Pagine

Gli standard Wireless e l'802.11ac

Sin dalle prime implementazioni, le reti senza fili (wireless) hanno dovuto rispettare gli standard designati dal consorzio IEEE e raccolti sotto la sigla 802.11. La prima generazione, indicata semplicemente con 802.11 e rilasciata nel 1997, prevede una velocità di trasmissione pari ad appena 2Mbps. Negli anni seguenti abbiamo assistito ad una continua evoluzione che ha portato fino al rilascio delle specifiche "n", quarta generazione capace di raggiungere una banda massima di 600Mbps.

Alla quinta generazione è stato riservato il nome "802.11ac": se vi state chiedendo il perché del salto da "n" ad "ac" la spiegazione è presto data. Il consorzio IEEE segue banalmente l'alfabeto per denotare tutti i suoi lavori che nascono sotto lo standard 802.11 e tutte le lettere singole erano ormai terminate (molti dei lavori non si trasformano in standard e per questo non sono noti al grande pubblico).

Le specifiche della tecnologia 802.11ac non sono ancora definitive in quanto alcune parti sono da completare e ratificare ma le basi e le definizioni principali sono state ormai fissate tanto che già più di un produttore ha immesso in commercio dispositivi basati su tale standard  e tutti pensano che le eventuali novità potranno essere gestite con un semplice aggiornamento software.

Standard wireless 802.11
Standard Banda dati teorica Anno

802.11

2Mbps 1997

802.11b

11Mbps 1999

802.11g/a

54Mbps 2002

802.11n

600Mbps 2007

802.11ac

1,3Gbps 2012

La banda dati teorica dello standard 802.11ac potrebbe essere anche superiore a 1,3Gbps perché, come detto, le specifiche non sono ancora definitive e potrebbero portare ad un ulteriore incremento della banda dati grazie allo sfruttamento di un maggior numero di stream in contemporanea.

Le principali novità dello standard 802.11ac, progettato per migliorare le trasmissioni Wi-Fi sia dei consumatori finali che delle aziende e per soddisfare le necessità di connettività del sempre maggior numero di dispositivi mobile, sono:

  • Throughput migliorato: una maggiore banda dati permette di supportare lo scambio dati delle app che effettuano lo streaming di contenuti video da Internet o da altri dispositivi in rete e che sono disponibili per Smart TV, smartphone, tablet e PC.
  • Maggiore capacità: permette di supportare un più elevato numero di dispositivi wireless in ambienti ove la densità di questi è in continuo aumento.
  • Maggiore copertura: per estendere il range di operatività dell'AP evitando punti morti ed aree con copertura scadente.
  • Maggiore durata della batteria: i consumi di un controller 802.11ac sono probabilmente superiori a quelli di un modello 802.11n ma una maggiore velocità nei trasferimenti di dati implica un minor tempo di utilizzo della batteria da parte del controller wireless ed un minor tempo dell'utente che resta in attesa dei dati davanti al display acceso. Questo è comunque vero solo a parità di dati scaricati ma sappiamo bene che tale valore è direttamente proporzionale alla larghezza di banda: dunque maggiore è la velocità e più tempo l'utente dedica al suo stare online.

Per ottenere questi risultati, lo standard 802.11ac ha visto la migrazione dal canale di trasmissione a 2,4GHz delle precedenti generazioni, a quello a 5GHz. Su tale portante viene modulato un segnale a 80MHz o a 160MHz capace di trasportare fino ad 430Mbps di dati fra l'access point ed un client wireless per ogni stream.

Le specifiche iniziali della quinta generazione dell'802.11, rilasciate a Gennaio 2011 (Initial Technical Specification Draft 0.1) includono tutta una serie di migliorie partorite da quelle dell'802.11n:

  • Modulazione 256-QAM con schemi di codifica avanzata (64-QAM nello standard 802.11n)
  • Canali molto ampi a 80MHz e 160MHz nella banda a 5GHz (nello standard 802.11n i canali sono ampi 40MHz e anche 20MHz)
  • MU-MIMO ovvero Multiple User MIMO
  • Fino ad 8 stream spaziali ottenuti usando la tecnica Space Division Multiple Access (SDMA) dove i flussi non sono separati dalla frequenza ma dallo spazio
  • Lo standard 802.11ac opera solo sulla banda dei 5GHz in quanto non c'è spettro sufficiente per i canali a 80MHz e 160MHz su quella dei 2,4GHz ma anche perché quest'ultima è già molto congestionata non solo dai dispositivi Wi-Fi ma anche da altri apparecchi casalinghi come forni a microonde e telefoni cordless.

Mettendo assieme tutto questo e considerando che le prime implementazioni delle specifiche permettono di utilizzare fino a 3 stream contemporaneamente, si giunge ad una banda massima teorica di 1300Mbps, superiore a quella garantita da una connessione Gigabit LAN cablata.

Anche se questo valore nella pratica non sarà mai raggiungibile per via di diversi fattori che influiscono sulla connessione come la distanza fra trasmettitore e ricevitore, l'overhead dovuto ai bit di header, al preambolo, allo spazio fra frame ed ai bit di controllo, la presenza di client con bit-rate ridotto, l'interferenza fra canali e via discorrendo, si tratta comunque di un valore ben superiore a quello garantito da standard di precedente generazione.

Lo standard 802.11ac risulta inoltre essere più robusto dei suoi predecessori grazie ad alcune migliorie, prima fra tutte la tecnologia di Beamforming. Grazie a questa, le onde di segnale che arrivano dal trasmettitore al ricevitore seguendo percorsi differenti, vengono tenuti in fase per generare un accoppiamento non distruttivo che rafforza il segnale. Senza la tecnologia di Beamforming, le onde che arrivano sfasate si annullano le une con le altre. I benefici del Beamforming sono non solo quelli d migliorare la forza del segnale ma anche di allargare il range operativo ed incrementare il rapporto segnale - rumore (SNR).

Anche se abbiamo affermato che il nuovo standard opera solo sulla banda dei 5GHz, ciò non significa che i chip 802.11ac non siano compatibili con i dispositivi di precedenti generazioni. Come accaduto sinora, infatti, viene garantita piena compatibilità all'indietro: nel caso in cui nella rete siano presenti client 802.11n, che prevedono anche la possibilità di operare su un canale a 5GHz, questo sarà preferito. In presenza di dispositivi basati su versioni ancor più vecchie dello standard, il chip 802..11ac può switchare su un canale a 2,4GHz.

In conclusione, l'utilizzo di una rete wireless 802.11ac permette di gestire agevolmente sia le richieste di una rete casalinga, permettendo ad esempio lo streaming simultaneo di tre canali HDTV, sia quelle di aziende ed uffici con una alta densità di utenti come scuole, università ed enti statali.