Nozioni di base sul WiFi, parte 2: standard e modifiche tramite 802.11n
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Oggi il WiFi è ovunque: bar, ristoranti, negozi, hotel, impianti sportivi, ecc. Possiamo accedervi dai nostri laptop, tablet e smartphone. A casa potrebbero esserci console di gioco, dispositivi domestici intelligenti e set top box. Ho diversi dispositivi ChromeCast. Trasformano la tua TV in un dispositivo di rete wireless che puoi riprodurre in streaming film dal tuo computer o telefono direttamente sulla TV. È così pervasivo nel nostro stile di vita che non ci pensiamo due volte.
Un bocconcino interessante: ho lavorato a lungo con catene alberghiere nazionali e posso dirti che nel 2012 il viaggiatore d'affari medio aveva 2 dispositivi WiFi collegati alla rete dell'hotel. Oggi, quel numero è compreso tra 3 e 3,5 dispositivi per camera degli ospiti. Ho visto molti hotel lottare per aumentare la capacità a causa della domanda dei clienti.
Ma non è passato molto tempo da quando il WiFi veniva utilizzato solo da geek e grandi aziende. Questo è il secondo articolo di una serie che tratta le basi del WiFi. Se ti sei perso la prima parte, Controllalo qui . Discuteremo l'evoluzione dei diversi standard e modifiche; le loro proprietà e capacità.
All'inizio c'era il 802,11-1.997 standard. La versione originale era più un precursore del WiFi utilizzabile. Lo standard includeva FHSS (spettro di diffusione con salto di frequenza), DSSS (spettro di diffusione a sequenza diretta) nella banda a 2,4 GHz e infrarossi. La larghezza di banda era limitata a 1-2 Mbps. Lo standard era definito in modo così approssimativo che c'erano molti prodotti commerciali in cui l'interoperabilità era molto difficile, se non impossibile. I più popolari erano i prodotti realizzati da Proxim e Symbol (ora parte di Motorola).
Il primo WiFi 'reale': 802.11b
La maggior parte non si rende conto che gli emendamenti 802.11ae 802.11b sono stati rilasciati contemporaneamente (1999). Parleremo prima di 11b perché si basa sullo standard originale.
Prima di tutto, 11b utilizza DSSS che distribuisce la potenza del segnale su una banda di frequenze di circa 22 MHz di larghezza. Il vantaggio è l'aumento delle prestazioni segnale-rumore rispetto ai metodi precedenti. Il secondo miglioramento principale è stato l'utilizzo di una tecnica di codifica avanzata chiamata CCK (codifica gratuita del codice). Il risultato è stato un aumento del throughput a 11 Mbps e prestazioni migliorate. Ciò include anche la capacità di ridurre il throughput a 5,5, 2 e 1 Mbps, se necessario.
11b era abbastanza popolare. Uno dei motivi principali è stata la creazione di WiFi Alliance. Questa organizzazione senza scopo di lucro è stata fondata nel 1999 da diverse società tecnologiche per garantire l'interoperabilità dei prodotti tra i produttori.
802.11a era un po 'come il Edsel del WiFi, tecnologicamente in anticipo sui tempi, e nessuno lo voleva.
Come ho già detto, gli emendamenti 11a e 11b sono stati rilasciati contemporaneamente. Ma, 11a è stato originariamente proposto in precedenza, da cui la 'a' perché era il primo. Le specifiche 11a sono molto diverse.
Innanzitutto, utilizza la banda 5GHz; con tutti i vantaggi e gli svantaggi inerenti alle frequenze più alte.
Il secondo è l'uso dell'OFDM (multiplexing a divisione di frequenza ortogonale). Questa tecnica divide il canale RF in 64 sotto-canali (sotto-portanti), trasmettendo contemporaneamente piccole quantità di dati su più sotto-canali. Il risultato è un throughput fino a 54 Mbps, con la possibilità di scendere a 48, 36, 24, 18, 12, 9 e 6 Mbps. Inoltre riduce notevolmente il problema delle interferenze dovute al multipath. 11a non è compatibile con 11b.
11a non era molto popolare, principalmente a causa del costo. Come regola generale, le apparecchiature che supportano frequenze più elevate sono più costose da produrre.
Cambio di gioco: 802.11g
802.11g , rilasciato nel 2003, è stato un vero punto di svolta. Fondamentalmente, ha combinato il meglio di entrambi i mondi. Utilizza la banda a 2,4 GHz, insieme alla tecnica di modulazione OFDM superiore; a costi vicini agli 11 miliardi di dispositivi. Uno dei principali svantaggi era il requisito della compatibilità con le versioni precedenti; I dispositivi 11g dovevano essere in grado di comunicare con i dispositivi 11b. Questa capacità può influire gravemente sulle prestazioni della tua rete WiFi; che è un argomento che verrà discusso in un prossimo articolo.
11g era immensamente popolare. È stato responsabile dell'esplosione del WiFi nel più ampio mercato di consumo. In effetti, è stato allora che molti ISP hanno iniziato a includere il WiFi nelle loro apparecchiature CPE (customer premise equipment). Per molte persone, la loro prima esperienza WiFi è stata un router wireless 11g. Il maggior successo è stato il Linksys WRT54G, originariamente rilasciato alla fine del 2002. Parte del motivo è la possibilità di personalizzare il firmware; un altro argomento per un prossimo articolo.
Lo standard 802.11-2007 era un 'roll up' di standard e modifiche fino ad oggi. Comprendeva 11a, 11b e 11g. Sono stati inclusi altri emendamenti che non sono direttamente correlati alla discussione in corso.
Miglioramenti in arrivo: 802.11n
802.11n rilasciato nel 2009 era molto atteso. C'era una crescente richiesta di prestazioni migliori e maggiore produttività. Ad esempio, nel 2007, Netflix ha introdotto un servizio in abbonamento per lo streaming di video direttamente al consumatore. Ho visto stime che dicono che lo streaming video (principalmente Netflix) è responsabile di oltre il 30% del traffico Internet oggi.
Una cosa che la maggior parte delle persone (anche esperte di tecnologia) non si rende conto è che 11n viene utilizzato in entrambe le bande a 2,4 e 5 GHz. Per tutti gli scopi pratici, è un insieme di miglioramenti agli esistenti 11a e 11g.
Implementazione migliorata di OFDM. Sebbene il numero di sottoportanti sia rimasto lo stesso, 11n ne utilizza di più per trasportare i dati; meno sottoportanti dedicate a Pilota / Controllo / Gestione. Ciò significa maggiore produttività.
Aggiunta funzionalità MIMO (multiple-input multiple-output). La spiegazione dettagliata di MIMO occuperebbe da sola un intero articolo. In sintesi, i dispositivi 11n hanno la capacità di trasmettere più flussi di dati (fino a 4) contemporaneamente. Ogni flusso può avere fino a 72 Mbps di velocità effettiva.
Ciò dipende dal design del dispositivo specifico. Ciascun flusso deve avere almeno un'antenna. Questo è il motivo per cui vedi dispositivi 11n con ovunque da 1 a 6 antenne. La notazione standard utilizzata è 3x3: 3, ad esempio. Ciò indica 3 antenne trasmittenti, 3 antenne riceventi e 3 flussi spaziali. A causa del costo, ci sono pochissimi 4x4: 4 dispositivi sul mercato. Un dispositivo con antenna singola non è in grado di supportare MIMO; questi sono normalmente i dispositivi molto economici solitamente contrassegnati come n150.
Incollaggio del canale. Come discusso nel precedente articolo, 11n consente l'utilizzo di un massimo di 2 canali, raddoppiando sostanzialmente il throughput.
Aggiunto beamforming di base. Questo è un argomento altamente tecnico, quindi mi limiterò a riassumere. Il beamforming è una tecnica utilizzata per modificare l'ampiezza e la fase del segnale trasmesso in modo da creare “interferenze costruttive” a un destinatario specifico. Il risultato è che anche se 2 segnali sono stati inviati da 2 antenne spazialmente separate, appaiono come 1 segnale più forte a quello specifico destinatario.
Con tutti i miglioramenti di cui sopra, 11n è in grado di: velocità di trasmissione dati grezza fino a 600 Mbps, area di copertura del segnale più utilizzabile e maggiore affidabilità della connessione.
Una bozza dell'emendamento è stata pubblicata nel 2007. Era abbastanza vicino a quello che tutti pensavano sarebbe stato il finale, che molti produttori hanno iniziato a produrre dispositivi draft-n. Sebbene i clienti aziendali e aziendali fossero riluttanti a impegnarsi per un dispositivo draft-n, il mercato consumer ha reso 11n estremamente popolare. Oggi, i dispositivi 11n sono lo standard de facto ovunque.
Lo standard 802.11-2012 è stato un altro 'roll up' di standard e modifiche fino ad oggi. Comprendeva tutto da 802.11-2007 più 11n. Sono stati inclusi altri emendamenti che non sono direttamente correlati alla discussione in corso.
Si noti che la modulazione adattiva viene utilizzata per ottimizzare le trasmissioni e le prestazioni degli errori. Tutti i dispositivi WiFi (802.11a / b / g / n) sono in grado di passare a una tecnica di modulazione diversa in base all'intensità del segnale, agli errori di trasmissione, alle interferenze, ecc. Questo è responsabile della riduzione del throughput menzionata in questo articolo.
Questi standard sono mantenuti dall'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Per maggiori informazioni, visita il loro sito web all'indirizzo: http://standards.ieee.org/about/get/802/802.11.html
Nel mio prossimo articolo tratterò l'802.11ac più altri nuovi emendamenti di cui potresti non essere a conoscenza.
Come sempre, se avete un'idea per un articolo, fatemelo sapere nei commenti qui sotto.