“Oggi, paradossalmente, il settore delle telecomunicazioni soffre di una percezione errata: sembra un ambito già maturo, dove "c’è poco altro da fare". In realtà, le sfide sono ancora molte, ma non sempre sono percepite come rivoluzionarie dai giovani. È per questo che, oggi più che mai, è necessario trasmettere loro la consapevolezza dell’impatto che possono avere su questo settore”.
È con questa riflessione che si apre l’intervista che Andrea Detti, Professore Associato presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell'Università di Roma “Tor Vergata”, ha rilasciato per la Società Italiana di Elettronica.
Il Prof. Detti ha raccontato che inizialmente si era iscritto a Ingegneria Informatica, spinto dalla passione per l’informatica, che lo aveva portato già a 16 anni a sviluppare un programma di gestione magazzino che il padre utilizza ancora oggi nel suo negozio. Dopo due anni, decise di passare a Telecomunicazioni, attratto dal corso di Teoria dei Segnali e dalle reti di telecomunicazioni, un ponte tra informatica e trasmissione dei dati su radio, fibra o rame.
Dopo il dottorato di Ricerca in Telecomunicazioni a Tor Vergata, la sua carriera accademica è proseguita con il ruolo di ricercatore. Oggi insegna Mobile Wireless Networks (reti cellulari) e Cloud Computing and Networking al corso di laurea magistrale in “ICT and Internet Engineering”, e al corso triennale “Ingegneria di Internet”. Si tratta di un percorso internazionale che integra informatica e telecomunicazioni con un focus sulle infrastrutture.
“Ho studiato ingegneria e svolto il dottorato negli anni in cui si assisteva all’espansione dei primi sistemi cellulari e di Internet. Il telefono cellulare era un oggetto del desiderio e l’innovazione in questi settori dominava il panorama tecnologico. Questo fermento ha influenzato la mia scelta verso le telecomunicazioni e l’informatica, un po' come accade oggi con l’intelligenza artificiale o le energie rinnovabili”.
Le reti cellulari e il cloud computing
Il Prof. Detti ha spiegato che le reti cellulari sono composte da stazioni radio base, spesso installate su edifici e con le loro antenne coprono un'area di territorio chiamata cella. Quando una cella termina, ne inizia un'altra servita da un'altra antenna, garantendo una copertura continua che permette agli utenti di muoversi liberamente restando sempre connessi alla rete.
“Oggi siamo giunti alla quinta generazione delle reti cellulari, il 5G, che rappresenta un importante avanzamento tecnologico, soprattutto per le aziende. Consente la creazione di reti cellulari private a basso costo, utilizzabili per servizi interni aziendali. Rispetto al Wi-Fi, una rete 5G privata supporta applicazioni mission-critical e ad alto bitrate su ampie aree industriali all’aperto o di grandi dimensioni, come aeroporti, stazioni e stabilimenti produttivi. Il 5G offre vantaggi importanti anche agli utenti: oltre a una maggiore velocità rispetto al 4G, garantisce una latenza ridotta, ovvero il tempo che intercorre tra l’invio e la ricezione di un’informazione. Questo è essenziale per applicazioni come videogiochi in tempo reale, controllo remoto di robot e veicoli a guida autonoma”.
Il cloud computing, invece, consiste in servizi informatici offerti dai cloud provider alle aziende per sviluppare e gestire applicazioni web come WhatsApp, email, YouTube, videogiochi online come FIFA e Fortnite, o soluzioni per la domotica e l’automazione.
“I servizi cloud operano all’interno di enormi data center distribuiti in tutto il mondo, contenenti centinaia di migliaia di server, reti ottiche ultra-veloci, GPU per l’intelligenza artificiale e altri hardware avanzati. Tuttavia, queste infrastrutture richiedono un elevato consumo energetico, dell’ordine di decine di gigawattora, con i data center europei che rappresentano tra il 2% e il 3% del consumo energetico totale. Oggi, praticamente tutte le applicazioni di larga scala si basano su servizi cloud, consentendo alle aziende di ridurre i costi infrastrutturali noleggiando risorse dai cloud provider, garantendo al contempo elevati livelli di affidabilità e prestazioni”.
L’ingegnere elettronico nelle sfide delle telecomunicazioni
“Oggi, la quasi totalità delle applicazioni coinvolge una rete cellulare, Internet e un data center cloud. In questa catena, due elementi – e mezzo, si potrebbe dire – appartengono al settore delle telecomunicazioni, che quindi avrà un ruolo da protagonista. Il "mezzo" attore in più è rappresentato dalle reti all'interno dei data center cloud, essenziali per interconnettere server e servizi. Sul fronte della rete fissa – Internet e le reti dei data center – una delle sfide interessanti riguarda il potenziamento della rete di trasporto ottica”.
L’innovazione punta sia a migliorare l’efficienza spettrale della fibra ottica, aumentando la capacità trasmissiva, sia a perfezionare la qualità della fibra stessa con nuove strutture, come le hollow-core optical fibers. Queste riducono disturbi, attenuazione e ritardi di propagazione, consentendo trasmissioni a decine di terabit al secondo con costi e impatti ambientali ridotti.
“Un’altra area di innovazione riguarda l’ottimizzazione dell’uso delle risorse di rete, migliorando la qualità del servizio attraverso un’allocazione dinamica e adattativa dei flussi informativi nei diversi percorsi di rete disponibili. In questo ambito, l’intelligenza artificiale, combinata a tecnologie di controllo avanzate come il Software-Defined Networking (SDN), avrà un ruolo chiave nell’automazione e nella gestione intelligente delle reti”.
Sul fronte rete cellulare, sono già in corso studi sulla futura generazione, il 6G che punterà a un’integrazione più stretta con stazioni radio base satellitari a bassa orbita, garantendo una copertura globale. Un’altra innovazione riguarda l’uso del dominio THz, finora inesplorato, per creare ponti radio ad altissima velocità tra stazioni radio base non collegate da fibra ottica. Infine, sul fronte della sicurezza, si esplorano soluzioni basate sulla fisica quantistica, che potrebbero rivoluzionare la protezione delle comunicazioni.
“Parallelamente, anche il cloud computing sta evolvendo verso un’architettura più distribuita, con l’adozione sempre più diffusa dell’edge computing. Questo modello prevede la presenza di data center di piccola scala, posizionati più vicino agli utenti, in cui possono operare sia le applicazioni sia le network functions che oggi compongono l'infrastruttura interna del 5G e del futuro 6G. In pratica, con questi edge data center si crea un corto circuito tra applicazioni e reti cellulari, riducendo così la dipendenza da Internet, migliorando latenza e capacità di trasferimento dati. La grande sfida sarà quindi il controllo e l’orchestrazione dei servizi cloud, decidendo quali processi eseguire all’edge e quali nel cloud centrale. Le applicazioni dovranno essere ripensate per adattarsi a questa distribuzione geografica dei servizi. Infine la riduzione del consumo energetico dei data center ed un sempre più massiccio uso di energie rinnovabili sono una ulteriore sfida che già oggi stiamo affrontando”.
Le telecomunicazioni forniscono l’infrastruttura che permette alle applicazioni di comunicare a distanza. Al di sopra di esse si trova pertanto l’informatica, mentre al di sotto vi è l’elettronica, che costituisce la base hardware necessaria al funzionamento dei sistemi di rete e cloud. Sebbene le telecomunicazioni siano oggi sempre più basate su componenti software, le soluzioni hardware ed elettroniche restano fondamentali sia per la trasmissione e ricezione dei segnali, sia per l’elaborazione efficiente del software stesso.
“L’ingegnere elettronico nel settore delle telecomunicazioni e dei sistemi informatici può operare in diversi ambiti legati allo sviluppo delle loro componenti fondamentali. Sono richiesti trasmettitori e ricevitori ad altissime frequenze, amplificatori a bassissimo rumore, sia elettronici che ottici, e schede di rete sempre più performanti e programmabili, capaci di gestire centinaia di gigabit al secondo. Inoltre, sono essenziali processori avanzati, GPU per l’intelligenza artificiale e schede hardware dedicate alla sicurezza e alla codifica video, progettate per garantire elevate prestazioni con un consumo energetico ottimizzato. Inoltre, nel settore della difesa e dello spazio, l’ingegneria elettronica gioca un ruolo cruciale, con componenti altamente critiche che devono garantire prestazioni elevate anche in condizioni estreme. L’evoluzione delle telecomunicazioni e dei sistemi informatici continuerà a richiedere innovazione hardware, rendendo l’ingegnere elettronico una figura chiave nello sviluppo delle tecnologie del futuro”.