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27 Settembre 2020

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ICT SERVICES ROMA – BAZAAR

NETWORK: Tecnologia di rete WIFI

7 min read
Wi-Fi è una tecnologia per reti locali senza fili (WLAN) che utilizza dispositivi basati sugli standard IEEE 802.11. Wi-Fi è anche un  marchio di Wi-Fi Alliance, la quale consente l'uso del termine Wi-Fi Certified ai soli prodotti che completano con successo i test di  certificazione di interoperabilità. I dispositivi che possono utilizzare la tecnologia Wi-Fi includono personal computer, console per  videogiochi, smartphone e tablet, fotocamere digitali, smart TV, lettori audio digitali e stampanti. I dispositivi compatibili Wi-Fi possono connettersi a Internet tramite una WLAN e un punto di accesso wireless (access point). Con la  tecnologia disponibile al 2017, un access point (o un hotspot) all'interno di un edificio può avere una portata di circa 20 metri (il segnale  ad onde radio è attenuato dai muri), mentre all'esterno può coprire un raggio di circa 100 metri e, usando più punti di accesso  sovrapposti, anche di diversi chilometri quadrati.

Wi-Fi è una tecnologia per reti locali senza fili (WLAN) che utilizza dispositivi basati sugli standard IEEE 802.11.

Wi-Fi è anche un  marchio di Wi-Fi Alliance, la quale consente l’uso del termine Wi-Fi Certified ai soli prodotti che completano con successo i test di  certificazione di interoperabilità.

I dispositivi che possono utilizzare la tecnologia Wi-Fi includono personal computer, console per  videogiochi, smartphone e tablet, fotocamere digitali, smart TV, lettori audio digitali e stampanti. I dispositivi compatibili Wi-Fi possono connettersi a Internet tramite una WLAN e un punto di accesso wireless (access point). Con la  tecnologia disponibile al 2017, un access point (o un hotspot) all’interno di un edificio può avere una portata di circa 20 metri (il segnale  ad onde radio è attenuato dai muri), mentre all’esterno può coprire un raggio di circa 100 metri e, usando più punti di accesso  sovrapposti, anche di diversi chilometri quadrati.

Etimologia del nome

Il nome Wi-Fi, usato commercialmente almeno dall’agosto 1999, è stato coniato dalla società di consulenza Interbrand; la Wi-Fi Alliance  aveva assunto la società per creare un nome che fosse un po’ più orecchiabile di “IEEE 802.11b Direct Sequence”. È convinzione di  tanti che Wi-Fi rappresenti l’acronimo di Wireless Fidelity, così come Hi-Fi rappresenta l’acronimo di High Fidelity. La stessa Wi-Fi  Alliance, per un breve periodo dopo la creazione del marchio, aveva utilizzato lo slogan pubblicitario “The Standard for Wireless  Fidelity”, tuttavia, pur ispirandosi al termine Hi-Fi, il nome non fu mai ufficializzato come “Wireless Fidelity”. Secondo quanto dichiarato da  Phil Belanger, cofondatore della Wi-Fi Alliance, il termine Wi-Fi non ha alcun significato ma semplicemente rappresenta il marchio  commerciale utilizzato per indicare la famiglia di protocolli IEEE 802.11. In sostanza Wi-Fi è un nome senza senso, usato con l’unico  scopo di creare uno slogan orecchiabile (per l’assonanza con Hi-Fi) per questo nuovo prodotto tecnologico.

Architettura

-Scheda PC card Wi-Fi per portatile

-Antenna di una scheda wifi interna

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)[14] 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.

Antenne e tipo di copertura

Nei dispositivi consumer dotati di connessione Wi-Fi generalmente si usano piccole antenne a dipolo integrate al loro interno. Negli  access point o in altri dispositivi in cui è richesto un maggior raggio di copertura, vengono usate antenne esterne di varia forma e  dimensioni, per esempio scatolotti larghi fino a 20 cm, antenne a stilo lunghe diversi centimetri o antenne direzionali. Il raggio di  copertura più comune usato dalle antenne Wi-Fi è di due tipi: omnidirezionale (antenna isotropa) e direzionale (p.e. antenna parabolica e  antenna Yagi).

Le antenne omnidirezionali vengono utilizzate normalmente per distribuire la connettività all’interno di uffici o zone private relativamente  piccole; con un raggio d’azione più grande si possono coprire aree pubbliche come aeroporti e centri commerciali. Con un access  point omnidirezionale è possibile coprire con banda larga fino a una distanza di 100 metri teorici (uso domestico) se non vi è alcuna  barriera in linea d’aria. In presenza di muri, alberi o altre barriere il segnale decade a circa 30 metri; tuttavia con l’uso di ripetitori wireless  la copertura dell’access point può essere ulteriormente aumentata.

Il Wi-Fi può anche coprire aree più vaste: per esempio con l’uso di antenne direzionali interconnesse fra loro è possibile coprire grandi  distanze esterne, con la copertura di alcuni chilometri per la creazione di ponti radio, offrendo così la possibilità di portare la banda larga  nei territori non coperti dalla rete cablata. Le antenne direzionali Wi-Fi generalmente sono parabole poste sui tralicci della corrente  elettrica, sui tetti, su un campanile ecc., cioè in quei luoghi che tipicamente sono i punti più alti nel paesaggio; ciò evita un onere elevato  per la costruzione di torrette dedicate. È importante porre in alto i trasmettitori perché in assenza di barriere in linea d’aria il segnale  dell’access point copre distanze maggiori. Le antenne direzionali che amplificano il segnale dell’access point, a parità di distanza in cui è  ricevibile il segnale, se poste in alto sono utilizzabili da più utenze.

Aspetti positivi e negativi

Comodità
-Molte reti riescono a fornire la cifratura dei dati e il roaming potendosi spostare dalla copertura di un access point a un altro senza una  caduta della connessione internet, al di fuori del raggio di azione che delimita un hot-spot.
-Diversamente dal cellulare, l’esistenza di uno standard certificato garantisce l’interoperabilità fra apparecchio e rete anche all’estero,  senza i costi della cablatura (essendo tecnologia wireless) per una più rapida e facile installazione ed espansione successiva della rete.
-La presenza di parecchi produttori ha creato una notevole concorrenza abbassando di molto i prezzi iniziali di questa tecnologia.

Svantaggi tecnici
-Il tempo di latenza delle schede Wi-Fi è leggermente superiore a quelle basate su cavo con una latenza massima nell’ordine di 1-3 ms  (per cui questo particolare è trascurabile, a differenza delle connessioni GPRS/UMTS che hanno latenze nell’ordine di 200-400 ms).
-Uno svantaggio delle connessioni Wi-Fi 802.11b/g può essere la stabilità del servizio ovvero dunque la qualità di servizio (QoS) offerta  all’utente, che per via di disturbi sul segnale talvolta può essere discontinua (il segnale può ad esempio essere disturbato da forni a  microonde nelle vicinanze che quando sono in funzione disturbano la frequenza operativa di 2,4 GHz, problema risolto con l’utilizzo della  frequenza operativa a 5 GHz).

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