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Wi-Fi

Il termine Wi-Fi, nel campo delle telecomunicazioni, indica una tecnologia ed i relativi dispositivi che consentono a terminali di utenza di collegarsi tra loro attraverso una rete locale in modalità wireless (WLAN) basandosi sulle specifiche dello standard IEEE 802.11. A sua volta la rete locale così ottenuta può essere allacciata alla rete Internet per il tramite di un router e usufruire di tutti i servizi di connettività offerti da un ISP. Qualunque dispositivo o terminale di utenza (computer, cellulare, palmare, tablet ecc.) può connettersi a reti di questo tipo se integrato con le specifiche tecniche del protocollo Wi-Fi. È convinzione di tanti che Wi-Fi rappresenti l'acronimo di "Wireless Fidelity", così come Hi-Fi rappresenti l'acronimo di "High Fidelity".La stessa Wi-Fi Alliance ha indicato in alcuni documenti ufficiali il termine come acronimo di "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. Il nome è stato utilizzato per la prima volta nell'agosto del 1999, ed è stato ideato dall'azienda di consulenza Iterbrand.

Architettura:
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 il range di connettività di un singolo access point (100 m circa), la cui potenza di trasmissione è limitata da normative specifiche di sicurezza legate al rischio elettromagnetico (100 mW), e poter coprire così una desiderata area 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 AP 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 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 maniera wireless gli Access Point consentendo loro una comunicazione come sistema wireless distribuito ovvero con scambio di informazioni interamente tramite le 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 ovviamente costi e tempi di realizzazione sensibilmente inferiori a 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 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 AP se la stazione mobile cambia nel tempo cella di copertura (handover)) il quale poi dovrà 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 AP 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'AP 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 AP). L'installazione delle antenne ovvero degli access point è semplice. Si tratta di antenne piccole: normalmente sono scatolotti larghi circa 20 cm e spessi qualche centimetro, ma possono essere anche più piccole. D'altra parte 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 (ADSL o HDSL) oppure via satellite. Oggi esistono connessioni a internet satellitari bidirezionali che consentono alte velocità di trasferimento dei dati sia indownload sia in upload. La trasmissione satellitare ha tuttavia tempi di latenza elevati; il tempo di attesa prima che cominci l'invio dei pacchetti è infatti dell'ordine di 1-2 secondi, e quindi un tempo molto grande se confrontato ai pochi centesimi di secondo necessari a una connessione DSL. A partire dalla fonte di banda si può espandere la rete attraverso la tecnologia Wi-Fi. Le reti Wi-Fi sono infrastrutture relativamente economiche e di veloce attivazione e permettono di realizzare sistemi flessibili per la trasmissione di dati usando frequenze radio, estendendo o collegando reti esistenti ovvero creandone di nuove.

Tipo di copertura
Le coperture di queste antenne sono fondamentalmente di due tipi: omnidirezionali e direttive. Le antenne omnidirezionali vengono utilizzate di norma per distribuire la connettività all'interno di uffici, o comunque in zone private e relativamente piccole (questo è stato storicamente lo scopo principale per cui fu ideato il protocollo Wi-Fi). Oppure, con raggi d'azione più grandi, si possono coprire aree pubbliche (come aeroportii, centri commerciali ecc.). Successivamente il Wi-Fi si è evoluto per coprire aree più vaste: con l'utilizzo di antenne direttive è infatti possibile coprire grandi distanze esterne a edifici, definibili in termini di chilometri, e sono proprio questi collegamenti a portare la banda larga nei territori scoperti dalla rete cablata. In questo caso, è possibile aggregare più reti in un'unica grande rete, portando la banda in zone altrimenti scollegate.Le antenne direttive Wi-Fi generalmente sono parabole poste sui tralicci della corrente elettrica e dietro i campanili (che tipicamente sono i punti più alti nel paesaggio nazionale). Ciò evita un onere elevato per la costruzione di torrette dedicate. Le antenne delle singole case sono poste sui tetti. È importante porre in alto i trasmettitori perché in assenza di barriere in linea d'aria il segnale dell'access point copre distanze di gran lunga maggiori. Le antenne direttive che amplificano il segnale dell'access point, a parità di distanza in cui è ricevibile il segnale, sono utilizzabili da più utenze se poste in alto. 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 2-3 antenne direzionali dal costo ancora inferiore la copertura dell'access point sale a 1 km. Il segnale delle antenne direzionali, diversamente da quello dell'access point, è sufficientemente potente (in termini di watt di potenza trasmissiva) da mantenere lo stesso raggio di copertura di 1 km, inalterato anche in presenza di barriere in linea d'aria. Una buona rete è capillare (molti access point, antenne che ripetono il segnale) ed è standardizzata. Conta meno lo standard wireless utilizzato (l'evoluzione della tecnologia, col superamento dello standard e mancata interoperabilità con le nuove reti, è un fattore messo in conto nella progettazione delle reti).

Protocolli
Alcune reti si affidano al protocollo OLSR oppure a OSPF, come il network Wireless Leiden. La maggior parte utilizza software open-source, o pubblica il suo set-up di configurazione sotto licenza open source (come GPL o Creative Commons, di recente riconosciuta da apposita legge in sede UE). Il protocollo HiperLan lavora su frequenze di 2,4 gigahertz e 5,4 gigahertz (nel caso di HiperLan 2), utilizza un software diverso come protocollo e copre un raggio di 2-3 km dall'antenna con potenze d'emissione dell'ordine dei decimi di watt (come quelle dell'antenna di un telefonino). Esistono antenne che lavorano su frequenze del Wi-Fi e di HiperLan, aumentando in questo modo la copertura. Con una serie di rilanci successivi che mettono in serie un certo numero di antenne HiperLan si coprono fino a 20 km teorici e 11 effettivi. L'elaborazione dei protocolli da parte dei terminali è compito della scheda di rete Wi-Fi.

Certificazione
Un dispositivo, anche se conforme alle specifiche dello standard, non può utilizzare il logo ufficiale Wi-Fi se non ha superato le procedure di certificazione stabilite dal consorzio Wi-Fi Alliance (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), che testa e certifica la compatibilità dei componenti wireless con gli standard 802.11x (della famiglia 802.11). La presenza del marchio Wi-Fi su di un dispositivo dovrebbe quindi garantirne l'interoperabilità con gli altri dispositivi certificati, anche se prodotti da aziende differenti.

Classi
Esistono varie classi di Wi-Fi con prestazioni diverse (come specificato meglio nei dettagli dello standard IEEE 802.11), le principali sono:

  • classeaa 54Mb/s (5GHz)
  • classeba 11Mb/s (2,4GHz)
  • classega 54Mb/s (2,4GHz)
  • classena 450Mb/s (2,4GHz e 5GHz)
  • classeaca 3 Gb/s (5GHz)

  

  

  

 

 

 

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