Guidare a distanza un drone o un robot dentro un edificio in fiamme, oppure mandare foto o video in altissima definizione da un’autoambulanza in corsa, in modo da anticipare la diagnosi e guadagnare minuti preziosi in pronto soccorso. Sono solo alcuni esempi delle possibili applicazioni di una innovativa tecnologia che permetterà di comunicare ad altissima velocità in situazioni di emergenza, basata sulle cosiddette millimeter-Wave (mmWave): frequenze fra i 30 e i 300 GHz, notevolmente più alte di quelle comunemente usate nelle comunicazioni cellulari e Wi-Fi (tra i 2 e i 5 GHz).

Proprio sullo sviluppo di queste nuove applicazioni il National Institute of Standards and Technology (NIST), importante agenzia governativa Usa, ha stanziato un fondo di 2,3 milioni di dollari per un progetto che coinvolge anche l’università di Padova assieme alla New York University e i vigili del fuoco di Austin. Il progetto finanziato si svilupperà in tre anni ed è stato presentato a San Antonio (Texas) con una buona eco nella stampa specializzata americana: è stato infatti quello a ricevere il finanziamento più alto tra 33 progetti approvati riguardanti le comunicazioni in caso di emergenza, provenienti da università e centri di ricerca di tutto il Paese.

Perché è così importante sviluppare nuovi sistemi di connessione, proprio quando nel campo della telefonia mobile commerciale si inizia già a parlare dell’arrivo della tecnologia 5G (ovvero di quinta generazione)? “Una delle esigenze espresse dagli esperti in questo ambito è di poter avere applicazioni video per chi interviene in scenari di emergenza – spiega al Bo Michele Zorzi, docente esperto di reti di comunicazione nel dipartimento di Ingegneria dell'informazione (DEI) –. Un'altra è fornire connettività dati a molti utenti in assenza di un'infrastruttura: per esempio nel caso di un terremoto o di un incendio che abbia compromesso l'attuale infrastruttura di rete. Tecnologie come quelle a millimeter-Wave sono in grado di supportare in maniera molto efficiente queste esigenze di comunicazione”. Non è un caso che il sistema venga sviluppato in collaborazione proprio con lo Austin Fire Department, da tempo all’avanguardia nello sviluppo di nuove modalità di intervento, tanto da avere al proprio interno un’apposita squadra di intervento specializzata nell’utilizzo di robot e droni.

Per il momento le comunicazioni a mmWave sono già ampiamente sperimentate per collegamenti fissi punto-punto (ponti radio) e in una delle versioni di WiFi, chiamata WiGig, che lavora a 60 GHz in ambito locale. La loro applicazione in ambito geografico e in reti mobili invece è un'idea molto recente e intensamente studiata in vista di un suo utilizzo in sistemi reali nei prossimi anni: “Con le mmWave le bande di frequenza disponibili sono molto più grandi che alle frequenze tradizionali – continua Zorzi – e questo permette la trasmissione di dati a velocità molto maggiori e quindi rende possibile trasmissioni di video ad altissima qualità o la gestione di molti flussi dati contemporaneamente. Come aspetto negativo, in questi casi l'ambiente di propagazione radio è più ostile e quindi risulta più difficile garantire in maniera continuativa una buona qualità di trasmissione”. Un problema comunque risolvibile tramite sistemi con antenne multiple (in gergo MIMO o massime-MIMO), che consentono trasmissioni altamente direzionali, anche se richiedono dispositivi più complessi e costosi.

Sta di fatto che, in un ambito strategico come le comunicazioni, persino negli Usa viene riconosciuto il valore della ricerca italiana: “Il contributo dell'università di Padova consiste nel progetto di protocolli di rete specifici per queste tecnologie e per gli scenari considerati, per esempio nel caso in cui le stazioni radio base, anziché essere fisse come nei sistemi tradizionali, siano montate su droni e quindi mobili. Inoltre, parteciperemo in maniera molto attiva allo sviluppo di un framework di simulazione basato su NS3, una piattaforma di simulazione di rete open-source per la quale siamo uno dei gruppi di punta a livello mondiale”. E il contributo di Padova non si ferma qui: del team di coordinamento fa infatti parte anche il ricercatore Marco Mezzavilla, oggi ricercatore postdoc alla NYU ma con alle spalle laurea e dottorato all’università di Padova, oltre a diverse esperienze ad Heidelberg, Barcellona e San Diego.

Daniele Mont D’Arpizio