Che cos’è un’antenna 3G, 4G o 5G?
Un’antenna 3G, 4G o 5G è un componente essenziale delle stazioni base (chiamate anche “celle” o “siti cellulari”) delle reti mobili. Serve a trasmettere e ricevere segnali radioelettrici per consentire la comunicazione wireless tra i dispositivi (smartphone, oggetti connessi) e la rete. Queste antenne sono generalmente installate su piloni, tetti di edifici o strutture dedicate, e differiscono a seconda della generazione di rete:
- Antenna 3G (UMTS/HSPA) : Utilizzata per la terza generazione di reti mobili, opera principalmente su frequenze intorno ai 900 MHz, 1800 MHz e 2100 MHz. Supporta velocità fino a circa 42 Mbit/s (in HSPA+). Le antenne 3G sono spesso di tipo MIMO (Multiple Input Multiple Output) base con 2 a 4 elementi, offrendo una copertura ampia ma prestazioni limitate rispetto alle generazioni successive. Stanno progressivamente venendo disattivate a favore della 4G e 5G.
- Antenna 4G (LTE) : Per la quarta generazione, queste antenne utilizzano frequenze da 700 MHz a 2600 MHz e integrano tecnologie come il MIMO 4×4 (fino a 4 antenne trasmittenti/riceventi). Consentono velocità teoriche fino a 1 Gbit/s e una migliore efficienza spettrale. In Svizzera, molte antenne 4G sono state adattate per supportare la 5G in modalità NSA (vedi sezione dedicata).
- Antenna 5G (NR – New Radio) : Le antenne 5G sono più avanzate, con tecnologie come il Massive MIMO (fino a 64 o 128 elementi antennali) e il beamforming (concentrazione del segnale verso l’utente). Operano su uno spettro ampliato (da 600 MHz a oltre 50 GHz, inclusa la banda 3,5 GHz in Svizzera). Questo consente velocità fino a 10 Gbit/s teoriche, bassa latenza e connessione massiva di dispositivi. A differenza delle antenne 3G/4G, le antenne 5G sono spesso “attive” (integrando amplificatori e processori), rendendole più compatte e performanti.
In Svizzera, le antenne sono regolamentate dall’OFCOM (Ufficio federale delle comunicazioni), con limiti di esposizione alle onde fissati dall’ORNI (Ordinanza sulla protezione contro la radiazione non ionizzante). Le antenne 5G possono coesistere con le 3G/4G sugli stessi siti per ottimizzare i costi di distribuzione.
| Generazione | Frequenze tipiche | Tecnologie chiave | Velocità teoriche max. | Portata tipica |
|---|---|---|---|---|
| 3G | 900 a 2100 MHz | MIMO base 2×2 | 42 Mbit/s | 5-10 km |
| 4G | 700 a 2600 MHz | MIMO 4×4 | 1 Gbit/s | 2-10 km |
| 5G | 600 MHz a 52 GHz | Massive MIMO, beamforming | 10 Gbit/s | 0.1-10 km (a seconda della frequenza) |
Cos’è una frequenza?
Nelle telecomunicazioni, la frequenza indica il numero di oscillazioni al secondo di un’onda elettromagnetica, misurata in Hertz (Hz). Determina la “velocità” con cui l’onda vibra e influenza direttamente le proprietà del segnale radio:
- Frequenze basse (<1 GHz) : Come 700 MHz, hanno una portata lunga (fino a diversi chilometri) e penetrano bene gli ostacoli (muri, alberi). Ideali per la copertura rurale, ma limitate in velocità perché la larghezza di banda è limitata a questa frequenza.
- Frequenze medie (1-6 GHz) : Es. 3,5 GHz in Svizzera, equilibrio tra portata (qualche centinaio di metri a 2 km) e alta velocità.
- Frequenze alte (>24 GHz, “onde millimetriche mmWave”) : Portata corta (100-500 m), sensibili agli ostacoli, ma consentono velocità massicce grazie a una larghezza di banda molto elevata.
Più la frequenza è elevata, più la capacità di trasporto dei dati aumenta grazie a una larghezza di banda molto grande disponibile, ma la propagazione diminuisce. In 5G, l’utilizzo di multiple bande di frequenze consente di adattare la rete alle esigenze (copertura vs. velocità).
Cos’è una larghezza di banda?
La larghezza di banda (o “bandwidth”) è la fascia di frequenze allocata per la trasmissione dei dati, misurata in MHz (megahertz). Rappresenta la “capacità” del canale: più è larga, più dati possono essere trasmessi simultaneamente, aumentando la velocità.
- Analogia : Immagina un’autostrada – la frequenza è la velocità dei veicoli, la larghezza di banda è il numero di corsie. Una larghezza maggiore consente più traffico senza ingorghi.
- In 4G : Tipicamente 20-40 MHz per portante, limitando le velocità a ~100-300 Mbit/s.
- In 5G : Fino a 120 MHz per la banda 78 (3500 MHz) medie e 400 MHz in mmWave, moltiplicando le velocità per 5-20.
Esempio per una frequenza di 750 MHz (condizioni ideali, un utente):
| Larghezza di banda | Velocità stimata in 5G |
|---|---|
| 10 MHz | 60-100 Mbit/s |
| 20 MHz | 120-200 Mbit/s |
| 30 MHz | 180-300 Mbit/s |
| 100 MHz | 600-1000 Mbit/s |
La larghezza di banda influisce anche sulla latenza e sulla densità di connessioni.
Cos’è la 5G
La 5G (quinta generazione di reti mobili) è lo standard internazionale che succede alla 4G, progettato per alte prestazioni in velocità, latenza e connettività. Si basa sulla norma 5G NR (New Radio) definita dal 3GPP.
- Miglioramenti rispetto alla 4G : Velocità fino a 100 volte superiori (picchi a 10 Gbit/s), latenza ridotta di 30-50 volte (1-8 ms), capacità per 1 milione di dispositivi per km² (vs. 10.000 in 4G).
- Profili di utilizzo :
- eMBB : Alta velocità mobile (streaming 4K, VR).
- mMTC : Connessioni massive (IoT, sensori).
- URLLC : Comunicazioni affidabili a bassa latenza (auto autonome, chirurgia a distanza).
- Impatto : Supporto alle innovazioni come le città intelligenti, l’industria 4.0 e la telemedicina. In Svizzera, distribuzione progressiva dal 2019 da parte di Swisscom, Sunrise e Salt.
Funzionamento della 5G
La 5G utilizza uno spettro radio ampliato (600 MHz a 52 GHz) e tecnologie avanzate per raggiungere i suoi obiettivi. La 700 MHz per la copertura, le 1,8-2,6 GHz riutilizzate dalla 4G compromesso tra velocità e copertura, la 3,5-3,8 GHz alta velocità con un massive MIMO. Le frequenze mmWave (>24 GHz) per usi futuri.
Tecnologie chiave :
- Massive MIMO : Utilizzo di decine a centinaia di piccole antenne (es. 64T64R) per servire più utenti in parallelo, aumentando la capacità di 5-10 volte e l’efficienza spettrale. Questo moltiplica i flussi di dati e riduce le interferenze.
- Beamforming : Concentrazione dinamica del segnale in “fasci” verso l’utente, migliorando la portata e la velocità (fino al 20-30% di efficienza in più).
- Densificazione : Più piccole celle per coprire le aree dense.
- Prestazioni reali : Velocità fino a 2 Gbit/s in condizioni ottimali (<6 GHz), latenza 1-8 ms.
5G Non-Standalone (NSA) vs Standalone (SA)
- NSA : Integra la 5G sull’infrastruttura 4G (core EPC LTE). Rapida da distribuire, migliora le velocità ma limita le funzionalità avanzate.
- SA : Rete 5G pura con core 5G Core (cloud-native, virtualizzato). Consente la piena 5G: slicing di rete, IoT massiccio. In Svizzera, attualmente solo Sunrise offre la 5G SA.
| Caratteristica | 5G NSA | 5G SA |
|---|---|---|
| Dipendenza | Su 4G | Autonoma |
| Distribuzione | Rapida, economica | Investimenti maggiori |
| Prestazioni | Velocità elevate, latenza media | Latenza ultra-bassa, efficienza max |
| Usi | Alta velocità mobile | IoT, usi critici |
Latenza in 5G
La latenza è il tempo che un dato impiega a viaggiare da un punto all’altro, misurato in millisecondi (ms). In 5G, è molto più bassa che in 4G (20-50 ms). L’obiettivo è raggiungere 5-10 ms per gli usi comuni e 1 ms per le applicazioni critiche (URLLC, comunicazione ultra-affidabile a bassa latenza).
Perché così veloce? Le frequenze alte (es. >24 GHz), l’edge computing (elaborazione vicino all’utente) e il beamforming (segnale focalizzato) riducono i ritardi. Il massive MIMO e il network slicing ottimizzano anche la reattività.
A cosa serve? Questa bassa latenza rende possibili innovazioni come le auto autonome (reazioni istantanee), i giochi online senza lag, la chirurgia a distanza, l’industria automatizzata o la realtà virtuale fluida. In breve, la 5G rende il futuro più veloce e affidabile.
Distribuzione in Svizzera
In Svizzera, gli operatori utilizzano principalmente:
- 700 MHz e 950 MHz per la copertura estesa e all’interno degli edifici.
- 1.8–2.6 GHz per completare le esigenze delle aree urbane e periurbane.
- 3.5 GHz per le aree ad alta densità con una penetrazione negli edifici più debole. L’obiettivo degli operatori è che la copertura con questa frequenza si estenda a tutta la Svizzera, e solo a questa condizione potremo effettivamente utilizzare una “vera” 5G stabile.
Le mmWave (>24 GHz) non sono ancora distribuite ma sono previste per usi specifici ad alta capacità in futuro. La prossima attribuzione delle frequenze avverrà nel 2027, per un utilizzo a partire dal 2029. Così, la combinazione delle bande basse, intermedie e alte consente alla 5G di rispondere a esigenze varie in termini di copertura, velocità e connettività.
Come utilizzare la mappa interattiva delle posizioni delle antenne di Sunrise, Swisscom e Salt?
Filtri e opzioni da selezionare
Selezionate liberamente gli operatori (Swisscom, Salt e Sunrise), le tecnologie (3G, 4G e 5G), i tipi (Esterno e Interno) e le frequenze (da 700 MHz a 3500 MHz) da visualizzare. Tutte le combinazioni sono possibili. Cliccate sui pulsanti per attivare/disattivare ogni filtro. Il pulsante «Tutte» mostra tutte le frequenze; selezionando una frequenza specifica, questo si disattiva automaticamente. Potete anche cliccare sul pulsante di ricerca per cercare un indirizzo, una stazione (un’antenna in particolare) e anche il PCI (Physical Cell Identifier). Per quest’ultimo, quando cercate un PCI, la ricerca avviene solo tra le antenne presenti sul vostro schermo. Non dimenticate quindi di posizionarvi nella zona desiderata prima di cercare un PCI. Avete a disposizione anche un pulsante di localizzazione per trovare la vostra posizione sulla mappa. Se il blocco delle opzioni vi disturba, potete ridurlo cliccando sul pulsante “Riduci”.
Fascio di radiazione delle onde e caratteristiche tecniche delle antenne
Quando vi avvicinate alle antenne sulla mappa, viene visualizzato il fascio di radiazione che permette di vedere la direzione di propagazione delle onde. Quando cliccate sul fascio o sull’antenna che vi interessa, appaiono le sue caratteristiche tecniche, tra cui:
- Il nome ufficiale della stazione, il cantone e le coordinate
- La tecnologia utilizzata (3G, 4G, 5G)
- Il tipo di antenne: esterno (su edifici, piloni, a bordo strada ecc.), interno (edifici, autosili ecc.), e tunnel
- Le frequenze utilizzate: 700 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1400 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz, 3500 MHz
- Lo stato della modalità adattativa delle antenne 5G
- La potenza di ogni antenna
- MIMO: una tecnologia di comunicazione wireless che utilizza più antenne per inviare e ricevere dati contemporaneamente, al fine di migliorare la velocità di trasmissione e l’affidabilità del segnale.
- L’altezza delle antenne rispetto al suolo e la loro altitudine
- Il PCI (Physical Cell Identifier) per sapere a quale cella siete connessi
- L’azimut, ovvero l’angolo di direzione delle antenne
- La loro data di messa in servizio
- La data di rilascio della licenza edilizia
