WIFI – ARCHITETTURA

Architettura di una rete WIFI

La rete Wi-Fi è una rete di telecomunicazioni, eventualmente interconnessa con la rete Internet, concettualmente paragonabile a una rete a copertura cellulare a piccola scala locale, con dispositivi di ricetrasmissione radio come gli access point (AP) in sostituzione delle tradizionali stazioni radio base delle reti radiomobili (modello di architettura client-server).

Per aumentare la portata del raggio di connettività di un singolo access point (100 m circa)^[15] e poter coprire così l’area desiderata, si usano comunemente più access point (e relative celle di copertura) collegati tra loro tramite cablaggio in rete locale. La parte radio o interfaccia radio “access point/utente” costituisce la rete di accesso, mentre la LAN cablata che collega tutti gli access point rappresenta la rete di trasporto. Le celle di copertura degli access point sono spesso parzialmente sovrapposte per evitare buchi di copertura del segnale, creando un’area di copertura totale detta ESS (Extended Service Set), mentre la parte cablata è generalmente una rete Ethernet che può essere a bus condiviso oppure commutata, ovvero switchata. I singoli AP hanno funzionalità di bridge e hanno il compito d’inviare in broadcast alle stazioni ricetrasmittenti wireless nel loro raggio di copertura l’SSID, che identifica la rete o le reti che stanno servendo, mentre l’insieme delle stazioni servite dagli AP è detto BSS (Basic Service Set). La rete totale così ottenuta può essere connessa anche alla rete Internet per il tramite di un router, usufruendo dei relativi servizi di internetworking.

Sono possibili anche soluzioni architetturali senza dorsale cablata che collegano direttamente in modalità wireless gli access point, consentendo loro una comunicazione come sistema wireless distribuito, ovvero con scambio di informazioni interamente tramite interfacce radio, pur con una perdita in efficienza spettrale del sistema; oppure architetture completamente wireless senza alcun access point (modello di architettura peer-to-peer) con ciascuna stazione base che riceve/trasmette direttamente da o verso altre stazioni (IBSS Indipendent Basic Service Set o rete ad-hoc mobile). Soluzioni architetturali di questo tipo, cioè senza cablaggio, comportano costi e tempi di realizzazione sensibilmente inferiori, al prezzo di prestazioni di collegamento inferiori.

La differenza del Wi-Fi con le altre reti a copertura cellulare risiede invece nei protocolli di comunicazione, ovvero nello stack protocollare che ridefinisce i primi due livelli (fisico e di collegamento), ovvero i protocolli di strato fisico e i protocolli di accesso multiplo o condiviso al mezzo radio, cioè nella comunicazione “access point-terminali” e i protocolli di trasporto per quanto riguarda la parte cablata. In particolare, dato che la trasmissione di ciascuna stazione avviene alla stessa frequenza operativa (2,4 o 5 GHz), per evitare collisioni in ricezione si utilizza il protocollo di accesso multiplo CSMA/CA. I protocolli Wi-Fi consentono anche di adattare la velocità di trasmissione nella tratta wireless di accesso in funzione della distanza della stazione mobile ricetrasmittente dall’access point, minimizzando così le perdite di trasmissione.

Per poter comunicare con stazioni riceventi poste nell’area di copertura di altri access point, ogni stazione a livello logico deve potersi registrare/deregistrare all’atto della connessione sull’access point della cella di appartenenza (ed eventualmente riassociarsi su un altro access point se la stazione mobile cambia nel tempo cella di copertura (handover)), il quale dovrà poi comunicare agli altri access point la presenza nella sua cella di copertura di ogni stazione servita con rispettivo indirizzo per il roaming. In particolare la registrazione della stazione sull’access point avviene attraverso l’invio di un normale pacchetto dati, al cui interno è contenuto l’indirizzo di sorgente e quello di destinazione utilizzati per l’indirizzamento. Tale pacchetto è poi incapsulato all’interno di una trama di livello MAC per il trasporto sulla parte cablata, mentre la segnalazione agli altri access point della stazione servita per il roaming sull’eventuale pacchetto di risposta da parte delle altre stazioni riceventi avviene aggiungendo alla trama formatasi l’indirizzo dell’access point ricevente (per ulteriori dettagli si veda lo standard IEEE 802.11). Gli indirizzi Wi-Fi hanno lo stesso formato degli indirizzi MAC, cioè stringhe di 48 bit espresse in forma esadecimale, risultando pertanto indistinguibili da questi e sono memorizzati nella scheda di rete Wi-Fi dei dispositivi coinvolti (stazioni e access point).

Una rete Wi-Fi può disporre di un accesso a Internet diretto. In tal caso l’architettura Internet è del tutto simile ai tradizionali ISP che forniscono un punto di accesso (il PoP) agli utenti che si collegano da remoto tramite collegamento wireless attraverso il cosiddetto hotspot. La fonte di connettività a banda larga cui l’hot-spot si appoggia può essere via cavo (xDSL) oppure via satellite. Esistono connessioni a internet satellitari bidirezionali che consentono alte velocità di trasferimento dei dati, sia in download che upload. La trasmissione satellitare ha tuttavia tempi di latenza elevati; il tempo di attesa prima che cominci l’invio dei pacchetti può essere dell’ordine di alcuni secondi, quindi un tempo molto grande se confrontato ai pochi centesimi di secondo necessari a una connessione xDSL. Le reti Wi-Fi sono infrastrutture relativamente economiche, di veloce attivazione e permettono la realizzazione di sistemi flessibili per la trasmissione di dati usando frequenze radio, estendendo o collegando reti esistenti o creandone di nuove.

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