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Approfondimenti

Il Wi-Fi per molti utenti, come quello delle scuole, deve permettere a tutti di navigare con velocità e stabilità adeguate.
Il Wi-Fi "supersonico", del quale ogni tanto si legge, è quello "da salotto", finalizzato all'utilizzo di una sola persona (o di pochissime persone).
Approfondisci nel seguito la tecnologia, per orientarti nella corretta impostazione della tua rete.

Reti Wi-Fi e protocolli 802.11

 

CHE COS'È IL WI-FI?

Con il termine Wi-Fi si identificano comunemente i dispositivi aderenti alle norme IEEE 802.11; un insieme di standard di trasmissione per le reti WLAN, sotto forma di varie release, sviluppato dal gruppo 11 dell'IEEE 802.

L'802.11b e 802.11g utilizzano lo spettro di frequenze nell'intorno dei 2,4 GHz. L'802.11a utilizza la banda dei 5 GHz. La specifica 802.11n ha la possibilità di operare sia nell'intorno dei 2.4 GHz sia nell'intorno dei 5 GHz. Per questo motivo, gli Access Point (AP) conformi allo standard 802.11n si definiscono Dual Band, in quanto supportano entrambe le tecnologie. Nella famiglia degli AP definiti Dual Band, gli Access Point di tipo Simultaneous Dual Band permettono di utilizzare entrambe le bande; la maggior parte dei prodotti in commercio permettono di utilizzare l'una o l'altra tecnologia.

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Wi-Fi è un marchio registrato di "Wi-Fi Alliance", organizzazione con lo scopo di guidare l'adozione di un unico standard per la banda larga senza fili nel mondo.
Di seguito un riepilogo delle velocità di trasferimento dati e la distanza di copertura del segnale WiFi per i diversi protocolli di trasmissione.
StandardFrequenzaVelocità (Mb/s)Distanza (metri)
802.11 legacy FHSS, 2,4 GHz, IR 1, 2 (pochi metri)
802.11a 5 GHz 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 20-40
802.11b 2,4 GHz 1, 2, 5.5, 11 50-100
802.11g 2,4 GHz 1, 2, 5.5, 6, 9, 11, 12, 18, 24, 36, 48, 54 50-80
802.11n 2,4 GHz, 5 GHz 1, 2, 5.5, 6, 9, 11, 12, 18, 24, 36, 48, 54, 125, 144, 300 Fino ai 120-180
802.11ac 5 GHz 1300  

 

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Il protocollo 802.11g può raggiungere una velocità di trasmissione pari a 54 Mbs (utilizzando un singolo canale a 20 MHz ed un'unica antenna). Il protocollo 802.11n può raggiungere una velocità di trasmissione pari a 72 Mbs (utilizzando un singolo canale a 20 MHz, un'unica antenna ed un valori di guard interval pari a 400 ns). La velocità può ulteriormente aumentare (in assenza di interferenze) fino a 150 Mbs utilizzando un canale a 40 MHz.

Il guard interval è il tempo di trasmissione tra simboli consecutivi. Il protocollo 802.11n offre la possibilità di dimezzare il tempo di guard interval da 800 a 400 ns, ottenendo un aumento del bit rate pari a circa il 10%.

Il protocollo 802.11n include la possibilità di utilizzare la tecnologia MIMO (multiple-input multiple-output). Questo consentirà di utilizzare più antenne per trasmettere e più antenne per ricevere incrementando la banda disponibile utilizzando una multiplazione di tipo spaziale. Nel caso il dispositivo sia dotato di più antenne, il protocollo 802.11n può raggiungere una velocità di trasferimento fino a 288 Mbs utilizzando quattro antenne e canali a 20 MHz, o 600 Mbs utilizzando quattro antenne e canali a 40 MHz. I valori menzionati del protocollo 802.11n sono evidenti nella seguente tabella, che illustra le velocità di trasferimento del protocollo in base al numero di antenne disponibili (spatial streams), la larghezza di banda (20 MHz o 40 MHz) e il tempo di trasmissione tra simboli impostato (800 ns o 400 ns).

In genere non è consigliabile utilizzare canali a 40MHz perché si riduce il numero di dispositivi che possono essere complessivamente utilizzati nella zona Wi-Fi.

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Quale rete nella tua scuola?

LE RETI A 2,4 GHZ

Le reti 802.11 a 2,4 GHz (802.11g e 802.11n) dividono lo spettro in 14 sotto-canali con ampiezza da 20 MHz o 40 MHz ciascuno (quest'ultima larghezza di banda è disponibile solo per il protocollo n), mentre per i soli protocolli 802.11 legacy e 802.11b si ha un'ampiezza di banda pari a 22 MHz.
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I canali della banda da 2,4 GHz sono parzialmente sovrapposti tra loro in frequenza, quindi tra due canali consecutivi esiste una forte interferenza. Le reti 802.11g e 802.11n a 2,4 GHz dispongono di tre canali a 20 MHz liberamente utilizzabili senza interferenze: i canali 1, 6 e 11. Quando di realizza una rete wireless si dovrà tener conto di questo aspetto e sarà necessario selezionare i canali degli Access Point in maniera da minimizzare le sovrapposizioni. Le reti 802.11n a 2,4 GHz dispongono di un unico canale a 40 MHz liberamente utilizzabile senza interferenze. L'utilizzo di canali a 40 MHz nelle bande a 2,4 GHz può dunque determinare problemi di prestazioni e affidabilità. Si consideri inoltre che non tutti i dispositivi client supportano l'uso di canali a 40MHz.

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Credits: http://www.smallnetbuilder.com/

L'immagine "A" mostra lo spettro di un Access Point 802.11n operante con larghezza di banda a 40MHz (main channel=1; extension channel=5). È evidente come entrambi i canali 1 e 6 risultino occupati. L'immagine "B" mostra invece lo spettro dello stesso Access Point 802.11n operante con larghezza di banda a 20MHz. In tal caso entrambi i canali 1 e 6 risultano liberi da interferenze e disponibili a nuove installazioni.

LE RETI A 5 GHZ

La specifica 802.11n ha la possibilità di operare sia nell'intorno dei 2.4 GHz sia nell'intorno dei 5 GHz. Per questo motivo, gli Access Point (AP) di tipo 802.11n si definiscono Dual Band.

Il protocollo 802.11ac opera invece nell'intorno delle frequenze dei 5 GHz. La velocità massima teorica di questo standard (all'interno di una WLAN multi-stazione) è di 1 Gbit/s con una velocità massima di un singolo collegamento di 500 Mbit/s. Ciò è ottenuto utilizzando concetti introdotti da 802.11n: una più ampia larghezza di banda (fino a 160 Mhz) e più flussi spaziali MIMO (fino a 8). Le reti 802.11 a 5 GHz dividono lo spettro in 30 sottocanali con ampiezza da 20 Mhz, di cui ben 23 non sovrapposti, fino a un massimo di 160 Mhz.

Vantaggi dei 5 GHz
La banda di 5 GHz può anche offrire un "throughput" superiore (il "throughput" è definibile come il numero di byte trasferiti per unità di tempo, misurato ad intervalli stabiliti) con la stessa larghezza del canale. Dispone infatti di più canali non sovrapposti contro solo 3 nella banda a 2,4 GHz.

Svantaggi dei 5 GHz
Gli AP a 5 GHz hanno un raggio di copertura inferiore di quello degli AP a 2.4, e una minore capacità di superare gli ostacoli (muri, tramezzi, ecc.); ne consegue che la copertura di un'area richiede l'installazione di un numero decisamente maggiore di AP. Considerando che costano di più, ne deriva un decisivo e sostanziale aumento dei costi. A queste considerazioni va aggiunta la più importante: molti dei dispositivi in circolazione (Lim, PC, tablet, smartphone, ecc.) non supportano il 5 GHz, dunque non riuscirebbero ad agganciarsi e a navigare.

CONCLUSIONI
Nella decisione sulla tecnologia da adottare è opportuno tener presente anche che molti computer portatili, tablet e altri dispositivi tipici wireless funzionano ancora solo nella banda 2,4 GHz.

 

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