considerate le nuove tecnologie che abiliteranno nuovi modelli di business: mentre da un lato, la Cognitive Radio offre la possibilità di aumentare in modo significativo l’efficienza dello spettro utilizzato dagli utilizzatori finali (CR users) grazie all’utilizzo dei buchi di frequenza non licenziata e al livello di utilizzo delle bande disponibili, dall’altro lato, il 5G abilita l’interconnessione ultra broadband con applicazioni con Quality of Service (QoS) service definite per classi d’utente differenziate per scopi e scenari . Iniziative europee per la sicurezza del 5G In Europa, la Commissione raccomanda misure specifiche per garantire un elevato livello di sicurezza informatica delle reti 5G in tutta l’UE attraverso un approccio comune per la cyber security delle reti 5G che sono così considerate infrastrutture critiche. In seguito al sostegno dei capi di Stato o di governo espressi al Consiglio europeo il 22 marzo per un approccio condiviso alla sicurezza delle reti 5G, la Commissione europea ha raccomandato una serie di azioni concrete per valutare i rischi di sicurezza informatica delle reti 5G e rafforzare le misure preventive. Le raccomandazioni sono una combinazione di strumenti legislativi e politici intesi a proteggere le nostre economie, società e sistemi democratici. Il 5G è così un asset chiave per l’Europa al fine di poter competere nel mercato globale e la sua sicurezza è fondamentale per garantire l’autonomia strategica dell’Unione. Inoltre, la sicurezza informatica delle reti 5G è fondamentale per garantire lo sviluppo industriale dell’Unione. Questo è il motivo per cui è essenziale e urgente rivedere e rafforzare le norme di sicurezza esistenti in questo settore per garantire che riflettano l’importanza strategica delle reti 5G, nonché fronteggiare l’evoluzione delle minacce, compresa la crescita e sofisticazione degli attacchi informatici. Questo scenario si complica ulteriormente nella previsione di utilizzo dell’IOT (Internet of Things) con il 5G e l’Industria 4.0.