Quando si parla di reti wireless, spesso ci si riferisce esclusivamente al “wi-fi” anche quando si parla di tipologie di reti che nulla hanno a che fare con questa tecnologia. Anche se potrebbe sembrare ideale che il mondo delle reti wireless sfrutti un solo protocollo di rete in comune, come potrebbe essere ad esempio il wi-fi, le reti senza fili moderne sfruttano invece una gran varietà di protocolli. Una ragione su tutte: nessun protocollo, almeno al momento, è la soluzione ideale per tutte le situazioni e le differenti tipologie di utilizzo esistenti. Alcuni protocolli sono maggiormente ottimizzati per conservare l’energia sui dispositivi mobili, mentre altri offrono velocità di trasferimento maggiori oppure connessioni più affidabili sulla lunga distanza.

I protocolli elencati in questo posto si sono dimostrati utili per essere impiegati su una gran quantità di dispositivi adatti al mercato consumer come anche in applicazioni industriali e professionali.

LTE

Gli smartphone moderni adottano la cosiddetta rete di quarta generazione (anche conosciuta come 4G) per le reti senza fili. I telefoni utilizzano una gran qualità di standard di rete differenti come HSDPA, GPRS e EV-DO. I provider di telefonia mobile e l’industria hanno investito grandi quantità di capitali per aggiornare il sistema delle reti cellulari e tutti i dispositivi di rete collegati per supportare il 4G, adeguando lo standard di tutti i loro protocolli ad una tecnologia comune denominata Long Term Evolution (LTE) che si è affermato come standard intorno al 2010.

La tecnologia LTE è stata pensata specificatamente per migliorare le basse velocità di connessione della precedente tecnologia 3G e risolvere le problematiche di roaming dei vecchi protocolli telefonici. Questo protocollo può garantire una velocità di più di 100 Mbps, anche se la dimensione di banda è normalmente impostata su livelli al di sotto dei 10 Mbps per ciascun utente singolo. A causa del costo significativo degli apparati richiesti per gestire questa tecnologia, oltre a numerose limitazioni imposte dai vari governi nel mondo, gli operatori telefonici non hanno ancora portato lo standard LTE in molti posti. LTE non è anche particolarmente adatto per le residenze domestiche e per altre aree, essendo più pensato per supportare un gran numero di utenti contemporanei serviti su grandi distanze. L’utilizzo individuale per una sola residenza sarebbe anti economico.

5G

Sulla tecnologia 5G si è scritto molto recentemente, soprattutto in negativo. Per comprendere meglio il significato di questa innovazione tecnologia, che ancora stenta a diffondersi nel nostro paese, a causa di molte resistenze che gli operatori stanno riscontrando con gli enti locali, bisogna chiarire che il 5G è semplicemente uno standard wireless che evolvé il precedente 4G, funzionando con gli stessi concetti di base. Tuttavia, il 5G è pensato per connettere virtualmente chiunque e qualsiasi cosa, incluse anche le automobili, gli oggetti e i micro dispositivi adatti per migliorare i servizi di intelligenza artificiale.

La tecnologia 5G è pensata per gestire velocità ancora più alte, nell’ordine di diversi Gigabit per secondo, per garantire una latenza molto bassa, maggiore affidabilità, una capacità di gestire grandi quantità di traffico contemporaneamente e, soprattutto, per garantire un’esperienza utente di utilizzo uniforme, senza rallentamenti quando ci sono tanti accessi contemporanei. Le maggiori prestazioni e la migliorata efficienza migliorano sensibilmente l’esperienza di utilizzo delle reti wireless e consentono numerose applicazioni industriali prima impensabili: basti pensare ai progetti di guida autonoma delle automobili, che rivoluzioneranno il nostro modo di concepire la mobilità negli anni a venire.

Wi-Fi

Il wi-fi è ampiamente associato, per antonomasia, alle reti wireless ed è diventato lo standard de facto delle reti domestiche e degli hotspot pubblici. Il wi-fi è divenuto popolare a partire dei primi anni 90 dal momento che era il protocollo utilizzato da molto hardware, come PC, stampanti ed altri dispositivi consumer, che divennero presto popolari e poco costosi, migliorando sempre più le velocità di collegamento, arrivando a livelli più che dignitosi (si passò rapidamente dagli 11 Mbps fino ai 54Mbps e di più ancora).

Anche se il wi-fi era stato pensato per coprire ampie distanze in ambienti controllati, il protocollo si è di fatto adattato, invece, a lavorare in contesti residenziali ed edifici commerciali, oltre che in aree all’aperto, ma con distanze molto brevi. Le velocità offerte dal wi-fi sono, in generale, più basse (almeno in teoria) rispetto a quello offerte da altri protocolli wireless. Tuttavia, i dispositivi mobili hanno via via nel tempo cominciato a supportare sia il protocollo LTE sia il protocollo wi-fi (oltre ai più vecchi protocolli per reti cellulari), per dare agli utenti la maggiore flessibilità possibile. Oggi è molto comune usare, con il proprio smartphone, il wi-fi a casa e le reti LTE quando si è fuori.

Il protocollo di sicurezza Wi-fi Protected Access (WPA) aggiunse l’autenticazione di rete e le funzionalità di crittografia del segnale alle reti wi-fi. Con il protocollo WPA2 venne migliorata sensibilmente la sicurezza, in modo tale che anche nelle reti domestiche si potesse ragionevolmente impedire accessi non autorizzati dall’esterno, che consentissero di autenticarsi sulla rete interna e intercettare i dati personali inviati via etere.

Bluetooth

Uno dei più vecchi protocolli wireless che ancora è largamente disponibile è il Bluetooth che fu creato nei primi anni 90 per sincronizzare i dati fra telefoni e altri dispositivi dotati di batteria. Il Bluetooth richiede un quantitativo minore di energia per operare rispetto al wi-fi e molti altri procotolli wireless. Come contropartita, però, le connessioni Bluetooth operano su distanze molto più brevi, spesso limite ad una decina di metri e supportano velocità di collegamento relativamente più basse. Il Wi-fi ha sostituito il Bluetooth come dispositivo principale per il trasferimento dei dati sui dispositivi più moderni, ma questo protocollo vive oggi una seconda giovinezza per tutte le applicazioni punto punto, che richiedano un approccio efficiente al consumo di energia: quindi, è molto popolare per l’audio, essendo impiegato in casse bluetooth, auricolari bluetooth e cuffie senza fili, oltre che per tutti quegli accessori che si connettono a smartphone e tablet.

Protocolli a 60 GHz – WirelessHD e WiGig

Una delle attività più popolari sulle reti dei computer è lo streaming di dati video e molti protocolli wireless che operano alla frequenza di 60 Gigahertz (Ghz) sono stati pensati per supportare meglio questi utilizzi che richiedono grandi ampiezze di banda di rete. Due differenti standard industriali chiamati WirelessHD e WiGig sono stati creati intorno ai primi anni 2000, sfruttando entrambi la tecnologia a 60Ghz per supportare le connessioni wireless ad alta disponibilità di banda: WiGig offre una velocità di banda da 1 a 7 Gbps, mentre il WirelessHD supporta da 10 a 28 Gbps.

Anche se lo streaming video di base può essere tranquillamente realizzato anche con le reti wi-fi e molti altri protocolli wireless (LTE in testa), lo streaming in altissima definizione richiede il quantitativo tecnicamente massimo possibile che la tecnologia sia in grado di offrire. Le frequenze davvero alte in cui operano questi protocolli (60 Ghz contro i 2.4 o 5 Ghz) limitano fortemente la portata della connessione, spesso più corta anche del Bluetooth e tipicamente limitata ad una singola stanza (infatti i 60 Ghz non penetrano le pareti inmodo efficace).

Protocolli Wireless per la Home Automation – Z-Wave and Zigbee

I vari protocolli di rete che sono stati creati per supportare i sistemi di domotica che consentono, ad esempio, il controllo remoto delle luci, degli elettrodomestici e di vari altri gadget elettronici, sono sostanzialmente due: Z-Wave e Zigbee. Per raggiungere i livelli estremamente bassi di consumo energetico richiesti nel campo della domotica, questi protocolli e l’hardware a loro associato supporta solo velocità di connessione molto basse, nell’ordine degli 0.25 Mbps per il Zigbee e solo 0.01 Mbps per Z-Wave. Benché queste velocità siano ovviamente poco adatte per utilizzi generici di rete, queste tecnologie lavorano bene per gestire le interfacce verso i gadget elettronici che hanno solo il limitato compito di comunicare in ambienti limitati nello spazio.

Introduzione ai protocolli wireless a 60 GHz

Nel mondo dei protocolli wireless, alcuni di questi sono pensati per operare a frequenze molto alte aventi lo scoppio di supportare le maggiori velocità di trasferimento possibili nelle comunicazioni senza fili.

Che cos’è un protocollo a 60 GHz?

Questa categoria di protocolli wireless opera in una banda di segnale (range) intorno ai 60 Gigahertz (Ghz). (Va notato che il range è abbastanza ampio: questi protocolli possono comunicare alle frequenze a non meno di 57 Ghz e a non più di 64 Ghz.).

Queste frequenze sono significativamente più alte rispetto a quelle utilizzate dagli altri protocolli wireless, come ad esempio LTE (0.7 Ghz fino a 2.6 Ghz) oppure il Wi-Fi (2.4 Ghz o 5 Ghz). Questa differenza chiave consente ai sistemi a 60 Ghz di avere alcuni vantaggi tecnici rispetto agli altri protocolli come il Wi-Fi ma con qualche limitazione.

Pro e contro dei protocolli a 60 Ghz

I protocolli a 60 Ghz utilizzano davvero queste alte frequenze per aumentare l’ammontare i banda di rete e le velocità di trasferimento dati effettive che possono supportare. Questi protocolli sono specialmente adatti per lo streaming video ad alta qualità, come detto sopra, ma anche per alcuni applicazioni industriali e professionali che richiedano velocità di trasferimento dei dati davvero ampie. Comparato alle reti wi-fi che possono garantire velocità di trasferimento fra i 54 Mbps e al massimo 1 Gbps in condizioni o davvero ottimali, i protocolli a 60 Ghz garantiscono un minimo di 1 Gbps fino a diversi gigabit per secondo. Anche se, come detto, i video possono essere trasmessi in streaming anche tramite wi-fi, spesso richiedono alcune tecniche di compressione che possono influire negativamente sulla qualità del video; con i protocolli a 60 Ghz la compressione, invece, non è richiesta: ecco perché si parla di applicazioni tipicamente professionali.

In cambio dell’aumentata velocità, i protocolli a 60 Ghz sacrificano la portata. Un tipico protocollo di rete a 60 Ghz può solo funzionare ad una distanza massima di circa 10 metri o meno. I segnali radio a frequenze estremamente alte non sono capaci di attraversare la maggior parte delle ostruzioni fisiche come anche le connessioni realizzate al chiuso raramente superano la singola stanza.

D’altro canto, la portata grandemente ridotta di questo tipo di connessioni radio significa che questi protocolli difficilmente potranno interferire con altre reti a 60 Ghz nelle vicinanze, oltre che renderli nettamente più sicuri e al riparo da intrusioni o “sguardi” indiscreti.

Le agenzie governative di molti paesi del mondo (anche in Italia) non richiedono, generalmente, che i dispositivi che ne fanno uso siano soggetti a licenza, a differenza di altre bande di segnale. Essendo uno spettro di banda non soggetto a licenza, i 60 Ghz rappresentano un vantaggio notevole in termini di costo e di rapida disponibilità sul mercato che si traduce in altrettanti vantaggi immediati per i consumatori. Queste frequenze radio tendo anche a consumare molta più energia rispetto ad altri tipi di connessioni wireless e quindi, li rende inadatti a molti dispositivi mobile.

Un gruppo industriale ha creato il primo standard a 60 Ghz, il WirelessHD, pensato specificatamente per supportare lo streaming video ad alte prestazione. La versione 1.0 dello standard è stata completata nel 2008 per supportare velocità di trasferimento di 4 Gbps, mentre la versione 1.1 l’ha migliorata per supportare un massimo di 28 Gbps. UltraGig è uno specifico marchio per dispositivi basati sullo standard WirelessHD offerti da un’azienda chiamata Silicon Image.

WiGig

Lo standard wireless a 60 Ghz chiamato WiGig (anche conosciuto come IEEE 802.11ad) completato nel 2010 supporta velocità di trasferimento fino a 7 Gbps. In aggiunta al supporto per lo streaming video, i produttori di accessori di rete hanno utilizzato WiGi come sostituto senza fili dei cablaggi dei monitor video e di altre periferiche di computer.

Un gruppo industriale denominato Wireless Gigabit Alliance controlla lo sviòluppo della tecnologia WiGig.

WiGig e WirelessHD sono spesso viste come tecnologie in concorrenza. Alcuni ritengono che WiGig potrebbe in futuro sostituire anche la tecnologia Wi-fi, anche se occorre risolvere le limitazioni dovute alle limitazioni di copertura di banda.

Esperto di sistemi operativi, soluzioni per le aziende e la PA, ma anche appassionato di viaggi, automobili e di politica internazionale. Mi occupo di Information Technology da oltre 20 anni.

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